基于手动显微镜的全玻片扫描系统的设计与实现

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显微镜检查是重要的临床样本诊断方法。传统的人工镜检需要医务人员直接通过显微镜检阅样本。随着数字成像技术的发展以及人工智能技术在图像领域的应用,显微成像技术迎来了从镜下检查到数字化诊断的变革。数字化的诊断即通过全玻片扫描系统将样品图像进行数字化采样后,通过计算机显示后直接阅片或者利用图像智能识别方法后辅助阅片,我国尚未出台相关政策明确是否能通过数字诊断进行疾病确诊,当前国内主流仍采用传统镜下阅片为主。目前市面上的全玻片扫描系统价格昂贵,且不具备人工镜下阅片功能,难以大规模地替换传统显微镜。基于这些考虑,本文利用医院现有的手动显微镜,将其改造成全玻片扫描系统,节约了社会资源;数字化的图像能够辅助医生进行诊断,并满足镜下阅览样本和最终确诊需求;保留原有显微镜的使用方式,符合医生对于传统显微镜的使用习惯。主要工作如下:
  (1)完成了显微镜手动平台的电动化改造,电动平台由同步轮、同步带、联轴器以及步进电机组成,在维持原有显微镜结构的基础上,以一种低成本的方式实现了载物台与对焦结构的自动化运动。通过增加模块化运动组件,实现了全玻片扫描成像以及图像拼接。
  (2)通过设计磁栅式的电动手轮和双模式照明的LED照明设备,方便在全玻片扫描和人工镜检两种工作状态之间切换。双模式的LED照明设备包含扫描成像的固定亮度模式和非扫描成像的可调亮度模式,满足了数字扫描成像过程中曝光亮度的一致性与人眼镜下观察亮度可调性的两种不同需求;磁栅式电动手轮设计维持了手动式显微镜的载物台控制方式,方便医生在通过目镜观察时对样本进行移动。
  最终设计并实现了一套基于手动显微镜的全玻片扫描系统,利用医院现有的光学显微镜进行自动化的改造,既能够在45s左右完成对15.0×15.0mm有效区域的样本在20倍物镜0.293μm/pixel分辨率情况下的数字化扫描,并且保留了传统显微镜镜下观察样本的功能,符合了医生对于传统显微镜的使用习惯。
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