Способ получения панорамного изображения гистологических, цитологических и иммуноцитологических препаратов (варианты) Российский патент 2018 года по МПК G06F17/00 A61B10/00 

Изобретение относится к лабораторному оборудованию, в частности к оптическим цифровым системам и позволяет получить панорамное высокоточное изображение гистологических и цитологических препаратов с возможностью последующей передачи через сеть. Для развития удаленной диагностики посредством телемедицины.

Известны несколько мировых производителей оборудования, способного получить качество изображения и скорость сопоставимой с предлагаемой разработкой. Но в реализации известных изделий применены значительно более дорогие методы повышения качества изображения и скорости сканирования. А именно, точнейшее позиционирование механики и камеры высокого расширения. К таким производителям относятся:

- Panoramic Midi [http://www.3dhistech.com/pannoramic_midi];

- Leica SCN 400 F [http://www.leicabiosystems.com/fileadmin/downloads_lbs/ Leica%20SCN400/Brochures/Leica_SCN400_F-Flyer_en.pdf].

В качестве прототипа выбран способ получения изображений (в том числе 3D), раскрытый в патентном документе WO2017090210A1 (Микроскоп, способ исследования и программа обработки изображений), в соответствии с которым получают изображение исследуемого объекта посредством флуоресцентного микроскопа в режиме флуоресцентной засветки, при котором производят съемку зоны флуоресцирующего образца цифровой камерой, установленной в оптическом тракте микроскопа, при этом съемка включает этапы фокусировки и захвата изображения, осуществляют далее пошаговое перемещение флуоресцирующего образца, съемку последующих зон флуоресцирующего образца и сшивку получаемых изображений, при этом используется искажение фокусировки по принципу астигматизма.

Задача изобретения расширение ассортимента средств для создания панорамных снимков при флуоресцентной микроскопии, а также упрощение и, как следствие, сокращение расходов на создание снимков.

Технический результат - получение качественных цифровых снимков гистологических и цитологических препаратов.

Указанная задача решается двумя вариантами способа, один из которых предназначен для получения панорамных снимков в режиме флуоресцентной засветки (в отраженном свете), а другой - в режиме проходящего света.

Первый способ получения панорамного изображения гистологических, цитологических и иммуноцитологических препаратов посредством флуоресцентного микроскопа в режиме флуоресцентной засветки, при котором производят съемку зоны флуоресцирующего образца цифровой камерой, установленной в оптическом тракте микроскопа, при этом съемка включает этапы фокусировки и захвата изображения, осуществляют далее пошаговое перемещение флуоресцирующего образца, съемку последующих зон флуоресцирующего образца и сшивку получаемых изображений, характеризуется, согласно предложению, тем, что съемку каждой зоны флуоресцирующего образца проводят дважды: первый раз без флуоресцентной засветки сверху, при обычной засветке снизу, затем второй кадр делают с флуоресцентной подсветкой сверху, при этом снимки без флуоресцентной засветки сверху сшиваются, по принципу нахождения одинаковых областей, а снимки с флуоресцентной подсветкой сверху, несущие полезную информацию, сшиваются по тем же координатам, что и снимки без флуоресцентной засветки, при этом пошаговое перемещение осуществляют посредством автоматизированного предметного столика, флуоресцирующего образца выполненного с возможностью автофокусировки за счет синхронизации с камерой через программный блок.

Второй способ получения панорамного изображения гистологических, цитологических и иммуноцитологических препаратов посредством флуоресцентного микроскопа в режиме проходящего света, при котором производят съемку зоны флуоресцирующего образца цифровой камерой, установленной в оптическом тракте микроскопа, при этом съемка включает этапы фокусировки и захвата изображения, осуществляют далее пошаговое перемещение флуоресцирующего образца, съемку последующих зон флуоресцирующего образца и сшивку получаемых изображений, характеризуется, согласно предложению, тем, что дополнительно посредством второй камеры осуществляют съемку эталонной сетки, движущейся синхронно с перемещением флуоресцирующего образца, при этом каждый шаг перемещения соответствует диагонали ромба эталонной сетки, определяют сдвиг относительно перекрестка эталонной сетки и на этот сдвиг делают поправку при сшивке снимков флуоресцирующего образца, при этом пошаговое перемещение флуоресцирующего образца и эталонной сетки осуществляют посредством автоматизированного предметного столика, выполненного с возможностью автофокусировки за счет синхронизации с камерами через программный блок

Заявляемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлено изображение автоматизированного предметного столика, содержащего две подвижные плоскости 1 и 2, позволяющие перемещать исследуемый образец по двум направлениям.

На фиг. 2 представлены примеры полученных панорамных изображений (на разных увеличениях).

На фиг. 3 показан пример сопоставления снимков исследуемого образца и эталонной сетки.

Способ реализуется следующим образом.

Используется стандартный микроскоп, оборудованный автоматизированным столиком с подвижными плоскостями 1 и 2 (фиг. 1). Траектория движения столика определяется программным блоком. Программный блок получает информацию от камеры, установленной в оптическом тракте микроскопа. Программный блок получает информацию с камеры и за счет передвижения столика, осуществляет автофокусировку, перемещение по предметному стеклу и захват изображения. На большом увеличении в поле зрения микроскопа попадает малая часть полезной площади предметного стекла. Для получения панорамного изображения, необходимо сделать от 8000 до 21000 снимков (в зависимости от качестве материала и увеличения), и сшить их в одно изображения. Панорамное изображение в последствии можно по отображать дистанционно используя уже применяющиеся в работе программные продукты и решения. Это и является основной технической задачей, которая включает разработку алгоритма передвижения столика при фотографировании и технологиях сшивки.

Используется система оптических элементов, закрепленная на штативе, предназначенная для получения оптически увеличенного изображения объекта от 100х до 1000х. Оптическое изображение проходит геометрическое увеличение, за счет разрешающей способности и размеров матрицы камеры. Итоговое геометрическое увеличение объекта от 200 до 1400х. Геометрически увеличенное изображение фотографируется камерой со скоростью от 10 до 90 кадров в секунду. Фокусировка происходит автоматически. Итоговая последовательность снимков сшивается в единое панорамное изображение.

Алгоритм сшивки и получения панорамного изображения следующий: первый кадр (снимок) камера делает без флуоресцентной засветки сверху, при обычной засветке снизу, затем второй кадр камера делает с флуоресцентной подсветкой сверху (в отраженном свете) той же самой области. После этого флуоресцирующий образец сдвигается на заданный шаг и камера делает третий и четвертый снимок по такому же принципу. После этого первый и третий снимок сшиваются, по принципу нахождения одинаковых областей. Снимки два и четыре, несущие полезную информацию, сшиваются по тем же координатам, что и один-три. И так - далее до выполнения сшивки всей заданной области.

В режиме сканирования в проходящем свете используются объективы от 10х до 100х. И камера с матрицей до 1'' с разрешением не менее 1920-1080. Создание панорамного изображения осуществляется методом избыточной информации (фиг. 3), а именно: исследуемый объект 3, эталонная сетка 4 перемещаются абсолютно синхронно. Камеры одновременно делают первые снимки, далее происходит сдвиг на шаг равный диагонали ромба эталонной сетки, делают вторые снимки. По второй камере не трудно определить сдвиг относительно перекрестка эталонной сетки. Именно на этот сдвиг делается поправка при сшивке двух фотографий (снимков) объекта.

Изобретение относится к средствам получения панорамных изображений гистологических, цитологических и иммуноцитологических препаратов. Технический результат заключается в повышении качества цифровых снимков гистологических и цитологических препаратов. В способе производят съёмку зоны флуоресцирующего образца цифровой камерой, установленной в оптическом тракте микроскопа, при этом съёмка включает этапы: фокусировки и захвата изображения; осуществляют пошаговое перемещение флуоресцирующего образца; съёмку последующих зон флуоресцирующего образца и сшивку получаемых изображений, при этом съёмку каждой зоны флуоресцирующего образца проводят дважды: первый раз без флуоресцентной засветки сверху, при обычной засветке снизу; затем второй кадр делают с флуоресцентной подсветкой сверху, при этом снимки без флуоресцентной засветки сверху сшиваются, по принципу нахождения одинаковых областей, а снимки с флуоресцентной подсветкой сверху, несущие полезную информацию, сшиваются по тем же координатам, что и снимки без флуоресцентной засветки. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ получения панорамного изображения гистологических, цитологических и иммуноцитологических препаратов посредством флуоресцентного микроскопа в режиме флуоресцентной засветки, при котором производят съёмку зоны флуоресцирующего образца цифровой камерой, установленной в оптическом тракте микроскопа, при этом съёмка включает этапы фокусировки и захвата изображения, осуществляют далее пошаговое перемещение флуоресцирующего образца, съёмку последующих зон флуоресцирующего образца и сшивку получаемых изображений, отличающийся тем, что съёмку каждой зоны флуоресцирующего образца проводят дважды: первый раз без флуоресцентной засветки сверху, при обычной засветке снизу, затем второй кадр делают с флуоресцентной подсветкой сверху, при этом снимки без флуоресцентной засветки сверху сшиваются, по принципу нахождения одинаковых областей, а снимки с флуоресцентной подсветкой сверху, несущие полезную информацию, сшиваются по тем же координатам, что и снимки без флуоресцентной засветки, при этом пошаговое перемещение флуоресцирующего образца осуществляют посредством автоматизированного предметного столика, выполненного с возможностью автофокусировки за счёт синхронизации с камерой через программный блок.

2. Способ получения панорамного изображения гистологических, цитологических и иммуноцитологических препаратов посредством флуоресцентного микроскопа в режиме проходящего света, при котором производят съёмку зоны флуоресцирующего образца цифровой камерой, установленной в оптическом тракте микроскопа, при этом съёмка включает этапы фокусировки и захвата изображения, осуществляют далее пошаговое перемещение флуоресцирующего образца, съёмку последующих зон флуоресцирующего образца и сшивку получаемых изображений, отличающийся тем, что дополнительно посредством второй камеры осуществляют съёмку эталонной сетки, движущейся синхронно с перемещением флуоресцирующего образца, при этом каждый шаг перемещения соответствует диагонали ромба эталонной сетки, определяют сдвиг относительно перекрестка эталонной сетки и на этот сдвиг делают поправку при сшивке снимков флуоресцирующего образца, при этом пошаговое перемещение флуоресцирующего образца и эталонной сетки осуществляют посредством автоматизированного предметного столика, выполненного с возможностью автофокусировки за счёт синхронизации с камерами через программный блок.