用于對組織進(jìn)行成像的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請根據(jù)35U.S.C. § 119(e)要求2012年8月15日提交的序列號為61/683, 417 的美國臨時(shí)申請的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，該申請的全部通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于共焦顯微鏡的用戶界面，該用戶界面使臨床醫(yī)生或者其 他人能夠在宏觀和微觀層面上檢查組織并且捕獲適合于對這種組織進(jìn)行病理檢查的圖像。
【背景技術(shù)】
[0004] 共焦顯微鏡將組織光學(xué)地分區(qū)段以產(chǎn)生組織的截面微觀圖像（此處稱為共焦圖 像）。共焦顯微鏡的示例是由美國紐約Rochester的CaliberImaging&Diagnostics公司 (fkaLucid公司，在下文中稱為Lucid公司）制造的VivaScope?，共焦顯微鏡。在專利 號為5, 788, 639、5, 880, 880、7, 394, 592、7, 859, 749、5, 995, 867和7, 864, 996的美國專利中 描述了共焦顯微鏡的其它示例，這些專利的全部內(nèi)容被合并于此。共焦顯微鏡光學(xué)地形成 非組織學(xué)地制備的自然地或者外科手術(shù)地暴露的體內(nèi)組織中的區(qū)段的圖像，該圖像對評估 組織中的病變有用，而不需要活體組織檢查以及對來自這種活體組織檢查的組織學(xué)地制備 的機(jī)械切片的組織樣本的載玻片進(jìn)行病理評估。此外，共焦顯微鏡對離體組織（即，從患者 取出的組織）的病理檢查也是有用的，而不需對該組織進(jìn)行機(jī)械切片以及組織學(xué)制備以用 于用傳統(tǒng)顯微鏡在載玻片上觀察。
[0005] 具體地，美國專利No. 7, 864, 996描述了用于對組織進(jìn)行成像的共焦顯微鏡系統(tǒng)， 具有：用于捕獲宏觀圖像的宏觀成像器，以及用于捕獲一個(gè)或者多個(gè)組織上或者組織內(nèi)光 學(xué)形成的截面微觀（共焦）圖像的共焦成像器，組織附接裝置（諸如組織環(huán)），其中利用組 織附接裝置將宏觀成像器和共焦成像器以與該裝置預(yù)定義地對準(zhǔn)的方式分別單獨(dú)地提供 給組織，由此共焦成像器相對于組織表面的成像位置與宏觀圖像空間上相關(guān)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 耦接至宏觀成像器和微觀成像器，并且具有顯示器和存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)從宏觀成 像器接收的至少一個(gè)宏觀圖像和（當(dāng)從共焦成像器接收時(shí)的）共焦圖像?？稍谟?jì)算機(jī)系統(tǒng) 上操作的用戶界面使宏觀圖像能夠在耦接至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的顯示器上顯示，然后指示與可由 共焦成像器成像的組織的視場相關(guān)聯(lián)的宏觀圖像內(nèi)的區(qū)域。用戶界面使得能夠在宏觀圖像 中對共焦成像器的成像位置進(jìn)行圖形跟蹤，并且把共焦成像器作為目標(biāo)以在宏觀圖像中所 選擇的一個(gè)或者多個(gè)成像位置處捕獲共焦圖像。用戶界面還使得能夠在由共焦成像器捕獲 的共焦圖像的一個(gè)或者多個(gè)位置的所顯示的宏觀圖像上進(jìn)行標(biāo)記，該共焦圖像由用戶選擇 用于存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中。通常已將這種用戶界面并入VivaScope⑧1500共 焦顯微鏡中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 使用美國專利No. 7, 864, 996的共焦顯微鏡，臨床醫(yī)生或者其它培訓(xùn)的用戶通 過在顯示器上導(dǎo)航用戶界面來操作共焦顯微鏡，以便相對于所顯示的捕獲的微觀圖像選 擇在組織中的期望的位置處以及深度處的組織區(qū)段的單獨(dú)的共焦圖像。為了促進(jìn)這種 共焦圖象獲取，美國專利No. 7, 864, 996的系統(tǒng)具有兩個(gè)自動(dòng)共焦圖像捕獲模式，稱為 VivaStack?:和VivaBlock?;模式。在VivaStack?;模式中，在相對于所顯示的 宏觀圖像的組織表面的共同位置處，在組織中的連續(xù)若干深度處捕獲一組共焦圖像。在 VivaB丨ock?:模式中，捕獲一組共焦圖像，然后將該組共焦圖像布置為合成圖像以描 繪組織中共同深度處的組織區(qū)域。用于采用美國專利No. 7, 864, 996的技術(shù)的系統(tǒng)的 指南（SP，VivaScanOperationsGuide，2〇ll，Lucid,Inc.)的全部內(nèi)容通過引用合并 于此。使用美國專利No. 7, 864, 996的用戶界面的臨床醫(yī)生可能發(fā)現(xiàn)難以達(dá)到作為目標(biāo) 的要以VivaBlock?:模式捕獲圖像的期望深度；此外，臨床醫(yī)生還可能發(fā)現(xiàn)難以改變 VivaStack?模式下的捕獲的特性，諸如截面層的數(shù)量、深度或者共焦成像功率。
[0007] 因此，本發(fā)明的實(shí)施例提供用于共焦顯微鏡的改進(jìn)的用戶界面，通過提供用于選 擇收集圖像的部位的可視方法以及通過允許容易地導(dǎo)航（例如通過觸摸屏或者鼠標(biāo)）遍及 所收集的圖像，來使得能夠?qū)崿F(xiàn)附加的功能性以及臨床醫(yī)生或者其它用戶在組織檢查中容 易使用。
[0008] 在一個(gè)方面中，本發(fā)明的實(shí)施例包括用于對組織進(jìn)行成像的方法，該方法包括使 由宏觀成像器捕獲的組織表面的宏觀圖像在視覺顯示器上顯示。接收對宏觀圖像的至少一 個(gè)部分的選擇。對于宏觀圖像的每個(gè)選擇的部分，使由共焦成像器在組織的對應(yīng)部分中在 不同深度處捕獲的多個(gè)共焦圖像顯示在視覺顯示器上。接收從所述多個(gè)共焦圖像之中對至 少一個(gè)目標(biāo)深度圖像的選擇。對于每個(gè)選擇的目標(biāo)深度圖像，指示共焦成像器在組織的選 擇區(qū)域上的不同位置處并且在與目標(biāo)深度圖像的共同深度處捕獲多個(gè)附加的圖像。
[0009] 可以包括下列特征中的一個(gè)或者多個(gè)。視覺顯示器可以包括觸摸屏。接收對宏觀 圖像的至少一個(gè)部分的選擇可以包括：識(shí)別對觸摸屏上顯示的宏觀圖像的至少一個(gè)部分的 至少一個(gè)觸摸。接收對至少一個(gè)目標(biāo)深度圖像的選擇可以包括：識(shí)別對觸摸屏上顯示的至 少一個(gè)共焦圖像的至少一個(gè)觸摸。識(shí)別組織的所選擇的區(qū)域可以包括：識(shí)別對觸摸屏上顯 示的宏觀圖像的至少一個(gè)觸摸。
[0010] 組織的所選擇的區(qū)域可以對應(yīng)于覆蓋在宏觀圖像上的用戶可調(diào)節(jié)區(qū)域?？梢允咕W(wǎng) 格覆蓋在宏觀圖像上，該網(wǎng)格將宏觀圖像劃分成塊，所述塊表示用于共焦成像器的步進(jìn)電 機(jī)的幀位置（frameposition)。
[0011] 在接收對宏觀圖像的至少一個(gè)部分的選擇之后，可以使用于要捕獲的共焦圖像的 圖形輸入在視覺顯示器上顯示。
[0012] 圖形輸入可以包括用戶可選擇的輸入，用于選擇要捕獲的共焦圖像的深度、層計(jì) 數(shù)和激光功率隨深度的變化。
[0013] 可以在組織的所選擇的區(qū)域上的不同位置處分別捕獲多個(gè)附加的圖像。對于與選 擇的目標(biāo)深度圖像共同的至少一個(gè)深度，可以形成來自分別捕獲的附加圖像的組織的所選 擇的區(qū)域的合成圖像?？梢允购铣蓤D像在視覺顯示器上顯示。
[0014] 在另一個(gè)方面中，發(fā)明的實(shí)施例包括用于對組織進(jìn)行成像的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，該計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)由宏觀成像器和共焦成像器捕獲的圖像，以及用 于存儲(chǔ)限定指令的集合的代碼；以及用于執(zhí)行指令的集合的處理器。所述代碼包括成像模 塊，配置為：（i)使由宏觀成像器捕獲的組織表面的宏觀圖像在視覺顯示器上顯示；（ii)接 收對宏觀圖像的至少一個(gè)部分的選擇；（iii)對于宏觀圖像的每個(gè)選擇的部分，使由共焦 成像器在組織的對應(yīng)部分中的不同深度處捕獲的多個(gè)共焦圖像在視覺顯示器上顯示；（iv) 接收從所述多個(gè)共焦圖像之中對至少一個(gè)目標(biāo)深度圖像的選擇；以及（V)對于每個(gè)選擇的 目標(biāo)深度圖像，指示共焦成像器在組織的選擇區(qū)域上的不同位置處并且在與目標(biāo)深度圖像 的共同深度處捕獲多個(gè)附加的圖像。
[0015]可以包括下列特征中的一個(gè)或者多個(gè)。視覺顯示器可以包括觸摸屏。在接收對宏 觀圖像的至少一個(gè)部分的選擇中，成像模塊可以配置為識(shí)別對觸摸屏上顯示的宏觀圖像的 至少一個(gè)部分的至少一個(gè)觸摸，和/或配置為識(shí)別對觸摸屏上顯示的至少一個(gè)共焦圖像的 至少一個(gè)觸摸。成像模塊還可以配置為：通過識(shí)別對觸摸屏上顯示的宏觀圖像的至少一個(gè) 觸摸來識(shí)別組織的所選擇區(qū)域。
[0016]組織的所選擇區(qū)域可以與覆蓋在宏觀圖像上的用戶可調(diào)節(jié)區(qū)域相對應(yīng)。
[0017]成像模塊還可以被配置為使網(wǎng)格覆蓋在宏觀圖像上，該網(wǎng)格將宏觀圖像劃分成 塊，所述塊表示用于共焦成像器的步進(jìn)電機(jī)的幀位置。
[0018]成像模塊還可以被配置為：在接收對宏觀圖像的至少一個(gè)部分的選擇之后，使用 于要捕獲的共焦圖像的圖形輸入在視覺顯示器上顯示。圖形輸入可以包括用戶可選擇的輸 入，其用于選擇要捕獲的共焦圖像的深度、層計(jì)數(shù)和激光功率隨深度的變化。
[0019]所述多個(gè)附加的圖像可以在組織的所選擇區(qū)域上的不同位置處分別地被捕獲。成 像模塊還可以被配置為：對于與選擇的目標(biāo)深度圖像共同的至少一個(gè)深度，從分別捕獲的 附加圖像形成組織的所選擇的區(qū)域的合成圖像。成像模塊還可以配置為使合成圖像在視覺 顯示器上顯示。
[0020] 在又一個(gè)方面中，發(fā)明的實(shí)施例包括用于對組織進(jìn)行成像的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括： (i)宏觀顯示模塊，用于使由宏觀成像器捕獲并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的組織表面的宏觀 圖像在視覺顯示器上顯示；（ii)第一選擇模塊，用于接收對宏觀圖像的至少一個(gè)部分的選 擇；（iii)共焦顯示模塊，用于使對于宏觀圖像的每個(gè)選擇部分由共焦成像器在組織的對 應(yīng)部分中的不同深度處捕獲的并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的多個(gè)共焦圖像在視覺顯示器上 顯示；（iv)第二選擇模塊，用于接收從所述多個(gè)共焦圖像之中對至少一個(gè)目標(biāo)深度圖像的 選擇；以及（V)指令模塊，用于指示共焦成像器對于每個(gè)選擇的目標(biāo)深度圖像，在組織的選 擇區(qū)域上的不同位置處并且在與目標(biāo)深度圖像的共同深度處捕獲多個(gè)附加的圖像。
【附圖說明】
[0021] 通過結(jié)合附圖閱讀下列描述，本發(fā)明的實(shí)施例的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更 加明顯，其中：
[0022] 圖IA是本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)包括具有共焦成像器（或者成像 頭）的共焦顯微鏡、具有觸摸屏顯示器的計(jì)算機(jī)、和宏觀成像器；
[0023] 圖IB是能夠附接至圖IA的宏觀成像器和共焦成像器的組織附接裝置或者組織環(huán) 的不意圖；
[0024] 圖ic是示出以VivaStack?:和VivaBlock?:模式捕獲的圖像的關(guān)系的示意 圖；
[0025] 圖2是顯示圖IA的系統(tǒng)的自動(dòng)模式操作的流程圖，該自動(dòng)模式操作用于獲取以 VivaStack?:和VivaBlock?;模式捕獲的圖像中的一個(gè)或者多個(gè)集合；
[0026] 圖3是在由宏觀成像器捕獲宏觀圖像之后圖IA的系統(tǒng)的顯示器上的示例用戶界 面屏幕；
[0027] 圖4是圖IA的顯示器上的示例用戶界面屏幕，顯示覆在宏觀圖像上的圖標(biāo)，標(biāo)記 期望的以VivaStack?;模式獲取的位置；
[0028] 圖5A-5G是圖IA的顯示器上的用戶界面屏幕上的VivaStack?模式中的簡檔 (profile)窗口的示例，使用戶能夠選擇參數(shù)（例如，深度、層或者區(qū)段數(shù)量和沿著不同層 的共焦成像（激光）功率）以用于以VivaStack?;模式的獲??；
[0029] 圖6是圖IA的顯示器上的示例用戶界面屏幕，顯示以VivaStack?;模式獲取之 后的圖像中的每個(gè)組的圖像以用于用戶查看和接受；
[0030] 圖7是圖4的相同示例屏幕，其中與VivaStack?對莫式相關(guān)的圖標(biāo)已在圖形上 發(fā)生改