在数字病理和生命科学的研究中,切片扫描仪已成为实现组织样本数字化的关键工具。所谓“切片扫描层数",其实指的是扫描仪在扫描玻璃切片时,在垂直方向(Z轴)上拍摄的图像层数。这些层数可以提供不同焦深的图像,有助于获得更加清晰、立体的信息,也常用于三维重建或深度学习应用。
一、扫描层数的基本原理
切片扫描层数,来源于“Z-stack扫描"技术。玻璃切片虽然看似二维,但由于样本厚度不一致,加上组织结构复杂,有时候单层聚焦难以涵盖所有重要细节。为此,扫描仪会以设定的步长(比如每次上下移动0.5微米)在垂直方向逐层移动焦点,每一层聚焦拍摄一张图像,从而构建出一个具有深度信息的图像组,这就是“Z层扫描"。
例如:
设置的扫描厚度为5微米;
步长为0.5微米;
那么一共拍摄了11张图像;
这就表示扫描层数为11。
二、扫描层数怎么看——从设备和软件角度
1. 在扫描仪操作界面中查看
不同品牌的切片扫描仪在进行Z-stack扫描时,一般会在操作界面提供扫描参数的设置与显示。例如:
设置Z-stack时,会显示总厚度和步长;
设备会自动计算出总层数(Total Layers);
部分设备在扫描完毕后,图像信息栏中会显示“扫描层数"或“Z-layers"字段。
2. 在图像浏览软件中查看
完成扫描后,用户可以通过专业图像浏览或分析软件查看切片的图层信息。这些软件通常支持Z轴浏览,即在不同聚焦层之间进行切换。
常见软件包括:
CaseViewer(用于3DHISTECH);
NDP.view2(用于Hamamatsu);
ImageScope(用于Leica Aperio);
Motic DSAssistant(用于Motic EasyScan);
QuPath 或 ImageJ(适用于通用格式);
进入图像后,在“图像属性"、“图层导航器"或右下角的Z轴滚动栏中,都可以查看当前总层数和当前位置。例如,滚动条显示为“Layer 5 of 11",即第5层,共11层。
3. 查看图像文件结构
数字切片的文件格式如 .ndpi、.svs、.czi、.tif 等,许多支持多层嵌套。可以使用以下方法判断层数:
打开切片文件时,图像查看器会识别是否为Z-stack图像;
某些软件能显示每一层的缩略图;
如果将切片图像导出为图像序列(如一层一张TIFF图),文件数量就是扫描层数。
三、为什么要关注扫描层数
获取清晰图像:不同组织深度的细节可能不在同一焦平面上,使用多层图像可以解决聚焦不清的问题。
辅助三维重建:某些软件可以将Z-stack图像用于3D建模,尤其适合神经元追踪、血管结构重构等。
提高AI识别准确率:AI模型在训练和识别过程中,使用多层图像能获取更全面的特征。
四、注意事项和建议
不是所有设备都支持Z-stack:部分低端或老型号扫描仪只能进行单层扫描。
扫描层数过多数据量庞大:层数多意味着数据量增大,存储和处理成本更高。应根据实际需求设定。
扫描前需根据组织厚度设定合适参数:厚组织建议扫描多层,薄切片可以选择单层或少层。
五、实际操作建议
扫描前规划参数:
判断是否需要Z-stack;
设定好Z方向总厚度和每层步长;
软件会自动显示预计层数。
查看图像时切换层数:
利用滚轮、滑条或“上一层/下一层"按钮,切换层面;
检查目标区域在不同层上的聚焦情况。
导出图像时保留层信息:
若需分析或备份,应选择导出Z-stack图像序列而非单层合成图。
六、总结
切片扫描中的“层数",本质上是数字化图像获取在Z轴方向上的延伸,是现代数字病理中获取立体清晰图像的重要手段。用户可以通过设备界面、专业软件、图像导出等方式查看扫描层数,从而掌握切片的完整图像信息。在应用中合理设定层数、科学使用Z-stack功能,不仅能提升图像质量,也能为后续的临床分析、科研研究、AI开发打下坚实基础。
