在數字病理和生命科學的研究中,切片掃描儀已成為實現組織樣本數字化的關鍵工具。所謂“切片掃描層數”,其實指的是掃描儀在掃描玻璃切片時,在垂直方向(Z軸)上拍攝的圖像層數。這些層數可以提供不同焦深的圖像,有助于獲得更加清晰、立體的信息,也常用于三維重建或深度學習應用。
一、掃描層數的基本原理
切片掃描層數,來源于“Z-stack掃描”技術。玻璃切片雖然看似二維,但由于樣本厚度不完全一致,加上組織結構復雜,有時候單層聚焦難以涵蓋所有重要細節。為此,掃描儀會以設定的步長(比如每次上下移動0.5微米)在垂直方向逐層移動焦點,每一層聚焦拍攝一張圖像,從而構建出一個具有深度信息的圖像組,這就是“Z層掃描”。
例如:
設置的掃描厚度為5微米;
步長為0.5微米;
那么一共拍攝了11張圖像;
這就表示掃描層數為11。
二、掃描層數怎么看——從設備和軟件角度
1. 在掃描儀操作界面中查看
不同品牌的切片掃描儀在進行Z-stack掃描時,一般會在操作界面提供掃描參數的設置與顯示。例如:
設置Z-stack時,會顯示總厚度和步長;
設備會自動計算出總層數(Total Layers);
部分設備在掃描完畢后,圖像信息欄中會顯示“掃描層數”或“Z-layers”字段。
2. 在圖像瀏覽軟件中查看
完成掃描后,用戶可以通過專業圖像瀏覽或分析軟件查看切片的圖層信息。這些軟件通常支持Z軸瀏覽,即在不同聚焦層之間進行切換。
常見軟件包括:
CaseViewer(用于3DHISTECH);
NDP.view2(用于Hamamatsu);
ImageScope(用于Leica Aperio);
Motic DSAssistant(用于Motic EasyScan);
QuPath 或 ImageJ(適用于通用格式);
進入圖像后,在“圖像屬性”、“圖層導航器”或右下角的Z軸滾動欄中,都可以查看當前總層數和當前位置。例如,滾動條顯示為“Layer 5 of 11”,即第5層,共11層。
3. 查看圖像文件結構
數字切片的文件格式如 .ndpi、.svs、.czi、.tif 等,許多支持多層嵌套。可以使用以下方法判斷層數:
打開切片文件時,圖像查看器會識別是否為Z-stack圖像;
某些軟件能顯示每一層的縮略圖;
如果將切片圖像導出為圖像序列(如一層一張TIFF圖),文件數量就是掃描層數。
三、為什么要關注掃描層數
獲取清晰圖像:不同組織深度的細節可能不在同一焦平面上,使用多層圖像可以解決聚焦不清的問題。
輔助三維重建:某些高端軟件可以將Z-stack圖像用于3D建模,尤其適合神經元追蹤、血管結構重構等。
提高AI識別準確率:AI模型在訓練和識別過程中,使用多層圖像能獲取更全面的特征。
四、注意事項和建議
不是所有設備都支持Z-stack:部分低端或老型號掃描儀只能進行單層掃描。
掃描層數過多數據量龐大:層數多意味著數據量增大,存儲和處理成本更高。應根據實際需求設定。
掃描前需根據組織厚度設定合適參數:厚組織建議掃描多層,薄切片可以選擇單層或少層。
五、實際操作建議
掃描前規劃參數:
判斷是否需要Z-stack;
設定好Z方向總厚度和每層步長;
軟件會自動顯示預計層數。
查看圖像時切換層數:
利用滾輪、滑條或“上一層/下一層”按鈕,切換層面;
檢查目標區域在不同層上的聚焦情況。
導出圖像時保留層信息:
若需分析或備份,應選擇導出Z-stack圖像序列而非單層合成圖。
六、總結
切片掃描中的“層數”,本質上是數字化圖像獲取在Z軸方向上的延伸,是現代數字病理中獲取立體清晰圖像的重要手段。用戶可以通過設備界面、專業軟件、圖像導出等方式查看掃描層數,從而掌握切片的完整圖像信息。在應用中合理設定層數、科學使用Z-stack功能,不僅能提升圖像質量,也能為后續的臨床分析、科研研究、AI開發打下堅實基礎。