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Dokumentenidentifikation DE69925084T2 29.06.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000994433
Titel Mikroskopie
Anmelder Hamamatsu Photonics K.K., Hamamatsu, Shizuoka, JP
Erfinder Clinch, Noah F, Nottingham NG8 6PX, GB;
Maddison, John R c/o Medical Solutions plc, Nottingham NG8 6PX, GB
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69925084
Vertragsstaaten DE, FR, GB, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 24.09.1999
EP-Aktenzeichen 993075555
EP-Offenlegungsdatum 19.04.2000
EP date of grant 04.05.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.06.2006
IPC-Hauptklasse G06F 19/00(2006.01)A, F, I, 20051221, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G02B 21/00(2006.01)A, L, I, 20051221, B, H, EP   H04N 7/18(2006.01)A, L, I, 20051221, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft die Telemikroskopie und die Mikroskopieausbildung.

WO-A-98/39728 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines virtuellen Objektträgers zur Verwendung in der Telemikroskopie. Ein computergesteuertes Mikroskop wird verwendet, um eine Vielzahl von Bildern mit geringer Vergrößerung einer Probe zu erfassen, welche nebeneinander angeordnet werden, um ein rekonstruiertes Makrobild der Probe zu erzeugen. Das Makrobild wird in Datenform einem entfernten Benutzer zur Verfügung gestellt, und der Benutzer kann Bereiche aus dem Makrobild auswählen, um diese in stärkerer Vergrößerung anzusehen. Eine Vielzahl von Bildern mit stärkerer Vergrößerung der gewählten Bereiche der Probe wird dann erfasst und nebeneinander angeordnet, um ein Mikrobild zu erzeugen. Das Makrobild und das Mikrobild werden für ein interaktives Sichten zusammen mit ihren Mapping-Koordinaten gespeichert.

WO-A-99/13360 offenbart ein digitales Telepathologie-Bildgebungssystem, um einem Bediener an einem Ort zu ermöglichen, von einem ferngesteuerten Mikroskop an einem entfernten Ort empfangene Bilder zu analysieren. Das System ermöglicht einem Bediener, eine direkte und ständige Kontrolle über das Fokussieren des Mikroskops zu emulieren, sodass der Bediener die Probe in einer Reihe verschiedener Brennebenen betrachten kann.

Die Telemedizin, durch die eine Reihe von Daten, wie beispielsweise Röntgenbilder oder EKG-Ableitungen eines Patienten für die Diagnose oder ein Zweitgutachten, von einem Ort zum anderen übertragen werden, steht im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit, da sie das Potenzial besitzt, die Qualität der medizinischen Versorgung zu verbessern und gleichzeitig Kosten zu reduzieren. Es gab zahlreiche Versuche, telemedizinische Anwendungen unter Verwendung von Mikroskopen zu entwickeln, wie beispielsweise die Telepathologie und die Telezytologie. Alle schließen das Erfassen digitaler oder analoger Bilder durch ein Mikroskop und die Übertragung dieser Bilder zu einem entfernten Ort zum Zwecke eines Zweitgutachtens oder einer Ferndiagnose ein. Jedoch ist, wie beschrieben wird, keines der bestehenden Systeme vollständig zufriedenstellend.

Ein fundamentales Problem im Bereich der Telemikroskopie besteht darin, dass das Sichtfeld des Mikroskops im Verhältnis zu der Größe der Probe auf dem Objektträger winzig ist. Beispielsweise beansprucht ein typischer Zytologie-„Abstrich" einen Bereich von wenigstens 20 mm mal 50 mm, d.h. 1000 mm2. Das Sichtfeld einer typischen Objektivlinse mit 20facher Vergrößerung beträgt lediglich ungefähr 0,4 mm mal 0,4 mm, oder 0,16 mm2. Das gesamte Bild kann daher als durch über 6000 verschiedene Felder gebildet betrachtet werden. Ein entfernter Betrachter wird seine Diagnose nicht auf der Grundlage von nur einigen wenigen Bildern erstellen wollen, welche durch einen anderen Mitarbeiter ausgewählt sind; er wird Zugang zu dem gesamten Objektträger haben wollen und in der Lage sein wollen, die Vergrößerung zu verändern oder verändern zu lassen wie und wo er das wünscht.

Die einfachste Lösung dieses Problems besteht in einem Verfahren, welches als statische Telemikroskopie bekannt ist. Bei einer sehr einfachen Form ist lediglich eine an das Mikroskop gekoppelte Kamera, eine einfache Software, eine Netzwerkverbindung, wie beispielsweise über das Internet, zu einem entfernten Bildschirm, und Mittel für eine Sprechverbindung zwischen den zwei Orten erforderlich. Das Mikroskop wird vor Ort von einem Mitarbeiter bedient, der typischerweise auf der Basis seines eigenen Wissens einen Anfangsbereich für die Betrachtung durch den entfernten Gutachter auswählt. Ein Bild dieses Bereichs wird erlangt und zum Monitor des entfernten Gutachters übermittelt. Auf der Basis dessen, was dieser sieht, gibt er dem Mitarbeiter vor Ort Anweisungen über das Telefon – links, rechts, hoch, runter, stärkere Vergrößerung, etc. Weitere Bilder werden erhalten und zum Gutachter übermittelt, bis dieser zufrieden ist und über ausreichende Informationen verfügt, auf denen seine Diagnose basieren kann.

Solche statischen Telepathologie-Systeme weisen den Vorteil der Einfachheit und der niedrigen Kosten auf. Studien haben jedoch wiederholt bestätigt, dass es in der Praxis nicht ausreichend ist, sich auf wenige fixe Bilder zu verlassen, und wenige Gutachter sind bereit, auf dieser Basis eine Meinung zu äußern oder eine Diagnose zu stellen.

Ein verbessertes System ist als dynamische Telemikroskopie bekannt. Sobald der Objektträger vor Ort vorbereitet worden ist, wird das Mikroskop selbst im Wesentlichen durch den entfernten Gutachter fernbedient. Beispiele sind in US-A-5 216 596 und US-A-5 297 034 gezeigt. Ein Beispiel wurde auch durch die Abteilung für Pathologie an der Charité in Berlin über das Internet öffentlich zugänglich gemacht (http://amba.charite.de/telemic/index.html.). Jedoch sind solche Onlinesysteme sowohl was den Kauf der Geräte betrifft als auch was die Zeit des Gutachters betrifft teuer. Auch benötigen diese Systeme Telekommunikationstechnik mit hoher Bandweite, typischerweise wenigstens 384 kbits/sec, für einen nur einigermaßen zufriedenstellenden Gebrauch. Der Gutachter hat zwar die volle Kontrolle über das Mikroskop, es kommt jedoch zu Verzögerungen während Anweisungen zu dem Mikroskop übertragen werden; das Mikroskop wird gemäß diesen Anweisungen eingestellt, und das neue Bild wird erhalten und zum Gutachter übermittelt. Solche Systeme können nicht wirklich als Echtzeitsysteme betrachtet werden. Zum Vergleich – während ein Gutachter, der ein Mikroskop vor Ort bedient, in einem unkomplizierten Fall in rund einer Minute oder bei einer genaueren Diagnose in vielleicht 3 oder 4 Minuten eine Probe untersuchen und eine Diagnose stellen könnte, kann bei der dynamischen Telemikroskopie allein jede Untersuchung durch erfahrene Bediener rund zehn Minuten dauern.

Es besteht daher die Notwendigkeit eines verbesserten Verfahrens der Telemikroskopie.

Die Erfindung betrifft auch den Bereich der Mikroskopieausbildung, und insbesondere den Bereich der Ausbildung bezüglich diagnostischer Methoden mittels Mikroskopie.

Derzeit erfolgt die Ausbildung in diagnostischer Mikroskopie entweder durch den Umlauf vorbereiteter Schnitte auf Glas-Objektträgern oder durch den Umlauf elektronischer Mikroskopiebilder auf einem Datenspeichermedium, wie beispielsweise einer CD-ROM. Der erste dieser beiden Ansätze ist zeitintensiv und unpraktisch, insbesondere da Proben auf ihrem Weg verlegt oder beschädigt werden können. Beide Methoden weisen den weiteren Nachteil auf, dass keine spezielle Überprüfung erfolgt, ob ein Student eine Diagnose vielleicht nur durch Zufall oder durch nicht korrekte Verfahren erstellt, was bedeutet, dass beide Methoden ein eingeschränktes Unterrichtswerkzeug darstellen.

Im Zusammenhang mit Telemikroskopie und jeder Form der Mikroskopie, bei der Bilder auf einem Monitor dargestellt werden und nicht direkt vom Auge gesehen werden, ist es vielleicht irreführend, von einer Vergrößerung zu sprechen. Wird ein Bild auf dem vollen Bildschirm eines 17-Zoll-Computermonitors erhalten und dargestellt, ist die Vergrößerung stärker, als wenn dasselbe Bild auf dem vollen Bildschirm eines 15-Zoll-Monitors dargestellt wird. Die Auflösung ist jedoch dieselbe. Entsprechend ist der Begriff der Auflösung ein besserer Deskriptor der Menge an in einem speziellen Bild enthaltenen Informationen, und bezieht sich bei einer Digitalkamera auf die Anzahl von Pixeln des CCD-Geräts pro Flächeneinheit des Sichtfelds.

Erfindungsgemäß ist gemäß einem ersten Merkmal ein Verfahren zum Erfassen von Bilddaten zur Verwendung in der Telemikroskopie vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Platzieren eines eine vorbereitete Probe enthaltenden Objektträgers auf einem Objekttisch eines Mikroskops, welches mit einer Hochleistungsobjektivlinse, einer Vorrichtung zur digitalen Bildgebung und einem motorisierten Objekttisch ausgestattet ist, und Abbilden der Probe unter Verwendung der Hochleistungsobjektivlinse, um Daten des digitalen Bilds mit hoher Auflösung für die Probe zu erhalten; dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Abbildens der Probe unter Verwendung der Hochleistungsobjektivlinse die gesamte Probe abbildet, und dadurch, dass das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst: digitales Bearbeiten der digitalen Bilddaten mit hoher Auflösung, um eine Kopie mit relativ niedriger Auflösung der Bilddaten für die gesamte Probe zu erhalten.

Das Verfahren des ersten Merkmals der vorliegenden Erfindung kann in Form eines Computerprogramms ausgeführt sein.

Gemäß einem zweiten Merkmal sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren der Telemikroskopie vor, welches die folgenden Schritte umfasst: Erhalten von Bilddaten für eine Probe, wobei das Verfahren gemäß dem ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung angewendet wird, und Speichern der Daten des digitalen Bilds mit hoher Auflösung und der Bilddaten für die Kopie mit niedriger Auflösung in einem Datenspeicher; Ermöglichen eines Zugriffs auf den Datenspeicher von einem Terminal aus; Übertragen der Daten für die Kopie mit niedriger Auflösung zum Terminal und Darstellen eines entsprechenden Bilds mit niedriger Auflösung auf einem Monitor; und in Reaktion auf eine Benutzerauswahl eines Bereichs des Bilds mit niedriger Auflösung mittels des Terminals Übertragen der zugehörigen Bilddaten mit hoher Auflösung für diesen Bereich vom Datenspeicher zum Terminal.

Der Terminal kann ein entfernter Terminal sein.

Das Verfahren kann den Schritt des Erfassens der gewählten Bereiche des Bilds mit niedriger Auflösung zum Überprüfen der Leistung einer das Verfahren ausführenden Person umfassen.

Gemäß einem dritten Merkmal sieht die vorliegende Erfindung eine Telemikroskopievorrichtung vor, umfassend ein Mikroskop, welches mit einer Hochleistungsobjektivlinse, einer Vorrichtung zur digitalen Bildgebung und einem motorisierten Objekttisch versehen ist, wobei die Vorrichtung derart ausgelegt ist, dass sie gesteuert werden kann, um unter Verwendung der Hochleistungsobjektivlinse digitale Bilddaten mit einer gewünschten hohen Auflösung zu erzielen, und ein Mittel zum Übertragen von Bilddaten zu einem Terminal bei der Verwendung und dies als Reaktion auf Anfragen von diesem aus; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart ausgelegt ist, dass sie gesteuert wird, um unter Verwendung der Hochleistungsobjektivlinse digitale Bilddaten von einer gesamten Probe auf einem auf dem Objekttisch platzierten Objektträger zu erhalten; und dadurch, dass die Vorrichtung ferner ein Bildbearbeitungsmittel zum Bearbeiteten der Daten des digitalen Bilds mit hoher Auflösung zum Erhalten einer Kopie mit niedriger Auflösung der Bilddaten der gesamten Probe umfasst.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur digitalen Bildgebung eine Digitalkamera, oder ansonsten eine analoge Videokamera, welche mit einer geeigneten Digitalisierungshardware versehen ist. Die Vorrichtung kann ein Mittel zum Bewegen der Objektivlinse des Mikroskops zum Vorsehen einer automatischen Fokussierung umfassen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine fortlaufende Reihe aufeinanderfolgender Bilder der Probe erhalten, indem das Sichtfeld der Objektivlinse des Mikroskops schrittweise über die Probe vorgeschoben wird und ein Bild jedes Sichtfelds erhalten wird. Die Objektivlinse wird gewählt, um eine Probe mit ausreichender Auflösung zu erhalten, und es wird eine ausreichende Zahl von Bildern erfasst und gespeichert, um die Probe auf dem Objekttisch abzudecken.

Die Vorrichtung kann zum Überprüfen der Leistung eines Benutzers ein Mittel zum Erfassen der abgefragten Bilddaten umfassen. Das Erfassungsmittel kann eine Datenspeicherscheibe, wie zum Beispiel eine Diskette sein.

Mit dem Wissen der Größe und Anzahl der Pixel des verwendeten Bildgebungsgerätes und der kalibrierten Vergrößerung des Objektivs des Mikroskops bewegt der Computer den Objekttisch derart, dass benachbarte Bilder in der zweidimensionalen Probenebene auf wirksame Weise fortlaufend sind und als ,Mosaikstein' in einer sehr großen zusammengesetzten virtuellen ,Bildmontage' betrachtet werden können.

Das oben genannte Merkmal und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden jetzt, ausschließlich beispielhaft detaillierter beschrieben, mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen, für die gilt:

1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch;

2 ist eine vollständige Navigationskarte einer Probe auf einem Objektträger, von der gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Bild angefertigt wurde; und

3 zeigt ein Merkmal der Ausführungsform in 1 detaillierter.

Mit Bezug zu den Figuren ist eine Biopsieprobe zur Analyse entnommen und auf einem Objektträger 10 in herkömmlicher Weise angeordnet. Der Probenobjektträger 10 ist auf einem motorisierten Objekttisch 11 eines Mikroskops 12 platziert, welches mit einer Kamera 13, typischerweise einer Digital-CCD-Kamera von diagnostischer Qualität mit hoher Auflösung – wenigstens 1024 × 1024 Pixel, 24 Bit Farbe ausgestattet ist. Der Objekttisch ist bezüglich der Brennachse des Objektivs in drei Dimensionen regelbar. Dies wird typischerweise mit einem Computer 16-gesteuerten, beweglichen Objekttisch 11 erreicht, könnte jedoch genauso gut auf unübliche Weise mit einem statischen Objekttisch und einem beweglichen Objektiv erreicht werden.

Die Objektivlinse 14 ist gemäß der maximal gewünschten Auflösung für die betreffende Aufgabe gewählt – typischerweise 10×, 20× oder 40×. Die vollständige Probe wird abgebildet, indem ein Bild eines ersten Felds (oder Bereichs der Probe) 20 erfasst wird, der Objekttisch zu einem benachbarten Feld 21 vorgeschoben wird, ein Bild dieses Felds erfasst wird, zu dem nächsten Feld 22 indiziert wird, usw. (was auch als Scannen bezeichnet wird). Die einzelnen Feldbilder 20, 21, 22 etc. werden auf der Platte als Teil einer einzelnen großen Datei gespeichert oder können digital komprimiert und als virtuelles Bild mit hoher Auflösung der ursprünglichen Probe auf dem Objektträger elektronisch gespeichert werden. Gleichzeitig wird eine dezimierte Kopie des sehr großen Bilds erzeugt, um eine Navigationskarte 30 mit geringer Auflösung zu bilden. Typischerweise ist die Anzahl der Pixel in der Karte mit geringer Auflösung 30 dieselbe wie diejenige in jedem der Originalbilder 20, 21, beispielsweise 1024 × 1024. Die Gesamtzeit für den Erhalt der Gesamtheit der Bilder mit hoher Auflösung liegt typischerweise bei ungefähr 5–20 Minuten, natürlich abhängig von dem zu scannenden Probenbereich und dem Sichtfeld der Objektivlinse.

Beim Scannen mit dem Hochleistungsobjektiv ist ein häufig anzutreffendes Problem, dass es schwierig ist, den motorisierten Objekttisch derart anzutreiben, dass er lotrecht zur optischen Achse des Mikroskops steht. In der Regel sind Objektträger nicht vollständig flach. Aus diesem Grund entsteht die Notwendigkeit, das Mikroskop beim Scannen der Probe periodisch zu refokussieren. Das Refokussieren verlängert die Dauer des Scannens signifikant. Dieses Problem kann bei der vorliegenden Erfindung mittels eines piezoelektrischen Antriebs oder einer anderen Bewegungsvorrichtung für die Objektivlinse überwunden werden, anstatt, dass die Bewegung des motorisierten Objekttisches bezüglich einer fixen Objektivlinse erforderlich ist.

Dies erfolgt, bevor der Gutachter hinzu gezogen wird, und so bleibt eine hohe Effizienz betreffend die Zeit des Gutachters erhalten.

In der Praxis wird die Entfernung, um die der Objekttisch zwischen jeder Bilderfassung bewegt werden muss, auf der Basis der bekannten Größe und Anzahl der Pixel in der Kamera und der kalibrierten Vergrößerung des Objektivs des Mikroskops berechnet. Der Objekttisch wird zu den Koordinaten des gewählten Anfangspunktes bewegt und das erste Bild wird erfasst. Das Bild wird komprimiert und auf der Platte gespeichert, und ein ,Mosaikstein' mit geringer Auflösung wird von diesem Bild angefertigt. Mit dem Wissen, woher dieses Mosaiksteinbild stammt, wird der Mosaikstein in eine Navigationskartenmatrix eingefügt und gespeichert. Der Objekttisch wird dann zu den nächsten Koordinaten vorgeschoben, und das nächste Bild wird erfasst.

Unter Verwendung einer Multithread-Software ist es möglich, die Dauer des Scanvorgangs zu optimieren, indem die Bildkomprimierung und Bildspeicherung sowie die Bewegung des Objekttischs und die Bilderfassung parallel erfolgen.

Der Objekttisch 11 und die CCD-Kamera 13 werden durch geeignete Hardware und Software des Servers 15 in einer im Allgemeinen üblichen Weise gesteuert.

Wie aus dem in 2 gezeigten Bild deutlich wird, kann eine Unregelmäßigkeit in der Beleuchtung der Probe zu einem gewissen Grad von Randschattierungen um jedes Feldbild führen. Falls erforderlich, kann das Bild mit hoher Auflösung digital bearbeitet werden, um diese Schattierungen zu entfernen. Man geht jedoch davon aus, dass Gutachter im Allgemeinen lieber ein „rohes" Bild sehen, aus Angst, es könnten wichtige Details verloren gehen, wenn das Bild exzessiv nachbearbeitet wird.

Die Navigationskarte 30 und die Gesamtheit der Bilder mit hoher Auflösung werden lokal im Computerspeicher in einem Computer oder Server 15 gespeichert. Bei einer typischen 20 × 50 mm Probe, wie in der Einführung beschrieben, würde eine solche Gesamtheit von Bildern mit hoher Auflösung bei 50–100facher digitaler Komprimierung ungefähr 1 GB Speicherplatz belegen. Typischerweise würde eine komprimierte Navigationskarte ungefähr 50 KB Speicherplatz belegen.

An dieser Stelle ist der Zugang zu dem Mikroskop nicht mehr erforderlich, und es kann für den nächsten Objektträger verwendet werden. Jetzt kann die Kommunikation zwischen dem lokalen Server 15 und dem Gutachter an einem entfernten Computer 16, auf welchem die geeignete Client-Software installiert ist, erfolgen. Die Kommunikation kann über einen zugehörigen Link, beispielsweise zu einem zentralen Fachdiagnosezentrum, oder durch andere geeignete Mittel, wie beispielsweise über das Internet, selbst zu einem tragbaren Computer des Gutachters erfolgen. Das System ist nicht auf eins-zu-eins Verbindungen beschränkt. Der Server kann so konfiguriert sein, dass der gleichzeitige Zugang mehrerer Clients unterstützt wird.

An seinem Client-Computer 16 erhält der Gutachter die ,Navigationskarte' 30 des gesamten Probenbildes mit niedriger Auflösung, von welcher aus er zu den Bildern mit hoher Auflösung Zugang hat. Da die komprimierte Navigationskarte relativ klein ist, kommt es während der Datenübertragung nur zu einer minimalen Verzögerung. In seiner einfachsten Form wird ein ursprüngliches Bild mit hoher Auflösung durch einfaches Anklicken oder eine andere Auswahl des geeigneten Bereichs in der Navigationskarte 30 abgefragt. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Gutachter jeden interessanten Bereich durch „Rubberbanding", d.h. einen Gummibandeffekt, eines rechteckigen Bereichs entweder auf der Navigationskartenanzeige des Clients oder sonst auf dem derzeit angezeigten Sichtfeld auswählen. Der Server extrahiert dann das entsprechende Bild mit hoher Auflösung aus einer sehr großen, komprimierten Datei, komprimiert dann die Ansicht dieses ausgewählten Bereichs und sendet sie zum Client-Computer 16.

Typischerweise verfügt der Gutachter über zwei Computermonitore, über den ersten Monitor 35, um die Navigationskarte 30 ständig anzuzeigen, und über den zweiten Monitor 36, um ein Bild mit hoher Auflösung 40 eines durch den Gutachter, beispielsweise mittels einer mit seinem Terminal verbundenen Maus, durch „Rubberbanding" eines gewünschten Bereichs aus der Karte 30 ausgewählten Bereichs 41 anzuzeigen. Der Server 15 sucht unmittelbar Zugang zu dem Bildspeicher und erstellt ein dem gewählten Bereich entsprechendes, komprimiertes Bild, für die Übertragung zu dem Client-Computer.

Innerhalb der Vergrößerungsgrenzen entspricht das vergrößerte Bild 40 auf dem zweiten Monitor 36 typischerweise der beim Scan-Verfahren verwendeten Vergrößerung, es könnte jedoch typischerweise ohne sichtbaren Verlust bei der Bildqualität digital auf bis zu ungefähr das Doppelte der Scan-Vergrößerung vergrößert werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der entfernte Gutachter in der Lage sein, die Navigationskarte neu zu konstruieren. Wird beispielsweise beim ersten Blick deutlich, dass 50% der Navigationskarte 30 gar nichts zeigen oder nicht relevant für die Diagnose sind, kann es den Gutachter stören, diesen Teil ständig auf dem ersten Bildschirm 35 angezeigt zu bekommen. Entsprechend kann der Gutachter den gewünschten Bereich mittels Rubberbanding auswählen und der Server konstruiert eine neue Navigationskarte und übermittelt diese zum Client-Computer. Die neue Navigationskarte kann dieselbe Auflösung aufweisen wie die ursprüngliche Karte oder kann, falls gewünscht, eine höhere Auflösung aufweisen.

Ein Vorteil des vorliegenden Systems besteht darin, dass die komplexe und speicherintensive Datenverarbeitung von dem Server 15 lokal beim Mikroskop ausgeführt wird, sodass nur die vom Gutachter abgefragten Bilddaten zu dem Computer 16 des Gutachters übertragen werden müssen. Diese Datenmenge ist vergleichsweise gering und kann daher schnell übertragen werden. Der Client-Computer 16 muss außer der Dekomprimierung und Anzeige der vom Server abgefragten Bilder keine komplexe Datenverarbeitung ausführen. Darüber hinaus kann der Server konfiguriert sein, um einen mehrfachen, gleichzeitigen Zugang zu den Daten zu ermöglichen, beispielsweise zum Zwecke einer mehrfachen Diagnose oder zu Schulungszwecken.

Bei der gezeigten bevorzugten Ausführungsform zeigt der zweite Monitor 36 auch kleine Miniaturbilder 45 zuvor untersuchter Bereiche detailliert als vergrößertes Bild 41 an. Diese Miniaturbilder 45 werden zeitweise lokal gespeichert, um auf Nachfrage des Gutachters eine rasche Abfrage zu erleichtern. Schließlich können die ursprünglichen Bilddaten, welche den Miniaturbildern entsprechen, einschließlich der Navigationskarte 30 zentral gespeichert werden und stellen einen Teil der Krankenakte des Patienten dar und können auch als eine Dokumentation 5 dienen, welche jene Bereiche des Objektträgers erfasst, die zuvor vom Gutachter untersucht wurden. Die verbleibenden Bilder mit hoher Auflösung auf dem Server können je nach Notwendigkeit gelöscht oder gespeichert werden. Dies zeigt einen weiteren Vorteil der vorliegenden Erfindung. Sie ist von ihrem Wesen her gut geeignet für eine effiziente Datennutzung und bietet einen nützlichen Kompromiss zwischen dem Speichern der vollständigen Daten und dem Nichtspeichern der Daten. Keine der vorhandenen dynamischen oder statischen Telemikroskopie-Techniken kann ein solches Merkmal ohne beträchtliche zusätzliche Modifikationen bieten.

Die Verwendung der vorliegenden Erfindung ermöglicht dem entfernten Gutachter nach Belieben den Zugang zu jedem Bereich des Objektträgers und ermöglicht ihm, die Vergrößerung nach Belieben zu steuern. Bei vielen Anwendungen ist dies genauso schnell wie die direkte Untersuchung des Objektträgers vor Ort.

Nachdem der Nutzen von zwei Bildschirmen beschrieben wurde, ist klar ersichtlich, dass dasselbe Resultat durch die Verwendung separater, virtueller Bildschirme oder Fenster in einem GUI-Betriebssystem auf demselben Bildschirm erreicht werden kann.

Die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung sind besonders geeignet für die Vielzahl von Gelegenheiten, bei denen eine unmittelbare Diagnose nicht erforderlich ist, und der wichtigste Vorteil liegt in der Beschleunigung dieser nicht dringenden Fälle. Die Notwendigkeit, mikroskopische Proben zwischen Krankenhäusern hin und her zu transportieren entfällt, was vorteilhaft ist, da Verzögerungen aufgrund des Transports der Proben sowie auch die mit dem Transport möglicherweise gefährlicher Proben einhergehenden Risiken verringert werden. Die Erfindung ist jedoch auch bei jenen Fällen potentiell nützlich, bei denen eine unmittelbare Diagnose erforderlich ist, beispielsweise wenn einem Patienten während einer untersuchenden Operation eine Gefrierschnittprobe entnommen wird. Dieses Merkmal ist besonders vorteilhaft in hochspezialisierten Bereichen der Medizin, in denen möglicherweise nur wenige geeignete erfahrene Kliniker vorhanden sind, welche sich in anderen Teilen der Welt befinden können, wenn eine Diagnose erforderlich ist.

Zusammengefasst überwindet die vorliegende Erfindung die genannten Beschränkungen der statischen Telemikroskopie ohne die in der dynamischen Telemikroskopie angetroffenen hohen Kosten. Die Kostenersparnis besteht jedoch vorwiegend in der Verringerung der Gutachterzeit. Dies ist essentiell, um die möglichen Vorteile für die Diagnosequalität in der Routine-Telepathologie etc. auszuschöpfen. Ferner kann das Scan-Verfahren leicht für die bedienerlose Stapelverarbeitung genutzt werden, bei der nicht nur ein Objektträger, sondern eine ganze Reihe von Objektträgern sequenziell gescannt werden.

Die Einfachheit des Vorsehens eines Mehrfachzugangs zum Server lässt die Erfindung zu einem geeigneten Instrument für Schulungszwecke sowie für die Bewertung und Garantie professioneller Qualität werden.

Die oben beschriebenen Methoden können als Instrument für Schulungszwecke sowie für die Bewertung und Garantie professioneller Qualität verwendet werden, indem die Vorrichtung mit einer Rückleitung versehen wird, über die die Vorrichtung Informationen über die vom Anwender gewählten Sichtfelder zurückleitet. Die Vorrichtung kann auch Mittel vorsehen, die einem Anwender ermöglichen, Kommentare einzufügen, um einem überwachenden Lehrer ein vollständiges Feedback über das Vorgehen des Anwenders zu bieten.

Bei einer solchen Anordnung ist es nicht erforderlich, tatsächliche Bilder zurückzusenden, sondern es ist ausreichend, die Grenzinformationen über die Grenzen des Felds im Referenzrahmen des virtuellen Großbildes zurückzusenden. Dies gilt, da der Lehrende Zugang zu einer exakten Kopie hat und die Rekonstruktion auf dem Server des Lehrenden erfolgen kann. Auf diesem Wege kann eine gesamte Diagnosesitzung in einer Datei zurückgesendet werden, welche leicht beispielsweise per E-Mail oder auf einer Diskette übermittelt werden kann.

Während bei dem oben genannten Beispiel der Bild-Anbieter (Lehrer) und der Bild-Überprüfer (Student) an verschiedenen Enden eines Lokalen Bereichsnetzwerks oder eines anderen Telekommunikationssystems sein können, stehen auch andere Möglichkeiten zur Verfügung. Beispielsweise könnte eine geeignete Datenspeichervorrichtung, wie beispielsweise eine CD-ROM sämtliche Bilddaten beinhalten und beim Laden in einen entsprechend konfigurierten PC ein auf Entfernung zugängliches System emulieren.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Erfassen von Bilddaten zur Verwendung in der Telemikroskopie, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

    Platzieren eines eine vorbereitete Probe enthaltenden Objektträgers (10) auf einem Objekttisch (11) eines Mikroskops (12), welches mit einer Hochleistungsobjektivlinse (14), einer Vorrichtung zur digitalen Bildgebung (13) und einem motorisierten Objekttisch (11) ausgestattet ist, und Abbilden der Probe unter Verwendung der Hochleistungsobjektivlinse (14), um Daten des digitalen Bilds mit hoher Auflösung für die Probe zu erhalten;

    dadurch gekennzeichnet, dass

    der Schritt des Abbildens der Probe unter Verwendung der Hochleistungsobjektivlinse (14) die gesamte Probe abbildet, und dadurch, dass das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst:

    digitales Bearbeiten der digitalen Bilddaten mit hoher Auflösung, um eine Kopie mit relativ niedriger Auflösung (30) der Bilddaten für die gesamte Probe zu erhalten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend:

    Speichern der Bilddaten mit hoher Auflösung und der Kopie der Bilddaten mit niedriger Auflösung in einem Datenspeicher.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Verfahren während des Abbildens ferner das periodische Refokussieren des Mikroskops (12) durch Bewegen der Objektivlinse (14) bezüglich des Objektträgers (10) umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Schritt des Abbildens der Probe das Erhalten einer kontinuierlichen Abfolge aufeinanderfolgender Bilder der Probe durch schrittweises Vorrücken des Sichtfelds der Hochleistungsobjektivlinse (14) des Mikroskops (12) über die Probe und durch Aufnehmen eines Bilds jedes Sichtfelds umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, welches ferner das Bearbeiten der für jedes Bild jedes Sichtfelds erfassten Bilddaten sowie das Speichern der bearbeiteten Daten in einem oder dem Datenspeicher umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bearbeiten einen oder mehrere der folgenden Schritte umfasst: digitale Bildkomprimierung und Bearbeiten zum Entfernen von Randschattierungen um jedes Bild jedes Sichtfelds herum.
  7. Verfahren der Telemikroskopie, umfassend die folgenden Schritte:

    Erhalten von Bilddaten für eine Probe, wobei ein Verfahren nach Anspruch 2 angewendet wird;

    Ermöglichen eines Zugriffs auf den Datenspeicher von einem Terminal (16) aus;

    Übertragen der Daten für die Kopie mit niedriger Auflösung (30) zum Terminal (16) und Darstellen eines entsprechenden Bilds mit niedriger Auflösung auf einem Monitor (35); und

    in Reaktion auf eine Benutzerauswahl eines Bereichs des Bilds mit niedriger Auflösung mittels des Terminals (16), Übertragen der zugehörigen Bilddaten mit hoher Auflösung für diesen Bereich vom Datenspeicher zum Terminal (16).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Benutzerauswahl durch Auswählen eines Bereichs des auf einem Monitor des Terminals (16) dargestellten Bilds mit niedriger Auflösung erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, welches ferner den Schritt des Erfassens der gewählten Bereiche des Bilds mit niedriger Auflösung zum Überprüfen der Leistung einer das Verfahren ausführenden Person umfasst.
  10. Telemikroskopievorrichtung, umfassend ein Mikroskop (12), welches mit einer Hochleistungsobjektivlinse (14), einer Vorrichtung zur digitalen Bildgebung (13) und einem motorisierten Objekttisch (11) versehen ist, wobei die Vorrichtung derart ausgelegt ist, dass sie gesteuert werden kann, um unter Verwendung der Hochleistungsobjektivlinse (14) digitale Bilddaten mit einer gewünschten hohen Auflösung zu erzielen, und ein Mittel zum Übertragen von Bilddaten zu einem Terminal (16) im Gebrauch als Reaktion auf Anfragen von diesem aus; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart ausgelegt ist, dass sie gesteuert wird, um unter Verwendung der Hochleistungsobjektivlinse (14) digitale Bilddaten von einer gesamten Probe auf einem auf dem Objekttisch (11) platzierten Objektträger (12) zu erhalten; und dadurch, dass die Vorrichtung ferner ein Bildbearbeitungsmittel zum Bearbeiteten der Daten des Bilds mit hoher Auflösung zum Erhalten einer Kopie mit niedriger Auflösung (30) der Bilddaten der gesamten Probe umfasst.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung zur digitalen Bildgebung eine Digitalkamera ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, welche ein Mittel zum Bewegen einer Objektivlinse (14) des Mikroskops (12) zum Vorsehen einer automatischen Fokussierung umfasst.
  13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10, 11 oder 12, welche zum Überprüfen der Leistung eines Benutzers ein Mittel zum Erfassen der abgefragten Bilddaten umfasst.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Erfassungsmittel eine Datenspeicherscheibe, wie zum Beispiel eine Diskette, ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, welche ferner ein Speichermittel zum Speichern der Daten des Bilds mit hoher Auflösung und der Kopie mit niedriger Auflösung (30) der Bilddaten umfasst.
  16. Computerlesbares Medium, welches ein Computerprogramm zum Ausführen eines Verfahrens zum Erfassen von Bilddaten nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder zum Ausführen eines Verfahrens der Telemikroskopie nach einem der Ansprüche 7 bis 9 umfasst.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






IPC
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