组织成像

样本数字化,分析及共享

智能、多样的解决方案和高度灵活性的完美结合。

构建在 Metafer 的玻片扫描平台上,MetaSystems 开发了多种不同的成像工具,用于数字化、分析和共享大型的显微镜样本(如组织切片)。高质量的数字化玻片图像能够通过软件精密的算法和专用的拼图软件组合生成大型图像 (VSlide)。此图像能拥有不同聚焦层面图像,细胞的位置信息以及各子图像相应的来源等信息。用户能在免费的浏览软件 (VSViewer) 中为图像添加注解,截图,并在同一显示器上分别显示不同的颜色通道或进行图像处理如增强对比度等。另外,Metafer 内置的应用工具允许用户对组织微阵列的组织芯及连续组织切片进行匹配。Neon 能将所有的工作流程完美的整合并记录所有的处理步骤。此外,图像服务器系统(VMD)提供了通过网络共享图像需要的所有工具并支持远程协作。

样本数字化

VSlide 系统建构于 Metafer 全自动扫描平台下,整套系统由电动显微镜和自动成像软件模块构成。因此不会受到物镜固定的放大倍数以及对比模式的限制。VSlide 可配合显微镜不同的功能和成像方式成整合成智能的扫描流程。由于系统可以自动扫描样品的不同聚焦层面(Z-stacks)并拍摄和储存下来,因此用户对数字化后的样品也可以进行虚拟的“调焦” 。

Metafer 让成像工作变得很简单 。系统会首先读取玻片上的条形码并依据设定扫描流程。预扫描可用不同的对比方式,包括明场,透射光,暗场和荧光等自动识别玻片上组织样本的位置。接着用户可选择对预扫描中系统识别到的组织自动或手动自定义扫描区域进行高分辨率扫描。

Metafer 的虚拟玻片图像在扫描过程中会根据预设的参数如颜色通道及最终图像格式自动完成拼接。所有原始图像均会储存在系统中,因此用户可随时更改参数重新进行拼图生成一个新的虚拟玻片图像。此外用户也可以选择拼接后的图像文件格式,其中预设的 VSI 格式是虚拟玻片图像的专用格式。VSI 能够储存图像的所有相关信息,如颜色通道, 不同聚焦层面及注解等。VSl 图像格式在已连接本地局域网的工作站用 VSViewer 软件打开,也可通过 VMD 服务器进行远程浏览。

VSI 图像格式也会储存所有原始图像的位置信息,因此每个已扫描的区域均可在显微镜下精确地重定位观察。同时 VSI 允许用户用不同的成像方法自定义的样本扫描区域。这独特的功能让用户可不受次数限制的设置智能的扫描流程。用户可通过 VSViewer 标记多个感兴趣区域 (如在 H&E 染色中的肿瘤位置)。标记完后,用户可设置使用任何倍数的物镜,观察方式或不同的扫描参数来重新进行扫描。自定义样本区域甚至可以在远程完成,方便不在实验室的用户作远程指示。另外,Metafer 的组织匹配功能可将选定了的自定义区域的坐标转换到对应的连续切片上进行高倍物镜扫描。

观察软件

VSViewer 是一套用来观察由 Metafer 生成的数字化样本图像的免费软件。该观察软件可安装在任何一台配置了 Windows 操作系统并已连接网络到图像数据库的电脑。VSViewer 精简且现代化的操作介面具备了所有通用的图片浏览工具。为方便使用,软件的观察工具可按用户使用习惯设置为隐藏,最小化,固定在 Window 视窗的角位或放置在桌面上任意的位置。图像可随着鼠标拖拉移动,并由鼠标滚轮控制缩放。

数据信息可以有多种不同的显示方式。例如: 可在图像网格中显示图像在 Metafer 中的坐标。另外,图像所有的视场(field of view, FOV,相机采集出来的单一图像),可与图像重叠显示。观察底部的导航栏会显示当前样本位置的信息,包括放大倍数,缩放比例,聚焦层面(如果是多层聚焦的图像采集),和窗口中间图像的 Metafer 坐标。此外,快捷键可让用户能够快速选择特定的放大倍数,观察整个图像和不同的聚焦平面。同时观察软件中的缩略图功能会显示整张图像并标记出用户正在观察的视野。

本观察软件提供了两种不同的注解工具让用户能够轻松的对感兴趣区域进行标记。第一个是 “Scan Region”(扫描区域)工具栏,用户可通过此工具标记要扫描的样本区域。用户选择目标区域后,相应的注解信息将会自动生成并转换至 Metafer 中。第二个是 “Annotations”(注解)工具栏。用户可通过 Annotations 工具栏为图像作全面的标记,注解及诠释。如果该图像是通过 Metafer 的对象扫描功能创建,扫描到的对象甚至可在原图像相应的区域中显示出来并与分析结果归类在一起。

图像的窗口最多可分成4个子窗口同时观看并能通过 “Channels”(通道)工具栏为个每个子窗口设置不同的显示参数。因此用户可对同一图像区域在不同旳子窗口中设置如不同的颜色通道,图像叠加方式和观察方式来进行观察。此外,用户可把两个连续的组织切片图像打开并进行同步拖拉和缩放观察。

Snapshot(截图)功能可将窗口中显示的图像进行截图并能输出到不同的图像格式(TIFF,JPG,BMP,GIF)。 另外, 标尺信息,注解和图像注释均可以一并截图输出。除 Snapshot 外,用户可选择使用 Extract(提取)功能将自定义选择的图像或根据图像坐标选择的感兴趣区域进行提取并储存为独立的图像。

组织分析

MetaSystems 设计了一套完整的原位杂交及成像工具并能整合到常规的病理实验室工作流程中。整套系统的核心部份是高质量的病理组织切片 DNA 探针及拥有高度灵活性、创新的 Metafer 玻片扫描平台。

MetaSystems 的 XL 位点特异性荧光探针系列覆盖了各种不同的组织原位杂交应用需求,例如针对肿瘤细胞的基因扩增,缺失,易位等(如: ALK,EGFR,HER2/neu 和 MYC 等)。分析时,组织切片上强烈的荧光信号能有助分析。Metafer 的玻片扫描平台能够自动地生成明场及荧光的虚拟玻片,采集高分辨率荧光原位杂交图像和进行自动计数。另外配置了自动读码器 bar code reader 和玻片传送器 SlideFeeder x80(可升级到800玻片),整套系统可24/7的不间断运作。

  1. Metafer 会先采集明场的数字化玻片,例如 H&E 染色的玻片。然后,病理医生在数字化玻片上圈出或标记需要进行荧光原位杂交计数的肿瘤区域。
  2. 接着荧光原位杂交处理了的片子会进行低倍预扫描为整个样本生成一个概览图像。H&E 的数字化玻片图像可与荧光玻片图像并排显示,在 H&E 图像上的已标记了的肿瘤区域坐标会传送到荧光的数字化图像中。
  3. 坐标传送后,Neon Metafer 已经可以开始高倍数的荧光原位杂交图像采集。软件会自动把稍为连接在一起的细胞核分开与本来已经是独立分离的细胞核会一起自动进行点计数。手动切割工具可以把连接在一起的细胞核分开直到可分析细胞数目达到默认的设定。软件的模块可根据用户不同的标准来设置,例如更改设定最小可分析细胞的数目和设定多个分析用户等。有关更多的组织切片信号分析,请按此

  4. 病理学家能够从软件生成的概要中检查完整的分析结果,包括已进行计数的细胞图库,已分析细胞在 DAPI 数字化玻片上的位置,以及其在 H&E 染色的数字化玻片上相应的位置。每一個细胞都可以追溯它们在样本中的原始位置来确认是否在预先标记的肿瘤区域中。

  5. 最后,已分析好的结果可以输出为不同的原始数据,例如,第三方软件作后期处理或是根据用户需求总结编辑一份综合的报告。

组织微阵列

不同的原因如耗时费力的工序,样本材料的供应不足,临床病理学中诊断试剂的成本问题等,这些都对高通量的解决方案需求日益增加。组织微列阵技术(TMA,tissue micro-array)为此应运生。组织微列阵技术会从石蜡包埋的组织样本中的感兴趣区域提取细小的组织芯,各组织芯会以阵列的方式排列起来并固定在标准的显微镜玻片上。每个列排列好的组织芯微列阵代表着一个独立的分析病例。

基于组织芯特殊的排列方式,自动化的组织微列阵成像及分析能够通过以下几点考量中得以实现。

  • 需要对整个组织微列阵进行分析而不是独立的组织芯,
  • 能对样本和玻片准备过程中可能对组织芯造成的扭曲,回转和位置上的差异加以修正。
  • 每个组织微列阵能清楚的用标签标记及识别。
  • 每个组织芯分析的结果能独立的分离及处理。

基于 Metafer 强大的玻片扫描功能,整合在一起的组织微列阵分析工具和样本数字化成像软件, MetaSystems 能提供一套完整的分析系统为组织微列阵进行精确和操作简易的分析。创建整个组织微列阵时,微列阵的布置图会以每行有多少组织芯,有多少行,芯的直径和它们之间的距离来构成。这些参数会在 Metafer 的组织微列阵分析工具中会成生完整的微列阵地图作为分析的起始基础。另外,每个组织芯更可以分配独立的识别标识。

快速的低倍预扫描会为玻片上的微列阵布置成生图像。然后预扫描的结果会与已创建的微列阵地图并排显示,真实图像中组织芯的位置会通过软件中灵活可变的地图格来修正与微列阵地图中其位置上的差异。缺失的和不能用的芯会在界面中作出标记。组织微列阵工具会在确认后会将数据转换成位置列表。位置列表中储存了每个芯准确的位置和它的识别标识。因此系统能重定位每个组织芯图像和进行分析。如果系统配置了图像拼图软件,组织芯的图像更可以在后台自动拼合起来并能生成一幅完整的组织微列阵预览图。

远程成像

虚拟显镜数据库(Virtual Microscope Database,VMD)是一个基于互联网的 MetaSystems 图像存储和共享的解决方案。它的优势是能将数字化的样本图像分享到世界的任何地方。VMD 与 Metafer 扫描平台以及玻片数字化软件相整合,让显微镜玻片能够非常便捷的通过互联网观察。

这基于服务器的解决方案会同时储存玻片的相关资料有利于识别不同的玻片及病例。因此在进行远程图像分析时可即时检视所有的信息。每张玻片图像也会分配到相应的病例中,而每个病例也会拥有应的信息。此外,玻片图像可以拥有不同特征的子图像(例如: TMA 组织微阵列中不同编号的组织芯)。

当用户在分析图像时需要给出第二意见,可以通过内置的会议功能与世界各地的的专家进行图像共览和讨论。会议主持在图像上的每项处理(例如:缩放,拖拉,注解等等)都会即时同步到每个参与会议的用户的浏览器中。另外,主持可在需要时把控制权交到任何一位与会者控制,从而提高网络会议的成效。

灵活易用的权限管理系统保证了只有已授权的用户才能访问相应的玻片数据,系统可以对整个数据库或者特定的玻片和病例的分别定义访问权限。这样即使共用一个服务器不同工作组或实验室也能安全的分开工作而互不干扰。

虽然数字化的玻片数据可能会比较大,但是并没有影响 VMD 的显示速度。VMD 会将原始的 Metafer 图像保存为不同的分辨率。通过复杂的预览算法只载入需要预览的内容,有效的将网络流量降到最低。另外,储存数据的服务器可以放置在世界上任何一个地方,如院校的本地服务器,从服务器机群中租借的服务器或是由MetaSystems 维护的服务器等等。软件外观可根据客户,如不同的大学或图像档案设定不同的标志和颜色等。

MetaSystems 同时提供了一套用于测试的演示服务器。请点击 demo server,登入用户和密码:ms。

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