[发明专利]多光谱成像系统和方法

说明书

在本文中公开的方法和系统包括：获得样本的第一图像，其中第一图像对应于以第一多个有区别的光谱带透射通过样本的光；获得样本的第二图像，其中第二图像对应于以第二多个有区别的光谱带透射通过样本的光，并且第二多个光谱带中的至少一些成员与第一多个光谱带中的成员不同；以及组合第一和第二图像以形成多光谱图像栈，其中图像栈中的每个像素包括对应于至少四个有区别的光谱带的信息，并且其中至少四个有区别的光谱带包括来自第一多个光谱带的至少一个成员以及来自第二多个光谱带的至少一个成员。

相关申请交叉引用

本申请要求享有于2013年1月10日提交的第61/751,194号美国临时专利申请的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本公开涉及对生物学样本进行成像，并且更具体地涉及对细胞和组织进行多光谱明视场成像以及图像分析。

背景技术

生物学细胞和组织样本的色彩图像对于包括诊断、通信、归档和分析的使用是有价值的。一种常用的成像技术是产生所谓的明视场图像，其中通过透射通过样本的光或者从样本反射的光形成图像。明视场影像对于通过苏木素伊红(Hematoxylin and Eosin)、巴氏涂片(Papanicolau)染色剂、诸如DAB这样的免疫组化染色剂以及其他有吸收性和扩散性的试剂制备的样本是有用的。在这样的情况下的图像对应于样本的RGB(色彩)视图，并且可以使用数字色彩(RGB)相机来记录。

数字RGB相机采用多种技术来获得图像。最常用的是将诸如Bayer图案这样的彩色马赛克图案合并到像素化传感器中，使得各个像素以特定色彩记录信号内容，并且组合来自相邻像素的信号以创建对像素邻域中的色彩内容的估计。替代地，在三芯片彩色相机中，使用三色光学元件对进入的光根据其色彩进行分离，并且将不同色彩的光指引到三个不同的成像传感器上，因此，每个传感器接收给定主色彩的光。然后组合来自三个传感器的图像以形成总体色彩图像。

在其他RGB相机中，与单色传感器一起采用色彩滤波轮或电子可调谐滤波器，并且在滤波器在主色彩之间循环的同时取得三个或更多的图像。组合各个色彩平面的结果图像以形成色彩图像。

通过不同的技术，彩色相机产生具有与每个主色彩中的总体信号相对应的R、G和B值的图像，或者等效地，图像可以表示在诸如L*ab、Luv、YIQ、XYZ等其他色彩空间中。

已经开发出可以产生整个显微镜载玻片或其部分的数字明视场图像的全视野载玻片成像系统。它们包括显微镜成像光学元件(optics)和数字相机以及机械装置以清扫对样本的扫描，还包括软件以协调这些动作并且存储结果图像。典型的病理学样品可以在5分钟或更少内成像，往往在2分钟或更少，并且结果图像可以具有1/4微米或更精细的分辨率，其对应于15x15mm样本的36亿个像素。这些系统用在研究和临床病理学领域，以对组织切片、细胞学样本以及进行显微镜成像是有价值的其他样本进行成像。

全视野载玻片明视场成像的一个应用是对免疫组化(IHC)化验的测量和定量。这些是基于抗体的化验，通常使用酶促放大步骤，其中将色原体绑定到包含特定蛋白质的位点，使得能够检测和测量蛋白质表达。

存在能够测量样本的明视场图像中的多于3个色彩的多光谱成像系统。Vectra成像系统(可以从PerkinElmer,Waltham MA得到)是这样的系统的示例。其使用液晶可调谐滤波器在计算机控制下选择可见范围内的各个波长，同时用单色数字相机取得图像。这样获取的数据被称为图像栈或图像立方体，并且包含图像中的很多空间位置中的每一处的光谱。

发明内容