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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Die Anmeldung beansprucht den Vorteil des früheren Einreichungs-Datums der mit angemeldeten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/375,703, eingereicht am 20. August 2010, die hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
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Gebiet der Erfindung
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Digitalmikroskop
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Hintergrund
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In verschiedenen Situationen ist die Untersuchung biologischer Proben für Diagnosezwecke erforderlich. Allgemein ausgedrückt sammeln und untersuchen Pathologen und andere Diagnostiker Proben von Patienten, nutzen mikroskopische Untersuchungen und andere Vorrichtungen, um die Proben auf zellularer Ebene zu bewerten. Typischerweise sind zahlreiche Schritte mit Pathologie und anderen Diagnoseprozessen verbunden, einschließlich Sammeln von biologischen Proben, wie etwa Blut und Gewebe, Bearbeiten der Proben, Präparieren von Mikroskop-Objektträgern, Anfärben, Untersuchen, erneutes Untersuchen oder erneutes Anfärben, Sammeln zusätzlicher Proben, erneute Untersuchung von Proben und schließlich Unterbreiten von Diagnoseergebnissen.
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Die Untersuchung einer biologischen Probe umfasst im Allgemeinen die Vergrößerung der Probe oder des interessierenden Bereichs der Probe und eine Bewertung durch einen Pathologen oder Diagnostiker. Traditionell wird diese durchgeführt, indem ein Objektträger, der eine Probe enthält, in ein Mikroskop gelegt wird und eine vergrößerte Ansicht der Gewebeprobe oder des interessierenden Bereichs der Gewebeprobe durch ein Mikroskop untersucht wird. In letzter Zeit wurden Digitalmikroskope entwickelt, bei denen eine Probe, insbesondere eine Probe auf einem Mikroskop-Objektträger in einem Instrument platziert wird, und ein vergrößertes digitales Bild der Probe oder des interessierenden Bereichs der Probe wird erfasst und auf einem Monitor angezeigt, wie etwa auf einem Monitor mit Dünnschicht-Flüssigkristallanzeige. Obwohl es für den Pathologen oder andere Diagnostiker von Vorteil sein kann, eine Probe oder einen interessierenden Bereich einer Probe auf einem Bildschirm anstatt durch das Objektiv eines Mikroskops anzusehen, stellt oftmals die Zeit, die benötigt wird, ein vergrößertes Bild abzutasten und anzuzeigen, eine lästige Verzögerung oder eine beträchtliche Verzögerung dar, wenn mehrere Proben verarbeitet (vergrößert) werden müssen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 ist ein Blockdiagramm eines Systems, das ein Digitalmikroskop zur Untersuchung einer Probe umfasst.
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2 ist ein perspektivische Ansicht von oben auf eine Objektträger-Ablage zur Verwendung in einem Digitalmikroskop-System.
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3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3' in 2.
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4 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Objektträgers mit einer Probe und einer Kennzeichnung und zeigt ein Sichtfeld eines Sensors einer Ausführungsform eines Digitalmikroskops.
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5 zeigt eine Darstellung von drei benachbarten Bildern einer Probe, wobei jedes durch einen Sensor eines Digitalmikroskops erfasst wurde.
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6 zeigt die drei benachbarten Bilder aus 5 nach ihrem Zusammenfügen.
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7 zeigt ein Bild eines Objektträgers mit den drei zusammengefügten benachbarten Bildern aus 5 und einer Objektträger-Kennzeichnung.
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8 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform der Bilderfassung durch ein System, das ein Digitalmikroskop enthält.
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9 ist eine Ausführungsform einer Bildschirmdarstellung einer Anzeige, die eine Ausführungsform verschiedener Betriebsweisen eines Systems zeigt, das ein Digitalmikroskop enthält.
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10 ist eine Ausführungsform einer Bildschirmdarstellung einer Anzeige, die Bilder mit geringer Auflösung von vier Objektträgern und ihrer Kennzeichnungen zeigt.
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11 ist eine Ausführungsform einer Bildschirmdarstellung einer Anzeige, die einen Teil einer Probe in einem Live-Modus zeigt.
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12 ist eine Ausführungsform einer Bildschirmdarstellung einer Anzeige, die einen Teil von drei unterschiedlichen Proben in einem Live-Modus zeigt.
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13 ist eine Ausführungsform einer Bildschirmdarstellung einer Anzeige, die einen Teil einer einzelnen Probe während eines Scans mit hoher Auflösung zeigt.
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14 ist eine Ausführungsform einer Bildschirmdarstellung einer Anzeige, die einen Teil einer einzelnen Probe während eines Scans mit hoher Auflösung zeigt.
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Genaue Beschreibung
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems zur Untersuchung einer Probe, wie etwa einer Gewebeprobe. Mit Bezug auf 1 enthält das System 100 einen Computer 110. Der Computer 110 enthält zum Beispiel eine Zentraleinheit, die in einer Ausführungsform ein Intel Core 2 Quad oder besser ist, der mindestens 4 Gigabyte Arbeitsspeicher und mindestens ein Terabyte Festplattenlaufwerk aufweist. Der Computer 110 enthält auch ein DVD-Schreib-Laufwerk und ein Betriebssystem wie etwa Windows 7.
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Mit dem Computer 110 verbunden ist der Bildschirm 120, der eingerichtet ist, Informationen anzuzeigen, die vom Computer 110 übertragen werden. Der Bildschirm 120 ist zum Beispiel ein Dünnschicht-Flüssigkristall-Monitor, der auf S-IPS oder der PVA-Technologie beruht. Ein Farbmonitor mit 24-Zoll oder mehr ist ein charakteristisches Beispiel. Alternativ können zwei, drei oder mehr Bildschirme an den Computer 110 angeschlossen werden, um für einen Benutzer mehr Informationen auf strukturiertere Art und Weise vorzusehen. Zum Beispiel kann ein Bildschirm das Bild einer Probe vorsehen, die eine Hämatoxylin- und Eosin-Färbung (H&E) aufweist, während ein anderer Bilder desselben Falls zeigt, wobei ein anderer Typ von Färbungsverfahren verwendet wird, und ein dritter klinische Daten aus anderen Disziplinen zeigt, wie etwa Klinische Chemie, Hämatologie, Radiologie. Ebenfalls mit dem Computer 110 verbunden ist die Tastatur 130, Maus 1400A und Maus 1400B. In einer Ausführungsform ist die Maus 1400A eine zweidimensionale herkömmliche Maus, und Maus 1400B ist eine dreidimensionale Maus, wie etwa 3DConnexion Space NavigatorTM. Die dreidimensionale Maus 1400B kann zum Beispiel dazu benutzt werden, das Umfeld zu positionieren und darin zu navigieren, und die Maus 1400A kann zum Beispiel dazu benutzt werden, auszuwählen, zu erzeugen oder zu ändern.
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Der Computer 110 kann Internet und/oder Internet-Verbindung 145 aufweisen, um einen Betrieb von System 100 mit Fernübertragung zu ermöglichen und/oder ihn mit einem Netzwerk-Betriebssystem zu verbinden.
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Mit dem Computer 110 im Umfeld des Systems 100 verbunden ist das Digitalmikroskop 150. Das Digitalmikroskop 150 kann ein oder mehrere Abbildungssysteme enthalten, das Sensor 160 und Sensor 165, das optische Abbildungs-Teilsystem 168 und das optische Abbildungs-Teilsystem 170, Autofocus-Optik und Beleuchtungen enthält. Jedes Abbildungssystem kann eine unterschiedliche optische Auflösung oder einen unterschiedlichen Auflösungsbereich aufweisen. Mindestens ein optisches System kann eine Vergrößerung m ≤ 1 erreichen. Das System kann auch eine hohe Auflösung mit Vergrößerungen m > 1 vorsehen. Das Digitalmikroskop enthält auch der Objekttisch 180, die in x-, y- und z-Richtung verschiebbar ist, sowie Steuerelektronik.
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Das Digitalmikroskop 150 kann als Hellfeld- und/oder Fluoreszenz-Mikroskop betrieben werden. Im Fall eines Hellfeld-Betriebs misst ein Sensor oder messen Sensoren die Absorption der Probe und erfassen ein Bild der Probe auf dem Objekttisch 180, wobei sich eine Lichtquelle auf der dem/den Sensor(en) gegenüber liegenden Seite bezüglich der Probe befindet. Wie in 1 gezeigt, sind die Lichtquelle 195 und die Lichtquelle 196, jede zum Beispiel eine Lichtquelle mit lichtemittierenden Dioden (LED), unter dem Objekttisch 180 positioniert. Eine Öffnung in dem Objekttisch 180 erlaubt es, dass Licht durch den Objekttisch 180 strahlt, um eine Probe zu beleuchten, wie etwa einen Objektträger auf dem Objekttisch 180. Im Fall eines Betriebs als Fluoreszenz-Mikroskop stellt das Abbildungssystem Fluoreszenz-Marker dar, die durch eine Fluoreszenz-Lichtquelle angeregt wurden. Das Fluoreszenzlicht wird typischerweise über einen dichroitischen Spiegel in das optische System zwischen dem auf unendlich korrigierten Mikroskop-Objektiv und einem Objektivtubus eingekoppelt. In einem solchen Fall befinden sich sowohl der Sensor als auch die Beleuchtungs-Lichtquelle auf derselben Seite der Probe. Mit Bezug auf das optische Abbildungs-Teilsystem 168 und den Sensor 160 umfasst der Sensor 168 in einer Ausführungsform eine kommerziell erhältliche Digitalkamera mit einem Flächensensor, zum Beispiel einem ladungsgekoppelten Bauelement (CCD). CCD-Sensoren sind in mehrere Millionen fotoempfindliche rechteckige Einheiten (Bildpunkte, Pixel) unterteilt, die die Auflösung des Sensors beschreiben. Eine typische Pixelgröße (Sensor-Auflösung) eines solchen Sensors ist 5 Mikrometer (μm) × 5 Mikrometer. Die Größe, die ein Bildpunkt unter Verwendung der Vergrößerung des optischen Systems auf der Probe darstellt, wird gewöhnlich als Bildpunkt-Auflösung bezeichnet. Die Verwendung eines optischen Systems mit einer Vergrößerung von 0,1 < m < 40 führt zu einer Pixel-Auflösung von ungefähr 50 Mikrometer bis 125 Nanometer.
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In einer Ausführungsform eines Abbildungssystems ist der Sensor 160 eingerichtet, ein Bild einer Probe abzutasten und zu erfassen, wie etwa ein Bild eines Objektträgers oder eines Teils eines Objektträgers auf einem Objekttisch 180. Das optische Abbildungs-Teilsystem 168 im Digitalmikroskop 150 enthält die Linse oder das Objektiv 1680, das Licht von der Lichtquelle 195 eines Beleuchtungs-Teilsystems auf den Sensor 60 fokussiert. Das Licht von der Lichtquelle 195 wird durch eine Öffnung in dem Objekttisch 180 durch einen Objektträger auf dem Objekttisch 180 emittiert. Der Spiegel 1682 des optischen Abbildungs-Teilsystems 168 lenkt das Licht zur Linse oder zum Objektiv 1680. Der Sensor 160 kann ein solches Bild erfassen, indem er das Bild ohne Vergrößerung (m = 1) oder mit einer Vergrößerung kleiner als eins (m < 1) durch das optische Abbildungs-Teilsystem 168 erfasst. In einer Ausführungsform sind ein Ort des optischen Abbildungs-Teilsystems 168 und des Sensors fest. Der Spiegel 1682 kann in einer x- und einer y-Richtung durch den xy-Schrittmotor 172 und in einer z-Richtung durch den z-Schrittmotor 174 bewegt werden.
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Der Computer 110 empfängt Signale, die für ein erfasstes Bild vom Sensor 160 repräsentativ sind, und erzeugt ein Bild zur Anzeige und zeigt ein solches erzeugtes Bild auf dem Bildschirm 120 an.
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In einer Ausführungsform ist der Sensor 165 dem Sensor 160 ähnlich. Der Sensor 165 ist eingerichtet, ein Bild einer Probe, wie etwa ein Bild eines Objektträgers oder eines Teils eines Objektträgers auf dem Objekttisch 180 zu erfassen. Der Sensor 165 erfasst ein solches Bild durch das optische Abbildungssystem 170 (m > 1). Das optische Abbildungs-Teilsystem 170 im Digitalmikroskop 150 kann mehrere Objektive enthalten. Es sind Objektiv 1700A, Objektiv 1700B und Objektiv 1700C gezeigt. Das Objektiv 1700A ist zum Beispiel ein auf unendlich korrigierter Typ von Carl Zeiss mit einer Vergrößerung von 2,5×. Das Objektiv 1700B ist zum Beispiel ein auf unendlich korrigierter Typ von Carl Zeiss mit einer 20-fachen Vergrößerung (20×). Das Objektiv 1700C ist zum Beispiel ein A-Plan-Objektiv von Carl Zeiss mit einer 40-fachen Vergrößerung (40×). Ein Austausch dieser Objektive führt zu verschiedenen optischen Systemen, wobei jedes System eine unterschiedliche Pixel-Auflösung aufweist (z. B. 2 Mikrometer für Vergrößerung 2,5 und 250 Nanometer für Vergrößerung 20). Andere Objektive können nach Bedarf ausgetauscht werden, oder mehr Objektive können hinzugefügt werden. Die einzelnen Objektive können in einer x- und einer y-Richtung durch einen xy-Schrittmotor 172 bewegt werden, so dass es möglich ist, ein spezielles Objektiv einem Sensor 165 und einem Objektträger auf dem Objekttisch 180 zuzuordnen, wenn gewünscht. Charakteristisch können die Objektive und der Spiegel 1682 einzeln mit einer Schiene verbunden sein und sind motorisiert, um sie entlang der Schiene zu bewegen, und werden nach Wunsch in Position bewegt.
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Zwischen dem Sensor 165 und dem optischen Abbildungs-Teilsystem 170 kann in einer Ausführungsform das automatische Fokussierungssystem 167 angeordnet sein, das einen Strahlteiler, einen Autofocus-Detektor und eine Autofocus-Beleuchtung enthält. Ein Infrarotfilter und ein Objektivtubus können auch zwischen dem Sensor 167 und dem optischen Abbildungs-Teilsystem 170 angeordnet sein, wie etwa zwischen dem automatischen Fokussierungssystem 167 und dem Sensor 165.
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In einer Ausführungsform benutzt das Mikroskop 150, wenn Bilder durch das optische Abbildungs-Teilsystem 170 erfasst werden, die Lichtquelle 196 des Beleuchtungs-Teilsystems, das unter dem Objekttisch 180 positioniert ist. Die Lichtquelle 196 kann der Lichtquelle 195 ähnlich sein. Zur Lichtquelle 196 zugehörig (d. h. zwischen Lichtquelle 196 und Objekttisch 180 angeordnet) und im Beleuchtungs-Teilsystem enthalten sind motorbetriebene Öffnungen oder Blenden 197, die Köhler-Beleuchtung vorsehen, mit der die Beleuchtung der Probe verbessert wird.
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Der Computer 110 empfängt Signale, die für ein erfasstes Bild vom Sensor 165 repräsentativ sind, und erzeugt ein Bild zur Anzeige. Das erzeugte Bild wird auf dem Bildschirm 120 angezeigt.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform sind mehrere Sensoren (Sensor 160, Sensor 165) beschrieben, um ein Bild einer Probe auf einem Objektträger zu erfassen. In einer anderen Ausführungsform eines Abbildungssystems umfasst das System 100 einen einzelnen Sensor, der eingerichtet ist, ein Bild eines Objektträgers oder eines Teils eines Objektträgers ohne Vergrößerung (m = 1) oder mit einer Vergrößerung kleiner als eins (m < 1) zu erfassen, und ein Bild oder einen Teil eines Bildes über das vergrößernde optische Abbildungs-Teilsystem 170 (m > 1) zu erfassen. In dieser Ausführungsform kann ein einzelner Sensor in Verbindung mit einer auswechselbaren Optik (z. B. optische Abbildungs-Teilsysteme 168 und 170) benutzt werden. In ähnlicher Weise kann in der obigen Ausführungsform anstelle der Lichtquelle 195 für das optische Abbildungssystem 168 und Lichtquelle 196 für das optische Abbildungssystem 170 eine einzige Lichtquelle für jedes Abbildungssystem verwendet werden.
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In einer Ausführungsform enthält das Digitalmikroskop 150 die Steuereinheit 175. Die Steuereinheit 175 ist mit dem Computer 110 verbunden. Die Steuereinheit 175 ist mit dem Computer 110 verbunden. Die Steuereinheit 175 ist auch mit den verschiedenen Komponenten des Digitalmikroskops 150 verbunden, um den Betrieb des Digitalmikroskops auf der Grundlage von Signalen zu steuern, die vom Computer 110 empfangen werden. Die Steuereinheit steuert typischerweise den xy-Schrittmotor, den z-Schrittmotor, die Lichtquelle 185, die Lichtquelle 196, die motorgesteuerten Öffnungen oder Blenden 187, das optische Abbildungs-Teilsystem 168, das optische Abbildungs-Teilsystem 170, den Sensor 160 und den Sensor 165.
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Mit Bezug auf das in einer Ausführungsform als Hellfeld-Mikroskop betriebene Digitalmikroskop 150, wobei eine Gewebeprobe ein Objektträger mit einer Kennzeichnung mit Patienten-Identifizierungs-Information und/oder weiteren Informationen ist, einschließlich zum Beispiel Art der Anfärbung oder Prozess, welchem die Probe ausgesetzt war, aufgedruckt auf der Kennzeichnung, kann das Digitalmikroskop 150 solche Informationen abtasten und erfassen. Verwendet man eine Lichtquelle unter einer Kennzeichnung, um die Kennzeichnung zu beleuchten, kann es jedoch sein, dass die Information der Kennzeichnung nicht sichtbar wird. Folglich wird in einer Ausführungsform eine zweite Lichtquelle 198 benutzt, um den Objektträger oder einen Kennzeichnungs-Teil des Objektträgers zu beleuchten, so dass die Daten auf einer Objektträger-Kennzeichnung durch Reflexion erfasst werden können. Ein Bild der Kennzeichnung kann zum Beispiel mit Sensor 160 und dem optischen Abbildungs-Teilsystem 168 erfasst werden.
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Mit erneutem Bezug auf 1 wird der Objekttisch 180 durch die Steuereinheit 175 in drei Richtungen verstellt: x-Richtung (von Seite zu Seite wie dargestellt), z-Richtung (nach oben und unten wie dargestellt) und y-Richtung (hinein und heraus aus der Seite wie dargestellt). Die z-Richtung kann auch erreicht werden, indem die Optik bezüglich der Probe bewegt wird. Der Objekttisch 180 wird in einer x-Richtung und einer y-Richtung durch den xy-Schrittmotor 172 und in einer z-Richtung durch den z-Schrittmotor gesteuert durch die Steuereinheit 175 bewegt.
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Mit erneutem Bezug auf das Digitalmikroskop 150 des Systems 100 enthält das Mikroskop den Objekttisch 180. In einer Ausführungsform weist der Objekttisch 180 eine Größe auf, um mehrere Objektträger zu handhaben. In einer Ausführungsform kann eine Objektträger-Ablage mit vier Objektträgern auf dem Objekttisch 180 enthalten sein. 1 zeigt die Objektträger-Ablage 210. In einer anderen Ausführungsform kann eine Objektträger-Ladevorrichtung am System 100 angebracht sein, die das automatische Beladen und Entladen von bis zu 240 Objektträgern erlaubt. Die Objektträger-Ladevorrichtung erlaubt es dem System 100, die Abbildung der Objektträger in einem Reflex-Abbildungs-Modus automatisch auszuführen, unabhängig davon, ob ein Benutzer anwesend ist oder nicht. Benutzer können auswählen, entweder die automatische Objektträger-Ladevorrichtung oder die Objektträger-Ablage zu benutzen.
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2 zeigt ein repräsentatives Beispiel einer Objektträger-Ablage 210 auf dem Objekttisch 180 im Mikroskop 150. Die Objektträger-Ablage 210 ist zum Beispiel ein gegossenes Polymer-Material, dass vier Objektträger-Vertiefungen 220A, 220B, 220C und 220D enthält, jedes zum Aufnehmen eines einzelnen Objektträgers (z. B. eines Objektträgers mit 25 Millimeter × 76 Millimeter). In der Darstellung in 2 enthalten drei Objektträger-Vertiefungen (Vertiefung 220A, 220B und 220C) einen Objektträger, während die vierte Vertiefung (Vertiefung 220D) leer ist. Objektträger können in entsprechende Objektträger-Vertiefungen von einem Benutzer oder automatisch platziert werden, zum Beispiel durch einen Mechanismus, der zu einer Objektträger-Ladevorrichtung gehört (z. B. ein Beschickungssystem mit Roboter). In einer Ausführungsform wird ein Objektträger von der Objektträger-Ablage 210 nicht mechanisch festgehalten, sondern liegt stattdessen teilweise in einer Objektträger-Vertiefung.
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3 zeigt eine Seitenansicht einer Objektträger-Ablage 210 auf dem Objekttisch 180 durch die Linie 3-3' in 2. In dieser Ausführungsform sind die Objektträger 320A, 320B und 320C in den Objektträger-Vertiefungen 220A, 220B, bzw. 220C gezeigt. In Objektträger-Vertiefung 220D ist kein Objektträger gezeigt. Jede Objektträger-Vertiefung umfasst einen Aussparungs-(Ausschnitt-)Teil und einen Plateau-Teil (330A, 330B, 330C und 330D). Ein Objektträger liegt horizontal auf einem Plateau-Teil. Jeder Plateau-Teil weist eine solche Höhenabmessung auf, dass wenn ein Objektträger auf der Oberfläche des Plateau-Teils liegt (wie dargestellt), ein Teil einer Dicke des Objektträgers sich eine Strecke 315 über eine Höhenabmessung der Objektträger-Ablage 210 erstreckt (wie dargestellt).
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Mit Bezug auf 2 und 3 kann die Objektträger-Ablage 210 betrachtet werden, sich innerhalb eines Fachs oder eines Halters dem Objekttisch 180 zu befinden. Der Objekttisch 180 ist in einer Ausführungsform ein gegossenes Kunststoffteil mit einer Größe, die Objektträger-Ablage 210 im Digitalmikroskop 150 zu tragen. Das Fach oder der Halter dem Objekttisch 180 wird ausgebildet, indem L-förmige Halter, die von der Fläche 181 (eine obere Fläche, wie dargestellt) dem Objekttisch 180 hervorragen, gegenüber gestellt werden. 2 zeigt Halter 183 und Halter 184, von denen jeder eine umgekehrte L-Form aufweist und die sich gegenüber stehen (wobei die Basis des umgekehrten L oder der ausladende Teil zum gegenüber liegenden Halter zeigt). Der Halter 183 und der Halter 184 weisen einen Abstand auf, der mindestens größer ist als eine Breitenabmessung der Objektträger-Ablage 210. (Wenn zum Beispiel die Objektträger-Ablage 210 eine Breitenabmessung von ungefähr 10 Zentimeter (cm) bis 12 cm aufweist, sind der Halter 183 und der Halter 184 um diesen Abstand plus 0,25 cm–0,5 cm mehr voneinander entfernt. Jeder Halter erstreckt sich eine Höhenabmessung von der Fläche 181, die größer ist als die Dicke des Objektträger-Halters plus einer Strecke 315, um die ein Objektträger in einer Objektträger-Vertiefung des Objektträger-Halters 210 über die Fläche 181 des Objektträger-Halters 210 hervorragt. Wenn zum Beispiel die Objektträger-Ablage eine Dicke von ungefähr 1 cm aufweist, befindet sich eine Basis des ausladenden oder invertierten L-Teils jedes der Halter 183 und Halter 184 in einer Entfernung von der Fläche 181 dem Objekttisch 180 von 1 cm plus mehr als eine Strecke 315. Wenn zum Beispiel die Strecke 315 1 mm beträgt, befindet sich der ausladende Teil jedes der Halter 183 und Halter 184 in einer Entfernung von der Fläche 181 dem Objekttisch 180 von 1,2 cm oder mehr. Eine Orientierung und Konfiguration von Halter 183 und Halter 184 dem Objekttisch 180 erlaubt es, den Objektträger-Halter 210 in das durch die Träger gebildete Fach hinein und hinaus zu führen.
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Mit Bezug auf 3 umfasst den Objekttisch 180 in einer Ausführungsform eine Aufwölbung 188 auf der Fläche 181 an einem distalen Ende des durch den Träger 183 und Träger 184 ausgebildeten Fachs (distal von einem Punkt, an dem der Objektträger-Halter 210 in das Fach hineinkommt). Die Aufwölbung 188 weist eine Abmessung auf, die ausreicht, den Objektträger-Halter 210 von der Fläche 181 der Objekttisch anzuheben und Objektträger in Vertiefungen des Objektträger-Halters 210 in Kontakt mit ausladenden Teilen des Halters 183 und des Halters 184 zu bringen. Auf diese Weise dienen ausladende Teile des Halters 183 und des Halters 184 dazu, eine Position eines Objektträgers zu sichern oder zu stützen, wenn sich der Objektträger-Halter 210 auf dem Objekttisch 180 befindet. Typischerweise weist die Aufwölbung eine Dicke oder Höhenabmessung im Bereich von einigen Millimetern und eine Längenabmessung von 0,5 cm auf, sowie eine Breite, die sich zwischen dem Halter 183 und dem Halter 184 erstreckt. Alternativ können zwei oder mehr Aufwölbungen mit geringerer Breite verwendet werden.
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In Betrieb benutzt das Digitalmikroskop 150 einen der Sensoren 160 und 165, um Bilder einer Probe oder eines interessierenden Bereichs einer Probe auf dem Objektträger abzutasten und zu erfassen. Der Sensor erfasst Objektträger-Bilder der Probe und sendet diese Bilder als Digitalsignale zum Computer 110, und solche Signale werden auf dem Bildschirm 120 angezeigt. In einer Ausführungsform kann es sein, dass wenn ein Bild erfasst und dieses Bild auf dem Bildschirm 120 angezeigt wird, es nicht wünschenswert ist, das Bild in dem Sinn zu speichern, dass es in Zukunft wieder abgerufen werden kann. Stattdessen wird das Bild von Sensor 160 oder von Sensor 165 zum Computer 110 gesendet, und wenn kein Befehl eines Benutzers oder vom System vorliegt, eine andere Aktion durchzuführen, werden die Bilder typischerweise mit einer Auffrischungsrate im Bereich von mehreren Bildern pro Sekunde aufgefrischt. Die Auffrischungsrate kann sich ändern. Wenn keine Aktion des Mikroskops stattfindet, ist es zum Beispiel nicht erforderlich, das Bild aufzufrischen.
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In einer Ausführungsform erfasst der Sensor 160 ein Bild einer Probe auf einem Objektträger mit einer Vergrößerung von eins oder kleiner (m ≤ 1). Mit anderen Worten, wenn die Vergrößerung kleiner ist als eins (m < 1), projiziert das optische Abbildungs-Teilsystem 168 ein nicht vergrößertes oder verkleinertes Bild der Probe auf den Sensor. Typischerweise ist der Sensor 160 kleiner als ein Objektträger (z. B. weist ein Sensor einen Durchmesser von ungefähr 3 bis 4 Millimeter auf, während ein Objektträger ungefähr 25 Millimeter mal 76 Millimeter aufweist). Das optische Abbildungs-Teilsystem 168 enthält ein Objektiv, das ein größeres Sichtfeld auf den Sensor 160 projiziert.
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In einer Ausführungsform erzeugt das System 100 ein Übersichtsbild einer gesamten Probe auf einem Objektträger oder eines Teils der gesamten Probe. Das Übersichtsbild ist ein Bild, das ohne Vergrößerung erfasst wird, wie oben beschrieben (d. h. mit einer Vergrößerung von eins oder kleiner als eins). Ein Vorteil der Erfassung eines Übersichtsbildes ist die Geschwindigkeit, mit der es erfasst werden kann. Zum Beispiel kann ein Bild eines kompletten Objektträgers in ungefähr zwei Sekunden erfasst werden, während die Erfassung eines vergrößerten Bildes ungefähr 20 Sekunden oder mehr erfordern kann.
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Wie oben erwähnt, ist ein Sensor kleiner als ein Objektträger und typischerweise kleiner als eine Probe oder ein Teil einer Probe auf dem Objektträger. Um eine akzeptable Auflösung eines Bildes zu erhalten, wie etwa ein Übersichtsbild, wird eine Fläche, die einzelne Pixel des Sensors darstellen, verringert. Um ein akzeptables Übersichtsbild einer Probe auf dem Objektträger zu erhalten, erfasst der Sensor 160 in einer Ausführungsform mehrere Bilder und fügt diese Bilder zusammen. Zum Beispiel wird in einer Ausführungsform ein Objektträger oder ein Bild einer Probe, wie eine gesamte Probe auf einem Objektträger in drei Teile unterteilt, wobei ein Sensor Licht durch ein Drittel der gewünschten Fläche für das Übersichtsbild erfasst (z. B. ein Drittel der nutzbaren Fläche auf einem Objektträger). Um die Erfassung von Licht, das repräsentativ für ein Drittel einer Probe ist, zu koordinieren, wird in einer Ausführungsform der Objekttisch 180 zu einer gewünschten Position im Sichtfeld des Sensors 160 bewegt.
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Mit Bezug auf 2 ist der Objekttisch 180 in x- und y-Richtung verschiebbar. Der Sensor 160 bleibt stationär. In einer Ausführungsform wird der Objekttisch 180 als Reaktion auf Signale von der Steuereinheit 175 an den xy-Schrittmotor 172 verschoben.
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In einer Ausführungsform wird das Mikroskop 150 und das System 100 unter Verwendung einer Referenz-Objektträger-Ablage kalibriert, so dass eine Nennposition von Objektträgern innerhalb einer definierten Toleranz bekannt ist. Die definierte Toleranz ist eine Folge des xy-Koordinatensystems dem Objekttisch 180 (±p), der mechanischen Toleranzen der Objektträger-Ablage 210 und ihrer Position beim Einsetzen in das Mikroskop 150 (±q), und der mechanischen Toleranzen von Objektträger-Vertiefungen in der Objektträger-Ablage, die Objektträger aufnehmen (±r). Unter Berücksichtigung dieser Faktoren ist die definierte Toleranz p + q + r. Ein Übersichtsbild des Objektträgers besteht in einer Ausführungsform aus drei überlappenden Bildern, wobei das Sichtfeld jedes Bildes und die Überlappung gewählt sind, dass sie der definierten Toleranz Rechnung tragen und um insgesamt ein Bild des gesamten Objektträgers zu erfassen. Mit anderen Worten wird, weil die von dem Sensor 160 erhaltenen Bilder zusammengeführt werden, in einer Ausführungsform der Objekttisch 180 von einem Sichtfeld von Sensor 160 zu einem anderen Sichtfeld verschoben, so dass im anderen Sichtfeld eine Überlappung mit einem anderen Sichtfeld vorliegt (z. B. mit einem zuvor erfassten Sichtfeld). In einer Ausführungsform ist die Überlappung mindestens 20 Bildpunkte mehr als eine maximale Toleranz dem Objekttisch, Objektträger und Vertiefungen in der Objektträger-Ablage (z. B. 20 bis 50 Bildpunkte).
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4 zeigt die Erfassung eines Bildes oder eines Teils eines Bildes. Mit Bezug auf 4 ist der Objekttisch 180 so positioniert, dass sich der Objektträger 220A im Sichtfeld des Sensors 160 befindet. Der Objektträger 220A ist so positioniert, dass das erste vom Sensor 160 erfasste Bild sich an einer Kante eines Objektträgers befindet. Nimmt man zum Beispiel an, dass ein Objektträger ungefähr 76 Millimeter lang ist, wobei eine Objektträger-Kennzeichnung an einer Seite ungefähr 16 Millimeter dieser Länge belegt, bilden die restlichen ungefähr 60 Millimeter des Objektträgers die nutzbare Fläche des Objektträgers (d. h. eine Fläche, auf der sich eine Probe befinden kann). Der Sensor 160 wird an einem entgegengesetzten Ende positioniert, so dass er von diesem Ende aus die ersten 20 bis 25 Millimeter Länge des Objektträgers erfasst. Eine Kante eines Objektträgers oder eine Kante einer Objektträger-Kennzeichnung kann eine x-Koordinate und eine y-Koordinate vorsehen. Der Objekttisch 180 kann diese Koordinaten benutzen, um eine Position zum Erfassen der ersten 20 bis 25 Millimeter des Objektträgers von der Objektträger-Kennzeichnung aus zu erstellen. Beim Zusammenfügen der Bilder kann das erste Bild als feste Referenz betrachtet werden, an das andere Bilder angefügt werden, um das Übersichtsbild auszubilden. An einer ersten Position eines Bildes zeigt 4 den Sensor 160, der einen Teil des Objektträgers 220A erfasst, der im Bereich 310 als erstes Bild oder als Bild zum Zeitpunkt 1 bezeichnet wird. Der Objekttisch bewegt sich dann ungefähr 20 Millimeter in x-Richtung und der Sensor 160 erfasst ein zweites Bild zum Zeitpunkt 2, das durch den Bereich 320 repräsentiert wird. Schließlich bewegt sich der Objekttisch zu einer dritten Position im Bereich 330 im Sichtfeld des Sensors 160, und der Sensor erfasst ein Bild des Bereichs 330 zum Zeitpunkt 3.
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In der Beschreibung der Bilderfassung benachbarter Bilder erfordert das System in einer Ausführungsform ein Überlappen der erfassten Bilder. Die Überlappung ist in 5 gezeigt, in dem Bereich 420 einen Teil des Bereichs 410 überlappt, und Bereich 430 einen Teil des Bereichs 420 überlappt. Das Überlappen wird vorteilhaft genutzt, wenn die Bilder zusammengefügt werden. In einer Ausführungsform ist im System eine Überlappung von 20 bis 50 Bildpunkten zwischen benachbarten Bildern angestrebt. Nach dem Erfassen benachbarter Bilder werden die benachbarten Bilder zusammengesetzt oder zusammengefügt.
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5 und 6 zeigen eine Ausführungsform des Zusammenfügens. In einer Ausführungsform benutzt das System Orientierungspunkte der Probe und versucht gemeinsame Orientierungspunkte auszurichten, um ein Gesamtbild auszubilden. Die 5 und 6 zeigen einfache geometrische Orientierungspunkte oder Merkmale, um dieses Konzept zu zeigen. 5 zeigt, dass ein Bild, das durch den Bereich 410 dargestellt wird, und ein Bild, das durch den Bereich 420 dargestellt wird, zusammengesetzt werden, indem geometrische Symbole als Orientierungspunkte oder Merkmale benutzt werden, die benachbarten Bereichen gemeinsam sind. In diesem Beispiel müssen das Bild, das durch den Bereich 410 dargestellt wird, und das Bild, das durch den Bereich 420 dargestellt wird, zum Ausrichten entlang einer einzigen Achse bewegt werden. Das System 100 erlaubt jedoch auch mehrere Möglichkeiten der Ausrichtung, wie etwa entlang zweier Achsen und durch Drehung. Zum Beispiel ist das Bild, das durch den Bereich 430 dargestellt wird, bezogen auf das Bild, das durch den Bereich 420 dargestellt wird, in y-Richtung versetzt gezeigt. Somit kann das Bild, das durch den Bereich 480 dargestellt wird, in zwei Richtungen (x-Richtung, y-Richtung) bewegt werden, um erkannte gemeinsame Orientierungspunkte oder Merkmale zwischen den Bildern auszurichten.
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Wie oben erwähnt, wird in einer Ausführungsform das Zusammenfügen von Teilen eines Bildes zum Erfassen des Übersichtsbildes durchgeführt, wenn das Bild erfasst wird. Obwohl 5 drei getrennte Bilder zeigt, werden in einer Ausführungsform in dem Beispiel, auf das Bezug genommen wird, das Bild, das durch den Bereich 410 dargestellt wird, und das Bild, das durch den Bereich 420 dargestellt wird, sofort beim Erfassen jedes Bildes zusammengefügt. Wenn das Bild erfasst wird, das durch den Bereich 430 dargestellt wird, wird das Bild ausgerichtet und mit dem kombinierten Bild, das durch den Bereich 410 und Bereich 420 dargestellt wird, zusammengefügt. Bilder der einzelnen Bereiche werden nicht gespeichert. Stattdessen wird, sobald ein ausreichend großer Bereich eines Bildes einer Probe zusammengefügt und zusammengesetzt ist, der zusammengesetzte Bereich in gleichgroße Teile aufgeteilt und in einer Dateistruktur abgespeichert oder kann unter Verwendung eines Komprimierungsformats (z. B. JPEG) komprimiert werden. Der gespeicherte Bildbereich wird aus dem Arbeitsspeicher (RAM) des Computers 110 gelöscht.
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Das System 100 kann ungefähr feststellen, wo sich eine Probe auf dem Objektträger befindet, sowie die Lage von signifikanten Merkmalen im Sichtfeld der zum Zusammensetzen eines Übersichtsbildes benutzten Bilder. Zum Beispiel repräsentiert jeder Bildpunkt eines Übersichtsbildes einen speziellen Bereich, z. B. 5,4 μm × 5,4 μm. Ferner wird das zusammengesetzte Bild durch die Bildpunkt-Anzahl des Sensors 160 repräsentiert, die in x- und y-Koordinaten beschrieben werden kann, z. B. 2504 Bildpunkte in x-Richtung mal 3324 Bildpunkte in y-Richtung. Mit dieser Information ist eine Auswahl einer Position im Übersichtsbild mit einer Maus 1400A oder Maus 1400B eine Auswahl eines Bildpunktes oder von Bildpunkten in diesem Bild. Da die Größe jedes Bildpunktes bekannt ist, kann das System 100 die Anzahl von Bildpunkten in einer x-Richtung und einer y-Richtung bestimmen, die eine ausgewählte Position (z. B. eine Position eines Merkmals des Bildes) relativ zu einer Startposition, z. B. einer Kante des Bildes, ist. Ein angenähertes Koordinatensystem für das Bild kann somit erstellt werden, so dass das System 100 eine Lage eines Bereichs, der ein Merkmal enthält, das durch ein oder mehrere bestimmten Bildpunkte repräsentiert wird, erkennen kann.
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Wie oben erwähnt, weist ein Objektträger im Allgemeinen eine Kennzeichnung auf, die an einer Oberfläche befestigt ist. In einer Ausführungsform ist es wünschenswert, ein Übersichtsbild zu haben, das nicht nur die Probe auf dem Objektträger sondern auch die Objektträger-Kennzeichnung enthält. Da eine Objektträger-Kennzeichnung Licht blockiert, das von unter dem Objektträger in das Digitalmikroskop 150 zugeführt wird, enthält das Digitalmikroskop den Sensor 198, der ein Bild der Objektträger-Kennzeichnung durch Reflexion erfasst. 7 zeigt die Kennzeichnung 450, deren Größe festgelegt und die manipuliert werden kann (z. B. gedreht), so dass wenn sie mit dem vom Objektträger-Sichtfeld-Sensor (Sensor 160) erfassten Übersichtsbild zusammengesetzt wird, die Kennzeichnung 450 benachbart zum Bild sein kann. 7 zeigt ein Übersichtsbild 440 von zusammengefügten Teilen des Bildes (eines Teils, der durch den Bereich 410 dargestellt wird, eines Teils, der durch den Bereich 420 dargestellt wird, und eines Teils, der durch den Bereich 430 dargestellt wird), um ein komplett zusammengefügtes Bild des aktiven Teils des Objektträgers zu erzeugen. 7 zeigt auch ein Bild der Kennzeichnung 450, die dem Übersichtsbild der Probe benachbart ist. Wie oben erwähnt, werden einzelne Teile der Probe nicht gespeichert, nur das zusammengefügte Objektträger-Bild (z. B. ein Übersichtsbild). In einer Ausführungsform wird das zusammengefügte Objektträger-Bild getrennt vom Bild der Kennzeichnung gespeichert. In einer anderen Ausführungsform wird das zusammengefügte Objektträger-Bild mit dem Bild der Kennzeichnung, das mit ihm nebeneinander zusammengefügt ist, gespeichert. In jeder Situation kann das zusammengesetzte Bild mit herkömmlicher Komprimierungs-Software gespeichert werden (z. B. JPEG).
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Wo der Sensor 160 und das optische Abbildungs-Teilsystem 168 über einer Probe auf einem Objektträger positioniert sind, um ein Bild des Objektträgers zu erfassen, kann ein Benutzer des Systems 100 elektronisch „heranzoomen”, um die Auflösung zu erhöhen. In einer Ausführungsform erfasst das System 100 zunächst ein Übersichtsbild einer Probe auf einem Objektträger (z. B. ein Übersichtsbild der gesamten Probe) mit dem Sensor 160 sowie ein Bild der Objektträger-Kennzeichnung. Das anfängliche Übersichtsbild kann zusammengesetzt sein wie oben beschrieben. In einer Ausführungsform wird das anfängliche Bild mit einem relativ größeren Sensor-zu-Bildpunkt-Verhältnis angezeigt (mehrere Bildpunkte des Sensors 160 abgebildet auf einen Bildpunkt des Bildschirms 120). Es ist einzusehen, dass Bildpunkte auf dem Bildschirm 120 im Allgemeinen größer sind als auf dem Sensor 160. Zum Beispiel weisen Bildpunkte auf dem Sensor 160 eine Größe von ungefähr fünf Mikrometern auf, während die Bildpunkt-Größe des Bildschirms 120 ungefähr 0,5 Millimeter beträgt.
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In einem Beispiel wird das anfängliche Übersichtsbild auf einem Sensor abgebildet, um ein Bildpunkt-Verhältnis von vier zu eins oder größer anzuzeigen. Ein Benutzer benutzt dann die Maus 1400A, um einen interessierenden Bereich in einer Probe auszuwählen. Der Benutzer kann dann heranzoomen, um die Bildauflösung an einem bestimmten Punkt oder des bestimmten interessierenden Bereichs zu vergrößern und/oder die Vergrößerung zu erhöhen. Um elektronisch an einen ausgewählten interessierenden Bereich heranzuzoomen (ausgewählt durch die Maus 1400A und vom System 100 wie oben beschrieben aufgefunden), bedient ein Benutzer typischerweise die Maus 1400B, um heranzuzoomen, und als Reaktion darauf wird das System 100 einen Sensor so ändern, dass er ein Bildpunkt-Verhältnis von zum Beispiel vier zu eins auf eins zu eins oder mehr darstellt (d. h. weniger Sensor-Bildpunkte auf einzelne Bildschirm-Bildpunkte abbildet). Es ist einzusehen, dass wenn einzelne Sensor-Bildpunkte auf mehr Bildschirm-Bildpunkte abgebildet werden, das Bild für den Benutzer vergrößert erscheint, da sich die Darstellungsfläche des interessierenden Bereichs auf dem Bildschirm 120 vergrößert. Ein Benutzer kann das Bild bei jedem gewünschten Verhältnis von Sensor-Bildpunkt zu Bildschirm-Bildpunkt akzeptieren und abspeichern.
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An einem Punkt wird eine Grenzauflösung erreicht (z. B. bei einem Sensor-zu-Bildschirm-Bildpunkt-Verhältnis von eins zu eins). Wenn der Benutzer weiterhin an den interessierenden Bereich heranzoomen möchte, wird das System 100 als Reaktion darauf automatisch von einer optischen Vergrößerung von eins oder kleiner zur nächstgrößeren Vergrößerung des Mikroskops 150 umschalten. In einer Ausführungsform, in der ein gesonderter Sensor mit Vergrößerungs-Optik verbunden ist, wird das System automatisch auf den Sensor 165 umschalten und das vergrößernde optische Abbildungs-Teilsystem 170 über dem interessierenden Bereich positionieren. Wenn die Grenzauflösung des Bildes mit dem Sensor 160 und dem optischen Abbildungs-Teilsystem 168 erreicht ist, schaltet das System 100 auf Vergrößerung des Bildes durch Objektivlinse 1700A. Objektivlinse 1700A weist zum Beispiel eine Vergrößerung von 2,5× auf.
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Wenn auf Erfassung eines Bildes durch das vergrößernde optische Abbildungs-Teilsystem 170 umgeschaltet wird, beginnt das Sensor-zu-Bildschirm-Bildpunkt-Verhältnis wieder bei einem Bildpunkt-Verhältnis von größer als eins zu eins (z. B. vier zu eins). Ein Benutzer kann das erfasste Bild akzeptieren und das erfasste Bild abspeichern oder er kann weiterhin heranzoomen und das Bild bei jedem gewünschten Verhältnis akzeptieren und abspeichern. Das Fortfahren mit dem Heranzoomen umfasst zunächst das Ändern eines Sensor-zu-Bildschirm-Bildpunkt-Verhältnisses von einem Sensor-zu-Bildschirm-Bildpunkt-Verhältnis von größer als eins zu eins auf ein Verhältnis von eins zu eins oder mehr. Sobald die Grenzauflösung erreicht wird, wechselt das System 100 die Objektive von Objektiv 1700A zu Objektiv 1700B mit der nächstgrößeren optischen Vergrößerung. In einer Ausführungsform weist das Objektiv 1700B eine Vergrößerung von 20× auf. Bei Fortsetzen des Heranzoomens erfolgen dieselben Aktionen.
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Die obige Erläuterung bedingte eine Benutzer-Interaktion, um das System 100 anzuweisen, elektronisch heranzuzoomen und/oder Vergrößerungen zu erhöhen. In einer anderen Ausführungsform kann das System 100 dies automatisch durchführen. Zum Beispiel kann das System 100 eingerichtet sein, die oben angegebenen Operationen durchzuführen und gespeicherte Bilder mit unterschiedlichen Auflösungen und/oder Vergrößerungen zu erfassen.
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In einer Ausführungsform erzeugt, wenn ein Objektträger in das Digitalmikroskop 150 gelegt wird, das System 100 sofort ein Übersichtsbild mit einer Vergrößerung von eins oder kleiner als eins. Ein Benutzer kann heranzoomen, wobei der Sensor 160 ein Bild einer Probe auf dem Objektträger wie oben beschrieben erfasst, oder ein Benutzer kann alternativ eine größere Vergrößerung eines interessierenden Bereichs der Probe erfassen, indem er dem System mitteilt, die Vergrößerung zu erhöhen. Eine der Art und Weisen, in der ein Benutzer dies tut, ist Verwenden der Maus 1400A und Auswählen eines interessierenden Bereichs im Übersichtsbild und Angeben der gewünschten Vergrößerung. Im letztgenannten Fall ist einzusehen, dass ein Benutzer die Auswahl auf einem Übersichtsbild treffen kann, egal ob eine bestimmte Probe/ein Objektträger zurzeit der Objektträger ist, von dem der Sensor 160 ein Bild erfasst. Wenn zum Beispiel der Sensor 160 aktuell ein Bild von Objektträger 320A erfasst (siehe 3) und ein Benutzer ein vergrößertes Bild eines interessierenden Bereichs von Objektträger 320B möchte, wird ein Benutzer mit der Maus 1400A zu einem Miniaturbild von Objektträger 320B navigieren, das zum Beispiel zusammen mit Bildern anderer Objektträger an einer Seite des Bildschirms 120 vorhanden ist. Das Miniaturbild kann eine kleinere Darstellung des Bildes oder ein Teil des Bildes sein, zum Beispiel eine Darstellung eines Teils des Bildes unter Verwendung einer verringerten Anzahl von Bildpunkten. Ein Benutzer kann dann das Miniatur-Übersichtsbild von Objektträger 320B mit der Maus 1400A auswählen (z. B. indem er darauf klickt). Das System 100 wird dann ein größeres Bild des Übersichtsbildes des Objektträgers 320B auf dem Bildschirm 120 anzeigen, und der Objekttisch 180 kann den Objektträger 320B in die Position zur Bilderfassung durch den Sensor 160 bewegen. Wenn ein vergrößertes Bild in einem Speicher des Computers 110 gespeichert ist, ruft das System 100 es ab und zeigt es auf dem Bildschirm 120 an. Wenn jedoch kein vergrößertes Bild vorhanden ist, wird das System 100 eines erzeugen. Es ist einzusehen, dass der Objektträger 320B sich in der Objektträger-Ablage 210 im Digitalmikroskop 150 befinden muss.
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Bei Verwendung des Beispiels, dass ein Benutzer eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer Probe auf dem Objektträger 320B wünscht, wird zunächst ein gespeichertes Übersichtsbild des Objektträgers 320B auf dem Bildschirm 120 angezeigt. Wenn zum Beispiel ein Benutzer eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Bildes wünscht (z. B. einen interessierenden Bereich), kann der Benutzer die Maus 1400A zu einer gewünschten Position auf dem Bildschirm 120, auf dem eine Probe auf Objektträger 320B angezeigt wird, ziehen und dann dem System 100 den gewünschten Vergrößerungsbereich durch Klicken auf der Maus 1400A anzeigen. Wie oben erwähnt, muss ein spezielle Koordinatensystem des Übersichtsbildes nicht gespeichert werden. Das System 100 weiß jedoch den ungefähren vom Benutzer gewählten Ort, weil es weiß, wo auf dem Bildschirm 120 ein Benutzer hingezeigt (z. B. geklickt) hat, es kennt die Größe einzelner Bildpunkte im Übersichtsbild (z. B. 50 μm × 50 μm) und es kennt die Bildpunkt-Größe des Bildes (z. B. 3324 × 2504 Bildpunkte). Da das System zuvor den Objektträger 320B in der Objektträger-Ablage 210 und die ungefähre Lage der Probe auf dem Objektträger erkannt hat, kennt das System 100 ungefähr den interessierenden Bereich, um eine vergrößerte Ansicht des interessierenden Bereichs zu erfassen. Auf ähnliche Weise kann, wenn ein vergrößertes Bild, das einen interessierenden Bereich enthält, vorher gespeichert wurde, das System 100 das Bild basierend darauf, dass ein Benutzer den interessierenden Bereich im Übersichtsbild gekennzeichnet hat, abrufen. Mit anderen Worten gilt die Fähigkeit, einen interessierenden Bereich durch eine Bildpunkt-Position in einem Übersichtsbild zu erkennen, nicht nur für das Übersichtsbild einer Probe, sondern auch für jedes andere Bild der Probe.
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In einer Ausführungsform erlaubt das System 100 einem Benutzer eine Anmerkung in einem Bild unterzubringen und den Ort der Anmerkung zu speichern. Zum Beispiel kann es sein, dass ein Benutzer es wünscht, einen interessierenden Bereich in einem 20×-Bild durch einen Pfeil (eine Anmerkung), der auf den interessierenden Bereich zeigt, zu kennzeichnen. In einer Ausführungsform legt ein Benutzer den interessierenden Bereich in 20-facher Vergrößerung fest, und bewegt dann die Maus 1400A zu dem Punkt, an dem die Anmerkung gewünscht ist. Der Benutzer zeigt dem System 100 an, dass er eine Anmerkung oder ein Objekt an einer Stelle platzieren möchte (z. B. indem er zuvor ein Symbol im Browser des Bildschirms auswählt (auf es klickt), und klickt mit der Maus 1400A, um die Anmerkung zu platzieren. Um die Anmerkung zu platzieren, muss das System 100 den Punkt in dem 20×-Bild lokalisieren. Ähnlich dem Lokalisieren von Punkten in einem Übersichtsbild kann das System 100 den Punkt finden, weil es eine Bildpunkt-Auflösung bei 20× kennt, eine Bildpunkt-Größe des Sensors (z. B. 5,4 μm × 5,4 μm), aus der eine Bildpunkt-Größe bestimmt werden kann (5,4/20 × 1000 = 270 nm), und es kennt die Bildpunkt-Anzahl (z. B. 3324 Bildpunkte × 2504 Bildpunkte). Auf der Grundlage dieser Information kann das System 100 Informationen über die Lage eines Punktes (z. B. eines oder mehrerer Bildpunkte) in der 20-fach vergrößerten Ansicht sowie im Übersichtsbild des Objektträgers feststellen und speichern.
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Wenn Objektträger-Informationen, die eine Anmerkung oder ein Objekt eines Punktes oder eines interessierenden Bereichs eines Objektträgers enthalten, im System 100 gespeichert sind und der Objektträger aus dem Digitalmikroskop 150 und der Objektträger-Ablage 210 entfernt wird, kann das System 100 den Punkt oder den interessierenden Bereich auch finden, wenn der Objektträger wieder in das Mikroskop 150 eingelegt wird. Wie oben beschrieben gibt es Fehlertoleranzen in Verbindung mit dem Objekttisch 180, der Objektträger-Ablage 210 und Vertiefungen in der Objektträger-Ablage 210. Diese Fehlertoleranzen könnten die Ausrichtung einer Anmerkung an einem bestimmten Punkt oder in einem interessierenden Bereich einer Probe auf einem Objektträger beeinflussen, wenn der Objektträger entfernt und wieder in eine Objektträger-Ablage 210 und das Mikroskop 150 eingelegt wird. Um diesen möglichen Justierungsfehler zu berücksichtigen, erfasst das System 100 in einer Ausführungsform ein neues Bild des Objektträgers oder eines Teils des Objektträgers und vergleicht das neue Bild mit dem gespeicherten Bild mit der Anmerkung. Zum Beispiel kann das System 100 ein neues Bild der Objektträger-Kennzeichnung oder einer Ecke der Probe erfassen und das Bild mit dem gespeicherten Bild der Objektträger-Kennzeichnung, bzw. der Ecke der Probe überlagern. Wenn die Bilder nicht ausgerichtet sind, dreht das System 100 das neue Bild und/oder positioniert es linear, bis es ausgerichtet ist. Bei der Durchführung dieser Ausrichtung speichert das System 100 Informationen über die Ausrichtung und benutzt diese gespeicherten Informationen, um zu finden wo sich eine Anmerkung in der neuen Ansicht des Bildes befindet. In einem einfachen Beispiel wird festgestellt, dass ein neues Bild einer Probe auf einem Objektträger, der erneut in die Objektträger-Ablage 210 und in das Mikroskop 150 eingesetzt wurde, sich um die Länge von drei Bildpunkten in x-Richtung vom ursprünglichen Bild des Objektträgers, das die Anmerkung enthält, unterscheidet. Wenn die Anmerkung in dem neuen Bild angezeigt wird, kennt das System 100 die Position in x-Richtung der Anmerkung im alten Bild und bewegt die Anmerkung dann um drei Bildpunkte nach rechts, um die Anmerkung im neuen Bild zu platzieren.
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Bezüglich des Abspeicherns von Bildern (z. B. Übersichtsbild, vergrößertes Bild) wird in einer Ausführungsform ein einzelnes zusammengesetztes Bild einer Probe gespeichert. In einer anderen Ausführungsform wird eine Hierarchie von Bildern der Probe gespeichert. In einer Ausführungsform wird eine Hierarchie von Bildern einer Probe auf Grundlage eines Sensors zum Anzeigen des Bildpunkt-Verhältnisses erzeugt. In dieser Ausführungsform ist das Bild mit dem höchsten Rang in der Hierarchie ein Bild mit einem Bildpunkt-Verhältnis von eins-zu-eins (volle Auflösung bei der jeder Sensor-Bildpunkt auf jeden Bildschirm-Bildpunkt abgebildet wird). Ein oder mehrere Bilder mit geringerem Rang bei steigendem Sensor-zu-Bildschirm-Bildpunkt-Verhältnis (ein erfasstes Bild wird auf dem Bildschirm 120 so angezeigt, dass ein Sensor-Bildpunkt auf mehr als einen Bildschirm-Bildpunkt abgebildet wird, z. B. 2:1, 4:1, usw.) bilden den Rest der Hierarchie von Bildern. Jede der Proben mit voller Auflösung und das eine oder die mehreren Bilder mit niedrigerem Rang können zusammen in einem Datensatz gespeichert werden.
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Bei Objektiven mit großer Vergrößerung ist die Schärfentiefe (d. h. Objekte innerhalb der Schärfentiefe (z-Richtung-Bereich)) relativ klein. Der z-Richtungs-Bereich ist so klein (z. B. 1 μm), dass es sein kann, dass das erfasste Bild in einer Bilderfassung nicht alle Objekte in einer Probe erfasst, die zum Beispiel eine Dicke im Bereich von 10 μm aufweist. Um so viele Objekte wie möglich zu erfassen, kann in einer Ausführungsform das System 100 mehrere Bilder in verschiedenen Brennebenen mit einer Schärfentiefe erfassen. In dem Beispiel kann das System 100 10 Bilder erfassen, wobei der Objekttisch 180 zwischen jeder Erfassung einen Mikrometer in z-Richtung bewegt wird. Eine solche Operation führt zu 10 Bildebenen, die einen z-Richtungs-Stapel oder z-Stapel der Probe repräsentieren.
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In einer anderen Ausführungsform kann für jeden Objektträger ein Koordinatensystem unter Verwendung eines Bildes der Kennzeichnung eingerichtet werden. In einer Ausführungsform kann eine Objektträger-Kennzeichnung mit mehr als einem erkennbaren Punkt gedruckt werden. 7 zeigt eine Ausführungsform einer Objektträger-Kennzeichnung mit drei Punkten (Punkt 4500A, Punkt 4500B, Punkt 4500C). Der Sensor 160 oder der Sensor 165 können diese Punkte erkennen, und wenn sie sie erkannt haben, kann das System 100 eine Bildpunkt-Lage jedes Punktes und die Anzahl von Bildpunkten zwischen jedem Punkt bestimmen. Durch Verbinden des Bildes 440 benachbart zur Kennzeichnung 450 kann das System 100 jede Position auf dem Bild 440 auf der Grundlage ihrer x- und y-Entfernung von einem oder mehreren Punkten lokalisieren.
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In einer Ausführungsform werden ein Datensatz, umfassend ein gespeichertes Bild oder eine Hierarchie von Bildern einer Probe, einen z-Stapel, ein Koordinatensystem für das Bild, falls vorhanden, und ein getrennt gespeichertes Bild einer Kennzeichnung in einem Speicher des Computers 110 zusammengesetzt. Ein solcher Datensatz kann auch Kommentare oder Anmerkungen (einschließlich Markierungen in einem Bild, die von einem Benutzer hergestellt wurden) und Inhalt der Kennzeichnung (z. B. Interpretation der Kennzeichnung) enthalten.
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Nachdem bestimmte Komponenten des Systems 100 beschrieben wurden, wird nun eine kurze Beschreibung des Betriebs präsentiert. In einer Ausführungsform ist die Verwendung des Systems 100 durch Software gesteuert. Mit anderen Worten wird eine Maschine oder ein computerlesbares Medium im Computer 110 vorgesehen, das Programminstruktionen enthält, die bei ihrer Ausführung die verschiedenen beschriebenen Betriebsverfahren ausführen.
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In einer Ausführungsform ist ein Betriebsverfahren in 8 gezeigt. Das Verfahren 500 wird mit Bezug auf Komponenten des Systems 100 und verschiedene Bildschirmdarstellungen beschrieben, die in einer Ausführungsform auf dem Bildschirm 120 angezeigt werden.
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Als Startpunkt kann die Objektträger-Ablage 210 in das Digitalmikroskop 150 eingelegt und auf dem Objekttisch 180 platziert werden. Auf dem Objekttisch 180 können Sensoren vorhanden sein, um eine Objektträger-Ablage zu erkennen. Der Computer 110 reagiert auf solche Sensoren. Wenn der Computer 110 die Objektträger-Ablage 210 auf dem Objekttisch 180 erkennt, weist das System 100 in einer Ausführungsform drei Betriebsarten auf: einen Live-Modus; einen Abtastmodus und einen Ansichts-Modus. Der Live-Modus und der Ansichts-Modus sind dahingehend interaktive Betriebsarten, dass sie Benutzer-Interaktion umfassen. Der Abtastmodus kann interaktiv bedient oder vollautomatisch mit speziellen vordefinierten Parametern oder Konfigurationen zum Abtasten (Speichern) von Bildern ausgeführt werden. Zum Beispiel können im Abtastmodus ein oder mehrere Objektträger auf eine Objektträger-Ablage gelegt und in ein Digitalmikroskop eingesetzt werden, und das System wird ein oder mehrere Bilder von Proben auf einem Objektträger erfassen und speichern.
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9 zeigt ein Beispiel einer Bildschirmdarstellung des Bildschirms 120 des Systems 100. Dies ist ein Beispiel für einen Eingangs-Bildschirm, auf dem ein Benutzer einen Live-Modus, einen Abtastmodus oder einen Ansichts-Modus auswählen kann. Ein Eingangs-Bildschirm kann auch die Möglichkeit umfassen, die Grundeinstellungen des Gerätes einzugeben oder zu ändern, indem ”Einstellungen” 640 gewählt wird, sowie die Möglichkeit, das System durch Auswahl von ”Beenden” 650 zu verlassen.
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In dem Beispiel, in dem ein Benutzer einen Live-Modus wählt, indem er ”Live” 610 wählt, weist der Computer 110 das Digitalmikroskop 150 an, die Objektträger-Ablage 210 zu einer Beladeposition zu bewegen, wie etwa die Objektträger-Ablage 210 aus dem Gerät herauszufahren, so dass sie für einen Benutzer zugänglich ist. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Objektträger-Ablage 210 zugänglich ist, kann der Computer 110 anzeigen, dass die Objektträger-Ablage aus dem Digitalmikroskop 150 genommen und ein oder mehrere Objektträger eingelegt werden können. Eine Art und Weise dies anzuzeigen ist durch Anzeige auf dem Monitor 120 (Block 505, 8).
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In der Ausführungsform, in der die Objektträger-Ablage 210 vier Objektträger-Vertiefungen aufweist (Objektträger-Vertiefung 220A, 220B, 220C und 220D), kann ein Benutzer bis zu vier Objektträger auf die Objektträger-Ablage 210 platzieren. Nachdem ein oder mehr Objektträger auf die Objektträger-Ablage 210 platziert wurden, wird die Ablage in das Gerät geladen, und das Gerät zieht die Ablage nach innen und erkennt ihr Vorhandensein und ihre Lage (Block 510, 8).
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Sobald die Objektträger-Ablage 210 im Digitalmikroskop 150 platziert ist, bestimmt das System 100 die Anzahl und die Position der Objektträger, die in die Objektträger-Vertiefungen 220A, 220B, 220C und/oder 220D eingelegt sind (Block 515, 8). Das System 100 wählt jeden Objektträger für die Abbildung (Block 520, 8). Das System 100 richtet dann einen ausgewählten Objektträger und den Sensor 160/das optische Abbildungs-Teilsystem 168 aus (Block 520, 8). Wenn ein ausgewählter Objektträger erneut in das Gerät eingelegt wurde und Informationen von einer vorherigen Sitzung korreliert werden müssen, bestimmt das System 100 die Drehung und Verschiebung des gewählten Objektträgers bezüglich einer vorherigen Sitzung. In einer Ausführungsform erfasst der Sensor 160 zuerst ein Bild oder mehrere Bilder einer Probe auf jedem Objektträger ohne Vergrößerung oder mit einer Vergrößerung von kleiner als eins (Block 530, 8). Das erfasste Bild kann dann zusammen mit einem getrennt erfassten Bild einer Kennzeichnung auf dem Objektträger angezeigt werden (Block 535, 8). Dann wird ein Übersichtsbild mit geringer Auflösung aller eingelegten Objektträger und ihrer Kennzeichnungen aufgenommen.
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Die Bildschirmdarstellung in 10 ist eine Ausführungsform einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) zur Objektträger-Auswahl. In der Titelzeile 710 der GUI sind die Schritte für die Arbeitsabläufe angezeigt, und der aktuelle Schritt (”Objektträger-Auswahl”) ist markiert. Rechts von diesen Registerkarten (wie dargestellt) enthält die Titelzeile Steuerelemente zum Bewegen innerhalb des Arbeitsablaufs (Schaltflächen 715), zum Auswerfen des Objektträgers (Schaltfläche 720) oder um Hilfe zu bekommen (Schaltfläche 725).
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Der Hauptteil 730 des Bildschirms 700 ist unterteilt in den Abschnitt zur Objektträger-Auswahl 740, den Abschnitt zur Profilauswahl 750 und den Abschnitt mit Objektträger-Informationen 760. Der Abschnitt zur Objektträger-Auswahl 740 zeigt eine Skizze der Objektträger-Ablage 180 (siehe 2). In den belegten Vertiefungen der Objektträger-Ablage 180 kann man Übersichtsbilder 770A, 770B, 770C und 770D von Objektträgern in den Objektträger-Vertiefungen 220A, 220B, 220C, bzw. 220D (siehe 2), sowie die Kennzeichnungen der jeweiligen Objektträger sehen. Die GUI erlaubt es einem Benutzer, korrelierte Objektträger auszuwählen und zu gruppieren. In einer Ausführungsform werden gruppierte Objektträger abgetastet und gleichzeitig angezeigt. Dieses Merkmal erlaubt es dem Benutzer zum Beispiel, Strukturen verschiedener Objektträger derselben Gruppe miteinander zu vergleichen. Eine Gruppe von Objektträgern kann als ein Fall bezeichnet werden. Im ”Live-Modus” kann ein Benutzer zuvor abgetastete gespeicherte Objektträger zu einem Fall hinzufügen. Zum Beispiel kann zusätzlich zu beliebigen Objektträgern, die auf der Objektträger-Ablage 180 innerhalb des Digitalmikroskops 150 vorhanden sind, der Computer 110 des Systems 100 zuvor erfasste (gespeicherte) Bilder (z. B. Übersichtsbild, vergrößertes Bild) speichern, die als abgetastete Bilder von nicht mehr vorhandenen Objektträgern bezeichnet werden.
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Mit Bezug auf den Abschnitt zur Profilauswahl 750 der GUI erlaubt es der Abschnitt dem Benutzer spezielle vordefinierte abgetastete Profile auszuwählen, die optimierte und angepasste Bilderfassungen für eine spezielle Anfärbung oder in einer Ausführungsform, in der Fluoreszenz-Bilder verwendet werden, für eine Fluoreszenz-Nummer sind. Zum Beispiel kann ein spezielles Profil für eine H&E-Anfärbung ein 20×-Bild sein. Der Abschnitt 750 erlaubt es einem Benutzer, die Symbolleiste auszuwählen und eine Auswahl einer 20×-Ansicht und einer Abtastung angeboten zu bekommen. Informationen zum Objektträger und zur Kennzeichnung werden im Abschnitt mit Objektträger-Informationen 760 dargestellt und sehen in einer Ausführungsform kennzeichnende Informationen über den Patienten sowie den/die Prozessschnitt(e) vor, denen eine Probe bei der Vorbereitung zur mikroskopischen Analyse ausgesetzt war.
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Mit Bezug auf die Bildschirmdarstellung in 10 umfassen die Optionen zum Ausführen von Funktionen das Starten eines ”Live-Modus” eines einzelnen Objektträgers oder einer Gruppe von Objektträgern, oder das Auswerfen der Objektträger-Ablage (Objektträger-Ablage 180). In einem ”Live-Modus” können weitere Bilder (z. B. vergrößerte Bilder) eines Objektträgers oder einer Gruppe von Objektträgern erfasst und/oder abgespeichert werden.
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In einem Beispiel, in dem ein Benutzer einen ”Live-Modus” auswählt, kann ein Benutzer einen oder mehrere spezielle Objektträger auf der Grundlage der angezeigten Übersichtsbilder auswählen (Block 540, 8). 11 und 12 zeigen typische Benutzerschnittstellen-Bildschirme. Während 11 den Bildschirm mit einem einzigen Bild oder Scan zeigt, zeigt 12 Ansichten von drei verschiedenen Bildern oder Scans. Das Bild in 11 ist ein Live-Bild (angezeigt durch das Video-Symbol in der rechten Ecke, wie dargestellt). Der Bildschirm ist in verschiedene Bereiche unterteilt. Die beiden oberen Bilder (wie dargestellt) sind Live-Bilder (siehe Video-Symbol), und das untere Bild ist ein gespeichertes (abgetastetes) Bild (siehe Kamera-Symbol). Das System 100 ist in der Lage, gespeicherte Gewebe-Bilder (Gewebe-Scans) und Live-Bilder von Objektträgern, die sich im Digitalmikroskop 150 befinden, sowie gespeicherte Gewebe-Scans von zuvor abgetasteten Objektträgern zu zeigen. In einer Ausführungsform für ”Live”-Bilder von Objektträgern, die sich im Digitalmikroskop 150 befinden, erfasst der Sensor 160 kontinuierlich Bilder (frischt sie auf) an der aktuellen Position des Mikroskops mit einer Rate von mehreren Bildern/Sekunde (Block 545, 8). Wenn zum Beispiel ein Sensor zuletzt eine Probe auf einem Objektträger in der Objektträger-Vertiefung 220A erfasst hat und keine weitere Aktivität durch einen Benutzer oder das System 100 erfolgt, bleibt der Sensor 160 über dem Objektträger in der Objektträger-Vertiefung 220A und frischt das Bild mit einer Rate von zum Beispiel sechs Bildern/Sekunde auf. In einer Ausführungsform wird nur das Bild der Probe aufgefrischt, nicht die zugehörige Kennzeichnung. Obwohl 11 einen einzigen Scan und 12 drei Scans zeigt, können bis zu 16 Scans gleichzeitig dargestellt werden. In einem solchen Fall wird die Darstellung geteilt, um alle ausgewählten Scans zu zeigen. In einer anderen Ausführungsform können Bilder eines Falls auf mehr als einem Bildschirm angezeigt werden.
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Ansichten können durch Auswahl in einem Journal zur Bildschirmdarstellung hinzugefügt und aus ihr entfernt werden. Das Journal ist eine Sammlung aller Objekte in einem Fall und befindet sich auf der rechten Seite des Bildschirms. Zu einem Zeitpunkt ist nur eine Darstellung aktiv. Alle Bedienelemente spiegeln die Einstellung der aktiven Ansicht wider. Jede Operation beeinflusst nur dieses spezielle Bild. Die Bilder der anderen Scans sind ”eingefroren”. Um das Blickfeld auf einen anderen Objektträger umzuschalten, muss der Benutzer auf eines der angezeigten Bilder oder auf eine Kennzeichnung im Journal klicken.
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In den Titelzeilen
810 und
910 der in
11, bzw.
12 gezeigten Bildschirmdarstellungen bietet das System
100 die folgenden Bedienelemente:
| BEDIENELEMENT | BESCHREIBUNG |
| Erfassung Starten/Stoppen 815/915 | : Bilderfassung wird angehalten/fortgesetzt. |
| Schnappschuss 820/920 | : Aktuelles Bild des ausgewählten Objektträgers erfassen. Das Bild kann gespeichert oder exportiert werden. |
| Farbkanal-Auswahl 830/930 | : Farbkanäle ein/ausschalten. |
| Abstands-/Flächen-Messwerkzeuge 840/940 | : Kalibrierte Werkzeuge zum Messen tatsächlicher Abstände und Flächen auf der Probe. |
| Anmerkungen und Anmerkungs-Einstellungen 845/945 | : Unter Verwendung dieser Werkzeuge ist der Benutzer in der Lage, Kommentare mit verschiedenen Objekten (z. B. Text, Quadrate, Pfeile) zum Bild hinzuzufügen. |
| Scan von Bereichen mit hoher Auflösung | : Definiert Bereiche, die unter Verwendung der wählbaren hochauflösenden (HR) Optik erfasst werden. Für Bereiche, die kleiner sind als der Kamera-Sensor, erfasst die Software das Bild sofort und zeigt es an (d. h. kein Zusammenfügen erforderlich). Wenn der ausgewählte Bereich je doch größer ist als der Kamera-Sensor, wird der Bereich zusammengefügt und abgetastet. |
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In jeder Ansicht kann die Vergrößerung des Bildes, eine Maßstabs-Anzeige und eine Fokus-Einstellung angezeigt werden.
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11 zeigt ein einzelnes Bild mit einer Vergrößerung von 2,5×. Ein Benutzer kann interessierende Bereiche oder gewünschte Scans anzeigen, indem er die Maus 1400A oder die Maus 1400B bewegt (siehe z. B. Scan 1, Bereich 1, Bereich 2). 12 zeigt diese Bereiche bei 20×.
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Unter Verwendung der Tastatur
130, der Maus
1400A oder der 3D-Maus 14006 ist der Benutzer in der Lage, in den abgetasteten Bilddaten zu navigieren (Block
550,
8). Es sind folgende Aktionen möglich:
| AKTION | BESCHREIBUNG |
| Zoom: | Digitales Herein-/Heraus-Zoomen des angezeigten Bildes. Für Objektträger, die sich physikalisch im Gerät befinden, kann ein Benutzer digital im angezeigten Bild hinein und hinaus zoomen. Das Herein-/Heraus-Zoomen bewirkt zunächst, dass das System 100 den Sensor modifiziert, um ein Bildpunkt-Verhältnis anzuzeigen (Block 565, Figur 8). Sobald ein Mikroskop-Objektiv verwendet werden kann, um die Ansicht zu erhalten (Block 570, Figur 8), benutzt das System automatisch die optimale Vergrößerung für eine bestimmte Zoom-Stufe. An diesem Punkt kann ein Benutzer erneut hinein- und hinaus zoomen, indem zunächst ein Sensor geändert wird, um ein Bildpunkt-Verhältnis anzuzeigen und dann ein Objektiv, wenn eine größere Vergrößerung gewünscht wird. |
| Pan: | Schwenken um die Probe, um benachbarte Bereiche anzuzeigen. Wenn ein Benutzer verschiedene Objektträger im Digitalmikroskop 150 untersucht, bewegt das System 100 die Probe entsprechend. |
| Focus: | Im Live-Modus kann ein Benutzer die Fokussierung des Gerätes ändern. Es ist möglich, eine automatische Fokussierung auszulösen und die Fokussierung bezüglich einer Nennposition manuell einzustellen.
Im Fall eines zuvor abgetasteten z-Stapels (d. h. Scans verschiedener Tiefen im Gewebe) kann ein Benutzer die Brennebene innerhalb des z-Stapels ändern. |
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Jede Ansicht kann in einem Vollbild-Modus angezeigt werden. In diesem Modus ist der gesamte Bildschirm durch die Ansicht ausgefüllt. Nur die Vergrößerung des Bildes, eine Maßstabs-Anzeige und die Navigations-Kontrolle werden im Bild angezeigt. Ein Benutzer kann diesen Vollbild-Modus verlassen, indem er die Taste ”ESC” auf der Tastatur 130 wählt (drückt).
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Zu jeder Zeit während der Navigation kann der Benutzer das angezeigte Bild speichern (Block 560, 8).
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Auf der rechten Seite der GUI in 11 und 12 zeigt der Bildschirm 120 die Navigations-Steuerung 850/950, das Journal 860/960 und die Bildparameter-Steuerung 870/970.
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Die Navigations-Steuerung 850/950 zeigt ein Übersichtsbild des aktiven Objektträgers. Die Steuerung zeigt die Position der aktiven Ansicht (z. B. das Live-Bild, das mit einer gewünschten Auffrischungsrate aufgefrischt werden kann). Durch Klicken auf die Steuerung kann die Position bewegt werden. Die Steuerung zeigt auch die Positionen der Anmerkungen und Scans, die dem Objektträger hinzugefügt wurden.
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Unter der Navigations-Steuerung 850/950 befindet sich das Journal 860/960. Das Journal 860/960 repräsentiert die Struktur eines Falls. In einer Ausführungsform enthält das Journal 860/960 Objektträger-Informationen, Anmerkungen und Kommentare aller Objektträger in einem Fall. Objektträger können zu einem Fall hinzugefügt und aus ihm entfernt werden. Die Objektträger sind in zwei Teile gruppiert. Im oberen Teil der Liste findet man Objektträger im Gerät. Ein Benutzer kann diese Objektträger live untersuchen. In diesem Fall kann der Benutzer Scans zu diesen Objektträgern hinzufügen, indem er ausgewählte Bereiche der Objektträger abtastet. Im unteren Teil der Liste (wie dargestellt) werden zuvor abgetastete Objektträger aus dem Speicher des Computers dargestellt.
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In der Struktur des Journals 860/960 weist jeder Objektträger als Voreinstellung drei Objekte auf: ein Bild der Kennzeichnung, die Objektträger-Information und ein Übersichtsbild. Der Benutzer kann zusätzliche Objekte (Anmerkungen, Kommentare, Lesezeichen und hochauflösende Scans) zum Journal hinzufügen. Ein Benutzer kann einen der Einträge im Journal 860/960 benutzen, um an eine bestimmte Bildposition zu springen.
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In einer Ausführungsform ist das Journal 860/960 ein Ausgangspunkt für die Untersuchung spezieller Bereiche oder zur Erstellung eines Berichts über den betrachteten Fall. Das Journal 860/960 enthält auch die Schaltfläche ”Sitzung speichern”. Wird diese Schaltfläche gewählt, speichert das System 100 die Sitzung (einschließlich aller Objektträger, Anmerkungen und Einstellungen) im Speicher des Computers 110. Die Datei enthält die Kennzeichnungen, das Übersichtsbild und die hochauflösenden Scans, die im Journal definiert sind. Ein Benutzer kann die Sitzung zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufrufen.
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Unter dem Journal 860/960 in 11 und 12 befindet sich in einer Ausführungsform die Bildparameter-Steuerung 870/970. Die Bildparameter-Steuerung 870/970 erlaubt es, die Erfassungsparameter der Kamera (Belichtungszeit, Kameraverstärkung, usw.) und die Bildeinstellungen (Helligkeit, Kontrast, Farbabgleich, Schwarz/Weiß-Abgleich, Bildfilter (Schärfe, usw.)) zu ändern. Ein Benutzer kann Einstellungen speichern, zum Beispiel eine spezielle Anfärbung. Anschließend kann der Benutzer auf diese Einstellungen zugreifen ohne die Steuerelemente zu öffnen.
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Nach der optionalen Änderung von Bildparametern kann ein Benutzer die Sitzung speichern. Ein Benutzer kann die Sitzung auch abbrechen. Wenn ein Benutzer sich zum Abbruch der Sitzung entscheidet, verlässt der Benutzer den Live-Modus. Wenn der Benutzer Einträge im Journal 860/960 geändert hat, die noch nicht gespeichert wurden, fragt das System 100 den Benutzer, ob der Benutzer die Sitzung speichern möchte. Anschließend schaltet das System 100 auf den Bildschirm ”Objektträger(Gruppen)-Auswahl”. Der Benutzer kann mit dem/den nächsten Objektträger(n) fortfahren.
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Wenn ein Benutzer im Live-Modus einen hochauflösenden Scan-Bereich definiert hat, wird die hochauflösende Scan-Funktion aufgerufen. Bevor der Scan beginnt, wählt der Benutzer die Scan-Parameter (Auflösung, Erfassungsparameter und z-Stapel-Parameter). 13 zeigt eine Ausführungsform einer Bildschirmdarstellung auf dem Bildschirm 120, wo Scan-Parameter eingerichtet sind. Der Benutzer kann den Scan benennen und Kommentare über den Scan eingeben. Im Bereich 1020 kann der Benutzer den Scan-Anzeigemodus auswählen. Der Scan-Anzeigemodus beschreibt, wie das System 100 einzelne Kamera-Sichtfelder oder Tiles während eines Scans anzeigt. Der Benutzer kann dem Scan entweder Tile für Tile folgen oder den gesamten Scan ansehen während er sich aufbaut. Im letztgenannten Fall ist der Benutzer in der Lage, zu schwenken und in die aufgezeichneten Bilddaten während des Scans hinein zu zoomen.
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Nachdem der hochauflösende Scan gestartet ist, geht das System 100 in die hochauflösende Scan-Anzeige. 14 zeigt eine Bildschirmdarstellung einer Ausführungsform einer hochauflösenden Scan-Anzeige. Abhängig vom gewählten Anzeigemodus zeigt das System 100 entweder die aktuellen Tiles oder den gesamten Scan-Bereich 1110. Im letztgenannten Fall ist der Benutzer in der Lage, in den aufgezeichneten Daten zu zoomen und zu schwenken während sich die Anzeige aufbaut. Die hochauflösende Scan-Anzeige zeigt auch den Fortschritt 1120 des Scan-Bildschirms.
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Nach einem hochauflösenden Scan geht das System 100 automatisch zurück auf die Anzeige im ”Live-Modus”. Der fertige Scan wird in das Journal eingefügt und befindet sich unter dem entsprechenden Objektträger.
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In einer anderen Ausführungsform kann das System 100 angewiesen werden, Scans von mehreren Objektträgern durchzuführen, wie hochauflösende Scans jedes Objektträgers in der Objektträger-Ablage 180. In einer Ausführungsform, in der die Objektträger-Ablage 180 vier Objektträger trägt, platziert ein Benutzer vier Objektträger auf der Objektträger-Ablage 180 und legt die Ablage in das Digitalmikroskop 150. Das Digitalmikroskop 150 zieht die Objektträger-Ablage 180 nach innen und bestimmt den Typ der Objektträger-Ablage, die Anzahl von Objektträgern und ihre Positionen. Eine automatische Abtastung von mehr als vier Objektträgern ist möglich in Kombination mit zum Beispiel einer externen Objektträger-Ladevorrichtung. In diesem Fall kommuniziert das System 100 mit der Objektträger-Ladevorrichtung, so dass abzutastende Objektträger automatisch geladen und ausgeworfen werden. Zum Beispiel kann eine kommerziell erhältliche Objektträger-Ladevorrichtung mit dem Digitalmikroskop 150 verbunden werden. Solche Objektträger-Ladevorrichtungen sind eingerichtet, Objektträger zu empfangen und zu transportieren. Folglich kann ein Transfer-Mechanismus einer Objektträger-Ladevorrichtung einen oder mehrere Objektträger auf die Objektträger-Ablage 210 legen und ein Transfer-Mechanismus (z. B. ein Beschickungssystem mit Roboter-Greifer), das dem Digitalmikroskop 150 zugeordnet oder mit ihm verbunden ist, kann Objektträger nach dem Erfassen zurück zur Objektträger-Ladevorrichtung geben. Die Steuerung des Transfers, Scannens und Abbildens kann durch den Controller 110 durchgeführt werden.
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In einem automatischen oder Reflex-Abbildungs-Modus kann das System 100 angewiesen sein, Scans von entweder dem kompletten Objektträger oder von ausgewählten Bereichen auf dem Objektträger zu erfassen, die sofort oder nach einer vom Benutzer ausgewählten Zeit durchgeführt werden. Die Abtastung der Objektträger im Reflex-Abbildungs-Modus wird durch eine automatische Objektträger-Ladevorrichtung erleichtert. Außerdem kann ein Benutzer, um vollständige oder teilweise Objektträger-Scans auszuwählen, die Scan-Parameter, wie etwa Vergrößerung und z-Stapel, aber nicht darauf beschränkt, auswählen. Außerdem kann ein Benutzer mehr als einen Scan bei verschiedenen Vergrößerungen oder die Verwendung anderer benutzerdefinierter Parameter auswählen. Voreingestellte Scan-Parameter können in das System 100 einprogrammiert werden, um Unterschiede zwischen Ärzten und/oder Gewebetypen widerzuspiegeln. Die Beendigung der Reflex-Abbildung eines Objektträgers oder einer Gruppe von Objektträgern, wie etwa in einem Fall, kann automatisch an ein oder mehrere Vorrichtungen signalisiert werden, zum Beispiel über die Internetverbindung 145 und zum Computer 110, um ein schnelles Abmelden der Fälle zu ermöglichen (siehe 1).
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Das System 100 präsentiert dem Benutzer Auswahlmöglichkeiten für die Erfassungs-Auflösung und den vordefinierten Bildparameter-Satz, wie oben für den Live-Modus beschrieben. Außerdem kann der Benutzer z-Stapel-Parameter definieren (Anzahl von Ebenen, Abstand zwischen den Ebenen und den Fokussierungs-Versatz von der Brennebene).
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Der Benutzer kann die Speicher-Parameter (Dateiname und Scan-Verzeichnis) ändern. Die voreingestellten Parameter sind in den Systemeinstellungen definiert. Im Fall des Dateinamens kann der Benutzer entweder den Inhalt der Kennzeichnung verwenden oder einen Dateinamen definieren. Wenn ein Name definiert ist, fügt das System 100 in einer Ausführungsform eine fortlaufende Nummer hinzu, um zwischen den Objektträgern zu unterscheiden.
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Nachdem die Scan-Parameter definiert wurden, startet das System 100 mit dem Abtasten der Objektträger-Ablage 180 Objektträger für Objektträger. Für jeden Objektträger wird ein Übersichtsbild mit niedriger Auflösung und das Bild der Kennzeichnung aufgenommen. Nach dem Erfassen von Übersichts- und Kennzeichnungs-Bild für jeden Objektträger erfasst das System 100 hochauflösende Bilder. In einer Ausführungsform wechselt die GUI auf dem Bildschirm 120 zum ersten hochauflösenden Scan-Bildschirm. Das System 100 kann das Übersichtsbild und das Bild der Kennzeichnung des aktuellen Objektträgers darstellen. Es erkennt automatisch die Gewebe-Gebiete auf dem Objektträger und zeigt die erkannten Gewebe-Gebiete im Übersichtsbild an. Anschließend wird die Brennebene für die Gewebe-Gebiete auf dem Objektträger bestimmt. Das Fortschreiten dieser Schritte wird auf dem Bildschirm angezeigt.
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In einer Ausführungsform zeigt während des aktuellen Abtastens der erkannten Gewebe-Gebiete das System 100 abhängig von den Systemeinstellungen in einer Ausführungsform der Bildschirm 120 entweder das Bild der aktuellen Scan-Position oder zeigt das gesamten aktuellen Scan-Gebiet, in dem sich das Bild aufbaut.
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Die abgetasteten hochauflösenden Bilder für einen Objektträger werden im Speicher des Computers 110 gespeichert und können später vom Benutzer im Ansichts-Modus abgerufen werden. Nachdem alle Gewebe-Gebiete auf dem Objektträger abgetastet sind, fährt das System 100 mit dem nächsten Objektträger fort. Nachdem alle Objektträger abgetastet wurden, wirft das System 100 die Objektträger-Ablage 180 aus und geht zum Eingabe-Bildschirm.
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In einem Ansichts-Modus kann ein Benutzer gespeicherte Bilder von zuvor abgetasteten Proben (Objektträgern) einschließlich mehrerer Objektträger, die einen Fall ausmachen, abrufen und ansehen. Auf diese Weise kann ein Benutzer die Bilder des Bildschirms 120 ansehen, der direkt mit dem Computer 110 und dem optischen Mikroskop 150 verbunden ist. Alternativ kann ein Benutzer über die Intranet/Internet-Verbindung 145 (1) auf einen Speicher des Systems 100 zugreifen und Bilder von fern ansehen. Die Intranet/Internet-Verbindung 145 des Systems 100 erlaubt es auch, Bilder von einem Ort zu einem anderen zu senden (z. B. per Email).
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In der vorangehenden genauen Beschreibung wird die Erfindung mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen davon beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom umfassenderen Erfindungsgedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie in den Ansprüchen dargelegt. Die Beschreibung und die Zeichnung sind folglich im illustrativen Sinn und nicht in einem einschränkenden Sinn aufzufassen.
