Gewebe und Schnitte

Präparate digitalisieren, analysieren und teilen

Die Verbindung einer umfassenden Scanning-Lösung mit herausragender Flexibilität.

Die Scanning-Plattform Metafer von MetaSystems bietet alles, um große mikroskopische Präparate, wie etwa Gewebeschnitte, zu digitalisieren, zu analysieren und mit anderen zu teilen. Mithilfe von hochentwickelten Algorithmen und spezialisierter Software für die Erstellung von großen Bildern (VSlide) werden digitale Kopien von mikroskopischen Präparaten in hoher Qualität erzeugt. Solche virtuellen Präparate können Fokusstapel-Bilder, Metadaten über die Lokalisation von Zellen und weitere eingebundene Bilder enthalten. In der frei verfügbaren Bildbetrachtungs-Software (VSViewer) können Beschriftungen eingefügt, ausgewählte Bereiche herauskopiert, einzelne Farbkanäle zusätzlich in einer zweiten Ansicht betrachtet und Bildbearbeitungsfunktionen angewendet werden. Spezielle Werkzeuge in Metafer erlauben es dem Anwender Tissue Micro Arrays(TMAs) zu interpretieren oder aufeinanderfolgende Gewebeschnitte übereinander zu legen. Neon integriert alle Komponenten zu einem durchgängigen Arbeitsablauf und sorgt für den Überblick.

Digitalisierung

VSlide vereint die Vorteile eines motorisierten Mikroskops mit der Automatisierung in der Bildaufnahme für die Erzeugung hochwertiger Ergebnisse. Das Systeme hat keine Beschränkungen im Hinblick auf Mikroskopvergrößerungen oder Kontrastverfahren. Es kann jede Mikroskopkomponente nutzen und darauf eine intelligente Scanning-Prozedur aufbauen. Selbst Fokusstapel können automatisch aufgenommen und in das Gesamtbild so eingebaut werden, dass der Benutzer virtuelle durch das digitalisierte Präparat ‚fokusieren‘ kann.

Metafer macht die Aufnahme von Bildern ganz einfach. Das System liest und interpretiert automatisch Barcode-Etiketten und passt seine Such-Parameter je nach Information im Code selbsttätig an. Durch schnelle Übersichtssuchen (pre-scans) - egal bei welcher Art von Beleuchtungsverfahren - wird die jeweilige Lage des Gewebeschnitts auf dem Präparat erkannt. Daran kann sich dann eine Suche bei hoher Vergrößerung anschliessen, die dann den ganzen Schnitt oder nur vom Anwender ausgewählte Teile davon erfasst.

Noch während Metafer die Suche durchführt, wird bereits im Hintergrund das virtuelle Bild berechnet. Der Anwender bestimmt dabei, zum Beispiel, welche Farbkanäle verwendet werden sollen und in welchem Format das fertige Bild dann gespeichert werden soll. Da die einzelnen Aufnahmen auf dem System erhalten bleiben, ist es jederzeit möglich, mit veränderten Parametern ein weiteres 'virtual image' desselben Präparats zu erzeugen. Es stehen dem Anwender eine Reihe von Dateiformaten zur Verfügung, einschließlich des besonders vielseitigen, proprietären VSI Formats. VSI-Bilder enthalten alle relevanten Bildinformationen - Farbkanäle, Fokusstapelbilder und Beschriftungen. In einem lokalen Netzwerk können VSI-Bilder mit einem eigens dafür entwickelten Betrachter (VSViewer) angeschaut und bearbeitet werden.

Auch in einer VSI-Datei bleiben die Koordinaten der Ausgangsbilder verfügbar, so dass man eine beliebige Region präzise unter dem Mikroskop relokieren kann. Damit ist die Voraussetzung für eine fast unbegrenzte Anzahl von Auswertungen geschaffen. Die Koordinaten einer auffälligen Region (z. B. eine Tumorregion in einem H&E-gefärbten Schnitt) lassen sich im VSViewer markieren. Sobald alle Zielregionen so markiert wurden, können die Schnitte umgefärbt werden, bei anderen Vergrößerungen erneut aufgenommen werden, die dann auch mit anderen Parametern zu einem weiteren VSI-Bild zusammengefügt werden können. Die Auswahl der Regionen kann auch über das Netz erfolgen und mit dem ‚tissue matching‘-Werkzeug können die Koordinaten auch auf einen benachbarten Schnitt aus der gleichen Serie übertragen werden.

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Bildbetrachter

Der freie Bildbetrachter VSViewer, der speziell die von Metafer digitalisierten Präprate entwickelt wurde, kann auf jedem Computer mit Netzwerkzugang zu den Bilddateien installiert werden. Auf der aufgeräumten, modernen Benutzeroberfläche stehen alle Funktionen der Betrachters als Werkzeugleisten zur Verfügung, die je nach Situation ein- oder ausgeblendet, verkleinert oder vergrößert, frei positioniert oder in den Fensterecken angedockt werden können. Die Bilder können mit dem Mauszeiger verschoben und mit Mausrad vergrößert bzw. verkleinert werden.

Der Bildbetrachter bietet viele Möglichkeiten, um die Metadaten der Bilder darzustellen. So können zum Beispiel die Metafer-Koordinaten der als Raster eingeblendet werden. Ebenso können die Ausgangsbilder (fields of view, FOVs) als Rahmen über das zusammengesetzte Bild gelegt werden. Die Navigationsleiste zeigt die Informationen zum sichtbaren Bild an: u. a. Vergrößerung, Zoom-Faktor, gegebenenfalls Fokusebene, Koordinaten (bezogen auf die Bildmitte) und in einer Übersicht die Lage des sichtbaren Bilds im Verhältnis zum Gesamtbild. Mit speziellen Funktionstasten kann man eine bestimmte (virtuelle) Vergrößerung auswählen, das gesamte Bild betrachte, oder einzelne Fokusebenen anzeigen.

Zwei Beschriftungsleisten vereinfachen die Auswahl einer auffälligen Region. Mit der ‚Scan Regions’-Leiste wählt man einen Bereich auf dem Präparat für eine nachfolgende Suche aus. Mit der Schnellauswahl markiert man die Zielregion für Metafer. Die ‚Annotations’ Leiste enthält eine Reihe von Werkzeugen zum Beschriften und Markieren von interessanten Stellen im Bild. Falls das geladene Bild aus einer Objektsuche in Metafer stammt, dann kann man sogar die gefundene Objekte in ihrem usprünglichen Bildkontext sehen und ähnliche Objekte gruppieren.

Das Bildfenster kann in bis zu vier miteinander verknüpften Felder aufgeteilt werden. Mit der ‚Channels’ Leiste ist es dann möglich, jedem einzelnen Feld unterschiedliche Darstellungsparameter zuzuordnen, etwa verschiedene Farbkanäle, Einblendungen, oder Kontrasteinstellungen. Außerdem lassen sich zwei verschiedene Bilder, z. B. von aufeinanderfolgden Schitten, in zwei Instanzen des VSViewers nebeneinander öffnen und das Verschieben der Bilder sowie die Änderung des Zoom-Faktors synchronisieren.

Jede Ansicht kann als ‚Schnappschuss' in einem Standard-Bildformat (TIFF, JPG, BMP, GIF) exportiert werden. Die exportierten Bilder können auch Informationen wie Vergrößerungen, Maßstab, Beschriftungen, FOV-Eigenschaften und Kommentare enthalten. Außerdem lassen sich interaktive über die Koordinaten einzelne Ausgangbilder aus einem VSI-Bild extrahieren und als separates Bild abspeichern.

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Gewebeanalyse

MetaSystems bietet aufeinander abgestimmte Produkte für verschiedene Stufen im Routine-Arbeitsablauf eine Pathologielabors. Im Zentrum steht die Kombination aus speziell auf Gewebeschnitte abgestimmte DNA-Sonden und der innovation Metafer-Plattform, dem flexiblen und robusten Suchsystem für Objektträger mit vielen Ausbaumöglichkeiten.
Die XL-Sonden von MetaSystems Probes sind lokus-spezifische Fluoreszenz-markierte in situ DNA-Sonden für FISH in Gewebeschnitten. Je nach Fragestellung eignen sich die Sonden zum Nachweis von Gen-Amplifikation, -Deletionen oder -Translokationen in soliden Tumoren (z.B. ALK, EGFR, HER2/neu, MYC und viele andere mehr). Kräftige Fluoreszenzsignale erleichtern die Interpretation der Ergebnisse in Gewebeschnitten. Mit der Metafer-Plattform lassen sich automtisch virtuelle Präparate unter Durchlicht- oder Fluoreszenzbeleuchtung erzeugen, hochauflösende FISH-Bilder aufnehmen und automatisch auswerten. Ausgerüstet mit einem automatischen Barcode-Leser und dem robusten SlideFeeder x80 mit einer Kapazität von bis 800 Präparaten kann Metafer rund um die Uhr (24/7) betrieben werden.

  1. Im ersten Schritt digitalisiert Metafer ein (z. B. mit H&E-gefärbtes) Durchlicht-Präparat. Der Pathologe markiert dann in dem virtuellen Präparat am Bildschirm die Tumorregion, die im nächsten Schritt genauer untersucht werden soll.
  2. Im nächsten Schritt wird dann weiterer Gewebeschnitt (aus der gleichen Schnittserie) mit einer geeigneten Sonde hybridisiert und bei geringer Vergrößerung abgesucht. Beide virtuellen Präparat können nebeneinander am Bildschirm betrachtet und die Koordindaten der Tumorregion auf das FISH-Präparat übertragen werden.
  3. Damit hat Metafer die notwendigen Informationen, um die interessanten Bereich auf dem FISH-Präparat noch einmal bei höherer Vergrößerung aufzunehmen. Zellkerne, die bereits vereinzelt auftreten oder sich nur geringfügig berühren können automtisch gefunden und ausgezählt werden. Mit den Werkzeugen in Metafer lassen sich noch weitere Kerne isolieren und automatisch auswerten, bis die notwendige Anzahl an Kernen für die jeweilige Art der Untersuchung erreicht ist. In der Software lassen sich die laborinternen Standards abbilden. So kann man, zum Bespiel, die minimale Zellzahl für jede Auswertung definieren oder die Anzahl der Zähldurchgänge durch unabhängige Auswerter.
    Mehr über die Analyse von Gewebeschnitte finden Sie hier.
  4. Für die abschließende Befundung fasst das System die Zellgalerie, das virtuelle DAPI-gefärbte Präparat mit den Positionen der ausgewerteten Zellen, das H&E-gefärbte Gegenstück und die Zählergebnisse zusammen. Jede einzelne Zelle kann zurück verfolgt und ihre Position in der ausgwählten Tumorregion überprüft werden.
  5. Die Endergebenisse können dann entweder als Rohdaten, etwa für die nachfolgende Weiterbearbeitung in einer externen Software, oder in einem umfangreichen anpassbaren Bericht ausgegeben werden.
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Tissue Microarrays

Arbeitsaufwendige Prozeduren, begrenztes Probenmaterial und hohe Reagenzienkosten haben das Interesse nach automatisierten Hochdurchsatz- Lösungen in der Pathologie hervor gerufen. Die ‚tissue micro-array‘-Technik (TMA) bietet eine Lösung für diese Probleme. Für ein TMA werden 50 bis 400 ausgestanzte Gewebezylinder (‚cores‘) mit einem Durchmesser von 0,6 bis 2mm in einem Raster auf einem herkömmlichen Glas-Objektträger übertragen. Jedes Gewebestück kann dabei einen anderen Patienten repräsentieren.

Durch die besondere Anordnung der Proben müssen bestimmte Anforderung bei der Automatisierung von TMAs erfüllt sein:

  • Die Analyse sollte das allgemeine Layout von TMAs berücksichtigen.
  • Es sollte möglich sein, Verwerfunge, Drehungen oder andere räumliche Verzerrungen des Gewebes, die bei der Herstellung des Präparats entstehen, in der Software zu korrigieren.
  • Jedes Gewebestück sollte einfach und verlässlich zu identifiizieren.
  • Die Ergebnisse der Auswertung sollten auch für jedes einzelne Gewebestück verfügbar sein.

In der einzigartigen Kombination aus der Metafer Scanning-Plattform, dem darin integrierten Werkzug für TMA-Analysen und der Digitaliserungslösung bieter MetaSystems eines vollständiges Paket für die präzise und besonders leichten TMA-Auswertung. Sobald eine TMA-Vorlage erzeugt wurde, kann das Layout anhand der Anzahl der ‚cores‘ pro Reihe, der Gesamtzahl der Gewebestück im Raster, dem Durchmesser der Stanzen und dem Abstand der ‚cores‘ zueinander beschrieben werden. Die in Metafer integrierte TMA-Funktion kann eine TMA-Landkarte erstellen, die als Grundlage für die Analyse dient. Damit erhält jeder ‚core‘ eine eindeutige Bezeichnung.

Ein schneller Pre-Scan bei geriner Vergrößerung generiert eine Übersicht des aktuellen Objektträgers. Die Übersicht und eine passende TMA-Vorlage werden nebeneinander gelegt, um das tatsächliche Raster mit dem theoretischen in Übereinstimmung zu bringen. Dazu kann jede einzelne Position der Vorlage verschoben werden, um räumliche Verschiebunen zwischen den Gewebestücken auszugleichen. Fehlende oder nicht auswertbare ‚cores‘ können markiert und von der Analyse ausgeschlossen werden. Nach Bestätigung erzeugt die Software dann eine Positionsliste mit den tatsächlichen Positionen der ‚cores‘ und ihren Bezeichnungen. Damit verfügt das System über die notwendigen Informationen, um jedes Gewebestück zu relokieren und bei höherer Vergrößerung erneut aufzunehmen. Die aufgenommenen Bilder können entweder direkt ausgewertet oder zu einem virtuellen TMA zusammen gesetzt werden.

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Weltweiter Zugriff auf Bilddateien

Die Virtual Microscope Database (VMD) ist eine web-basierte Lösung für das Speichern und Bereitstellen von digitalen, virtuellen Präparaten in fast allen Orten auf der Welt. Im Verbund mit der Metafer Scanning-Plattform und der Software für die Digitalisierung von Objektträgern können mikroskopische Präparate leicht über ein Netzwerk zugänglich gemacht werden.

Die Serverlösung speichert alle notwendigen Information, um einen Objektträger oder einen Fall zweifelsfrei zu identifizieren. Die Bilder einzelner Objektträger sind immer einem Fall zugeodnet, und für alle Fälle werden auch die dazu gehörenden Metadaten mit gespeichert. Darüber hinaus können Bilder wiederum Unter-Bilder mit bestimmten Eigenschaften (z. B. TMA ‚cores‘ mit ihren Bezeichnungen).

Falls eine zweite Meinung erforderlich sein sollte, kann man mit der eingebauten Konferenzfunktion schnell eine Diskussion auch zwischen weit entfernten Experten beginnen. Jede Aktion des Gastgebers - egal ob Zoomen, Verschieben, Annotieren - wird sofort bei allen angeschlossenen Teilnehmern sichtbar. Die Gastegeber-Rolle kann auch andere Teilnehmer übertragen werden, um eine effektive und engagierte Diskussion zu ermöglichen.

Ein flexible und einfach einzurichtende Verwaltung von Benutzerrechten sichert das System auf hohem Niveau ab und stellt sicher, dass nur die authorisierten Teilnehmer Zugang zu den Inhalten haben. Zugriffsrechte können entweder für alle Daten, für nur einen bestimmten Fall oder sogar nur für ein bestimmtes Bild erteilt werden. Auf diese Weise kann der gleiche Server von verschiedenen Benutzergruppen verwendet werden, ohne das es zu einer gegenseitigen Beeinflussung der Datenbanken untereinander kommen kann.

Digitalisierte mikroskopische Präparate resultieren häufig riesige Datenmengen. Dank eines ausgeklügelten Algorithmus hat die Bildgröße keinen Einflus auf die flüssige Darstellng der Bilder durch VMD. Der Betrachter-Software lädt immer nur die gerade benötigten Inhalte und begrenzt so die zu übertragenden Datenmengen. Der Standort des Datenserver ist flexibel: es kann ein lokaler Server im Institut sein, ein angemieteter Server in einem kommerziellen Rechenzentrum oder auch ein von MetaSystems vermittelter Server. Die Software bietet eine Reihe von Einstellmöglichkeiten (Farben, Logo), um das Aussehen der Software zum Beispiel weitgehend an das öffentliche Erscheingungsbild einer Universität oder eines Privatlabors anpassen zu können

MetaSystems verfügt über einen Demo-Server, auf dem Sie die Software ausprobieren können. Bitte verwenden Sie ms als Benuter und Passwort im Anmeldefenster.

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