數(shù)字掃描切片系統(tǒng)是一種用于生物學、農(nóng)學領域的分析儀器。

1、Easyscan 6

產(chǎn)品簡介 EasyScan是麥克奧迪自主研發(fā)設計的數(shù)字切片掃描與應用系統(tǒng)，利用一體化全自動顯微鏡掃描平臺，結(jié)合虛擬切片軟件系統(tǒng)，對傳統(tǒng)玻璃切片進行掃描、無縫拼接生成一張全視野的數(shù)字化切片。EasyScan通過MOTIC 專用軟件與網(wǎng)絡系統(tǒng)，進行切片的掃描、存儲、管理、觀察、分析、討論等，相較于傳統(tǒng)方式，不受空間與時間限制，可應用于組織胚胎學、病理學、微生物學、動植物學、寄生蟲學、醫(yī)學等眾多領域。EasyScan數(shù)字系列目前有1片和6片兩種型號，其中，Easyscan6一次支持裝載6張切片進行掃描，適用于對掃描數(shù)量要求不高的中小型科研及醫(yī)療等相關(guān)機構(gòu)。

規(guī)格說明 型號 Easyscan 6 物鏡 平場復消色差20X/0.75,10X/0.3 掃描時間 標準模式: 160s (40X模式)、標準模式: 60s(20X模式) 對焦技術(shù) 實時自動對焦 掃描模式 標準(實時自動對焦)、高精度(高精度自動對焦)、EDF(景深擴展)、 Z-層疊(Z方向多層掃描) 成像系統(tǒng) 3攝像頭成像系統(tǒng) 掃描攝像頭 500萬像素(2/3英寸高速芯片) 分辨率 20X模式下，分辨率為0.48pm/pixel，允差為5% 40X模式下，分辨率為0.24pm/pixel，允差為5% 物鏡轉(zhuǎn)換器 3孔 光源 10W LED(壽命: 25,000小時) 切片容量 6片 切片尺寸 76X26mm，切片尺寸公差長: +0/-1mm,寬: +0/-1mm 標配軟件 EasyScanner、DSAssistant（可選DSServer）

2、EasyScan NFC 300

產(chǎn)品簡介 EasyScan系列數(shù)字切片掃描與應用系統(tǒng)，利用一體化全自動顯微鏡掃描平臺，將傳統(tǒng)玻璃切片進行掃描、無縫拼接生成一張全視野的數(shù)字化切片，不受空間與時間限制，可應用于組織胚胎學、病理學、微生物學、動植物學、寄生蟲學、醫(yī)學等眾多領域。

EasyScan NFC系列掃描儀將NFC(近場通信技術(shù))與數(shù)字切片掃描與應用系統(tǒng)相結(jié)合，通過一體化全自動顯微鏡掃描平臺，生成一張全視野的數(shù)字化切片，利用NFC，可快速定位問題切片，節(jié)省人工檢查時間。該系統(tǒng)可自動識別聚焦錯誤、厚薄不均、切片放反等問題切片，可用于常規(guī)切片以及冰凍切片的掃描、瀏覽、儲存、傳輸。EasyScan NFC系列目前有60片、102片、300片三種型號，EasyScan NFC 300一次支持裝載300張切片進行掃描，適合對掃描數(shù)量有很高需求的大型科研及醫(yī)療等相關(guān)機構(gòu)。 規(guī)格說明 型號 EasyScan NFC 300 物鏡 平場復消色差20X/0.75,10X/0.3 掃描時間 標準模式: 100s (40X模式)、標準模式: 50s (20x模式) 對焦技術(shù) 實時自動對焦 圖像質(zhì)量控制 NFC智能檢測 掃描模式 標準(實時自動對焦)、高精度(高精度自動對焦)、EDF(景深擴展)、 Z-層疊(Z方向多層掃描) 成像系統(tǒng) 3攝像頭成像系統(tǒng) 掃描攝像頭 1200萬像素(2/3英寸高速芯片) 分辨率 20X模式下，分辨率為0.48pm/pixel，允差為5% 40X模式下，分辨率為0.24pm/pixel，允差為5% 物鏡轉(zhuǎn)換器 3孔 光源 10W LED(壽命: 25,000小時) 切片容量 300片 切片尺寸 76X26mm，切片尺寸公差長: +0/-1mm,寬: +0/-1mm 標配軟件 EasyScanner、DSAssistant Plus（可選DSE）

3、EasyScan NFC 102

產(chǎn)品簡介 EasyScan NFC系列掃描儀將NFC(近場通信技術(shù))與數(shù)字切片掃描與應用系統(tǒng)相結(jié)合，通過一體化全自動顯微鏡掃描平臺，生成一張全視野的數(shù)字化切片，利用NFC，可快速定位問題切片，節(jié)省人工檢查時間。該系統(tǒng)可自動識別聚焦錯誤、厚薄不均、切片放反等問題切片，可用于常規(guī)切片以及冰凍切片的掃描、瀏覽、儲存、傳輸。EasyScan NFC系列目前有60片、102片、300片三種型號，EasyScan NFC 102一次支持裝載102張切片進行掃描，適合對掃描數(shù)量有著更高要求的科研及醫(yī)療等相關(guān)機構(gòu)。

規(guī)格說明 型號 EasyScan NFC 102 物鏡 平場復消色差20X/0.75,10X/0.3 掃描時間 標準模式: 100s (40X模式)、標準模式: 50s (20x模式) 對焦技術(shù) 實時自動對焦 圖像質(zhì)量控制 NFC智能檢測 掃描模式 標準(實時自動對焦)、高精度(高精度自動對焦)、EDF(景深擴展)、 Z-層疊(Z方向多層掃描) 成像系統(tǒng) 3攝像頭成像系統(tǒng) 掃描攝像頭 1200萬像素(2/3英寸高速芯片) 分辨率 20X模式下，分辨率為0.48pm/pixel，允差為5% 40X模式下，分辨率為0.24pm/pixel，允差為5% 物鏡轉(zhuǎn)換器 3孔 光源 10W LED(壽命: 25,000小時) 切片容量 102片 切片尺寸 76X26mm，切片尺寸公差長: +0/-1mm,寬: +0/-1mm 標配軟件 EasyScanner、DSAssistant Plus（可選DSE）

4、EasyScan NFC 60

產(chǎn)品簡介 EasyScan NFC系列掃描儀將NFC(近場通信技術(shù))與數(shù)字切片掃描與應用系統(tǒng)相結(jié)合，通過一體化全自動顯微鏡掃描平臺，生成一張全視野的數(shù)字化切片，利用NFC，可快速定位問題切片，節(jié)省人工檢查時間。該系統(tǒng)可自動識別聚焦錯誤、厚薄不均、切片放反等問題切片，可用于常規(guī)切片以及冰凍切片的掃描、瀏覽、儲存、傳輸。EasyScan NFC系列目前有60片、102片、300片三種型號，EasyScan NFC 60一次支持裝載60張切片進行掃描，能夠滿足主流科研及醫(yī)療等相關(guān)機構(gòu)對于掃描數(shù)量的要求。

規(guī)格說明 型號 EasyScan NFC 60 物鏡 平場復消色差20X/0.75,10X/0.3 掃描時間 標準模式: 100s (40X模式)、標準模式: 50s (20x模式) 對焦技術(shù) 實時自動對焦 圖像質(zhì)量控制 NFC智能檢測 掃描模式 標準(實時自動對焦)、高精度(高精度自動對焦)、EDF(景深擴展)、 Z-層疊(Z方向多層掃描) 成像系統(tǒng) 3攝像頭成像系統(tǒng) 掃描攝像頭 1200萬像素(2/3英寸高速芯片) 分辨率 20X模式下，分辨率為0.48pm/pixel，允差為5% 40X模式下，分辨率為0.24pm/pixel，允差為5% 物鏡轉(zhuǎn)換器 3孔 光源 10W LED(壽命: 25,000小時) 切片容量 60片 切片尺寸 76X26mm，切片尺寸公差長: +0/-1mm,寬: +0/-1mm 標配軟件 EasyScanner、DSAssistant Plus（可選DSE）

5、EasyScan 1

產(chǎn)品簡介 EasyScan是麥克奧迪自主研發(fā)設計的數(shù)字切片掃描與應用系統(tǒng)，利用一體化全自動顯微鏡掃描平臺，結(jié)合虛擬切片軟件系統(tǒng)，對傳統(tǒng)玻璃切片進行掃描、無縫拼接生成一張全視野的數(shù)字化切片。EasyScan通過MOTIC 專用軟件與網(wǎng)絡系統(tǒng)，進行切片的掃描、存儲、管理、觀察、分析、討論等，相較于傳統(tǒng)方式，不受空間與時間限制，可應用于組織胚胎學、病理學、微生物學、動植物學、寄生蟲學、醫(yī)學等眾多領域。EasyScan數(shù)字系列目前有1片和6片兩種型號，其中，Easyscan1一次支持裝載1張切片，適用于對掃描數(shù)量要求不高的中小型科研及醫(yī)療等相關(guān)機構(gòu)。

規(guī)格說明 型號 Easyscan 1 物鏡 平場復消色差20X/0.75,10X/0.3 掃描時間 標準模式: 160s (40X模式)、標準模式: 60s(20X模式) 對焦技術(shù) 實時自動對焦 掃描模式 標準(實時自動對焦)、高精度(高精度自動對焦)、EDF(景深擴展)、 Z-層疊(Z方向多層掃描) 成像系統(tǒng) 3攝像頭成像系統(tǒng) 掃描攝像頭 500萬像素(2/3英寸高速芯片) 分辨率 20X模式下，分辨率為0.48pm/pixel，允差為5% 40X模式下，分辨率為0.24pm/pixel，允差為5% 物鏡轉(zhuǎn)換器 3孔 光源 10W LED(壽命: 25,000小時) 切片容量 1片 切片尺寸 76X26mm，切片尺寸公差長: +0/-1mm,寬: +0/-1mm 標配軟件 EasyScanner、DSAssistant（可選DSServer）

作為專業(yè)的顯微成像整體方案設計者，我們可以完全按照用戶的使用需求設計理想的成像方案。

全自動數(shù)字切片掃描系統(tǒng)介紹：

數(shù)字切片掃描儀是一種集光學、機械、電子、計算機等多學科技術(shù)為一體的精密儀器，通過控制顯微成像系統(tǒng)和切片以一定的規(guī)則運動，采集多張連續(xù)的高分辨率顯微圖像，再無縫拼接生成一張高分辨率的全切片圖像（WSI，也稱為虛擬切片）。傳統(tǒng)切片變成一張高分辨率的數(shù)字圖片后，用戶可以脫離顯微鏡隨時隨地在計算機或移動設備上瀏覽切片，這種數(shù)字圖片具有永不褪色，易于保存、管理、分享以及可隨意放大縮小全方位觀看等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于病理診斷、教學培訓、藥物研究和科學研究等領域。隨著應用的拓展，促使切片掃描儀技術(shù)的不斷進步，出現(xiàn)了多種掃描技術(shù)，顯著提高了掃描速度，完成掃描時間已從最早的幾十分鐘縮短到現(xiàn)有的幾十秒。這些技術(shù)包括走停模式的面陣掃描、連續(xù)運動的線陣掃描、連續(xù)運動的面陣掃描、連續(xù)運動的微物鏡陣列掃描，主要區(qū)別在于所用的圖像傳感器和切片運動方式兩方面，圖像傳感器主要有面陣和線陣兩種，切片運動方式主要有走停和連續(xù)運動兩種。

   1走停模式的面陣掃描

   基于走停模式面陣掃描的數(shù)字切片掃描儀主要由電動載物臺、顯微成像系統(tǒng)和面陣圖像傳感器組成。工作時首先將切片沿著其Y方向劃分成若干個連續(xù)的等間距掃描條帶，每個掃描條帶的寬度為顯微成像系統(tǒng)的物方視場在Y方向的尺寸，相鄰條帶間留有一定的重疊部分，同時將每個掃描條帶沿著X方向再劃分成若干個連續(xù)的掃描視場，每個掃描視場的長度為成像系統(tǒng)的物方視場在X方向的尺寸，相鄰掃描視場間留有一定的重疊部分，如圖1所示；然后控制載物臺帶動切片從第一條掃描條帶的第一個掃描視場開始，以掃描視場為單位進行走走停停的步進，依次穿過顯微成像系統(tǒng)，載物臺每次停止后，面陣圖像傳感器開始對焦并曝光采集圖像，直到當前條帶的所有掃描視場采集完成；再后根據(jù)相鄰視場的重疊區(qū)域拼接成一個條帶，并沿Y方向移動至下一個掃描條帶掃描，依此類推，采集完所有條帶的圖像；最后根據(jù)相鄰條帶的重疊區(qū)域進行無縫拼接，生成一張完整的數(shù)字切片圖。

   最早的產(chǎn)品是Bacus實驗室（后被奧林巴斯收購）于1994年研發(fā)的BLISS系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在顯微鏡上改進而成的。該系統(tǒng)的實現(xiàn)方法較為簡單，但采集過程中要求載物臺走走停停，而且停止后還需再等待一段時間，確保載物臺穩(wěn)定后再開始對焦和曝光，因而速度非常慢。其中對焦過程比較費時間，需要在Z方向采集多張圖像以計算出離焦量，然后再驅(qū)動至焦面。通常一個視場對焦一般需要若干秒時間，15 mm×15 mm的掃描范圍一般需要1 000個視場，再加上載物臺移動及等待時間，圖像采集及拼接時間，需要幾十分鐘。此掃描速度比較慢，主要問題在于對焦方法上，后續(xù)出現(xiàn)了兩種改進方案：一是采用焦面建模的方法，即先選取切片的若干視場并以計算出的焦面位置作為模型點，根據(jù)這幾個模型點再通過算法估算出切片中每個視場的焦面位置，這樣在掃描時，只需根據(jù)建模的焦面位置直接對焦即可，如DigiPath的PathScope在20×模式時，15 mm×15 mm的掃描范圍可以縮短到150 s左右，由于此方法大部分視場的焦面是由建模估算而得，不能確保每個掃描視場是完全清晰的；二是采用專用的自動對焦裝置，每個掃描視場的對焦時間縮短到幾十毫秒左右，麥克奧迪實業(yè)集團有限公司的最新產(chǎn)品EasyScan就集成了專用自動對焦裝置，能有效提高掃描速度，在40×分辨率時，最快可以達到160 s（掃描范圍15 mm×15 mm），同時能確保每個掃描視場準確對焦。

   2連續(xù)運動的線陣掃描（簡稱線掃）

   該方案借用了遙感領域和工業(yè)檢測領域中成熟的線陣圖像傳感器掃描技術(shù)，主要由電動載物臺、顯微成像系統(tǒng)和線陣圖像傳感器組成。工作時首先將切片沿著其Y方向劃分成若干個連續(xù)的等間距掃描條帶，每個掃描條帶的寬度為顯微成像系統(tǒng)的物方視場在Y方向的尺寸，相鄰條帶間留有一定的重疊部分，如圖2所示；然后根據(jù)上述提到的焦面建模方法計算出切片的焦面模型，控制載物臺帶動切片從第一條掃描條帶開始，以一定的速度勻速運動，同時控制線陣圖像傳感器按一定時序同步曝光，實現(xiàn)對當前條帶的圖像采集，直到當前條帶采集完成，再移動至下一個掃描條帶掃描成像，依此類推，采集完所有條帶的圖像；最后根據(jù)相鄰條帶的重疊區(qū)域進行無縫拼接成一張數(shù)字切片。

   該方法在對每個條帶進行掃描成像時，載物臺帶動切片是連續(xù)運動的，不需要走走停停和等待，也不需要拼接，所以速度比較快。線掃的數(shù)字切片掃描儀最早是Aperio（2021年被Leica收購）于2021年推出的，隨后Leica、Hamamatsu、江豐等也相繼推出。目前速度最快的是Hamamatsu的NanoZoomerXR，在40×模式下掃描15 mm×15 mm范圍只需45 s。該產(chǎn)品采用的是一種更為高級的線陣圖像傳感器即時間延遲積分（TDI）傳感器，其操作與線陣圖像傳感器類似，不同之處在于TDI圖像傳感器擁有幾十甚至上百條線陣。工作時，每條線陣圖像傳感器分時對同一標本曝光，然后再疊加，圖3為4級TDI傳感器的工作原理圖，經(jīng)過4級疊加后，圖像信號大大增強，因而等效的曝光時間可以更短，切片可以以更高的速度同步運動，也就是掃描速度更快。

   采用線掃方式速度較快，但其對載物臺的控制要求較高，線陣傳感器的成本也比較高。另外，由于采用建模方法對焦，容易出現(xiàn)掃描模糊的問題。

   3連續(xù)運動的面陣掃描

   此方法綜合了上述兩種技術(shù)的特點：其組成跟技術(shù)1一樣，采用的是面陣圖像傳感器，工作時也需事先按照技術(shù)1的方法將切片在X和Y方向劃分成若干個連續(xù)的掃描視場，如圖4所示；掃描方法則跟技術(shù)2一樣，具體為控制載物臺帶動切片在X方向上進行連續(xù)運動并穿過顯微成像系統(tǒng)，每移動一個掃描視場時，面陣圖像傳感器同步高速曝光和采集圖像，直到當前條帶的所有視場采集完成，然后根據(jù)相鄰掃描視場的重疊區(qū)域拼接成一個條帶，再移到下一條帶掃描，依此類推，采集完所有條帶的圖像，最后根據(jù)相鄰條帶的重疊區(qū)域拼接成一張數(shù)字切片。該方案主要是在技術(shù)1基礎上改進軟件，使得面陣傳感器的曝光時序與載物臺移動速度匹配，實現(xiàn)較為簡單，且由于沒有技術(shù)1的走走停停，掃描速度可以提高很多，因而同時具有線掃速度快和成本較低的優(yōu)點。典型的廠家有Motic、Zeiss、3D Histech等，其中3D Histech最新一代的數(shù)字切片掃描儀Pannoramic FlashⅢ在40×模式下，掃描15 mm×15 mm的范圍可以達到60 s以內(nèi)，與線掃技術(shù)的速度相當。

   4微物鏡陣列掃描

   一般數(shù)字切片掃描使用的標準物鏡20×/0.75，

   其物方視場一般為1.1 mm左右，考慮到平場性，實際視場一般最多也只用到1 mm。所以掃描15 mm×15 mm時，至少要掃描15個條帶，這在一定程度上限制了掃描速度。該技術(shù)采用一種微物鏡陣列和定制的圖像傳感器來提高掃描視場，以減少掃描條帶，從而提高掃描速度。所采用的微物鏡陣列共有80個微物鏡組成，每個微物鏡的視場是250 μm，按照一定的規(guī)律排列，確保每個微物鏡的視場在掃描方向上的投影構(gòu)成一條連續(xù)的線段，通過圖像處理可合并成一個線視場為20 mm線陣掃描系統(tǒng)，如圖5所示。這樣掃描15 mm×15 mm只需掃描一個條帶即可，速度非常快。此技術(shù)由美國DMetrix公司于2021年推出，18 mm×50 mm的范圍只需158 s就可以掃描完成，此掃描速度在當時是非常快的。

   該技術(shù)需要先拼接成一個大視場的線陣成像系統(tǒng)，且由于掃描視場大，其對焦方式也非常有挑戰(zhàn)性，比線掃技術(shù)更為復雜。另外關(guān)鍵器件如微透鏡陣列和圖像傳感器都是定制的，成本高，通用性不強。

   5結(jié)論

   從上述的幾種數(shù)字切片掃描技術(shù)原理及其特點來看：微物鏡陣列掃描具有速度快，但實現(xiàn)復雜，成本高；線掃可以實現(xiàn)較快的速度，但隨著連續(xù)運動的面陣掃描技術(shù)的發(fā)展，其速度優(yōu)勢也不明顯，且對控制要求也較高，也容易出現(xiàn)掃描模糊問題；基于面陣傳感器掃描實現(xiàn)較為簡單，可工作于連續(xù)運動和走停兩種模式，連續(xù)掃描運動模式可以提供與線掃接近的掃描速度，走停模式可以提高掃描成功率并獲得更好的圖像質(zhì)量。