现代病理学显微镜的主要问题是它需要染色方面的专业知识才能看到组织的结构和组成。虽然有使用中红外成像来创建虚拟组织染色的解决方案，但许多光学成像组件吸收红外光，这使得这种类型的成像与现代显微镜和研究/临床设置不兼容。 Martin Schnell 和他的团队创建了一种红外光学混合方法，该方法结合光学成像和组织的红外吸收来确定组织的成分和结构。他们能够证明，这种新的红外光学混合方法的性能优于最先进的红外显微镜，它可以提供微观尺度上未染色组织的图像，并根据这些图像产生计算生成的组织染色。 Adimec 的 gentificTM High Full Well 相机 (Q-2HFW) 用于提供组织的数字图像，在上图中，您可以看到相机（标记为 CMOS）在 IR-OH 设置中的使用位置显微镜。

Adimec 与 Martin Schnell 讨论了他的论文“通过红外光学混合显微镜进行全数字组织病理学”以及他使用 Q-2HFW 经历的过程。

  1. 您在哪里看到 IR-OH 工具的使用为显微镜带来了更多可能性？

红外显微镜（IR 显微镜）最终将进入临床环境，我们希望显微镜成为 IR-OH 显微镜。这样做的原因是因为我们想减少病理学家的工作量。传统的红外探测器不易运行，因为这些探测器的组件会吸收红外光。在诊所中拥有具有红外功能的光学显微镜可以让用户更轻松地观察组织的形态和生物化学水平。

  1. 与染色相比，您认为使用 IR-OH 有哪些优势？数字组织病理学的优势。

当组织中存在癌症时，组织形态会发生变化，而这些变化正是我们想要轻松识别的。一个多世纪以来，染料一直用于观察组织形态。然而，我们认为染色是一种古老的技术，需要被取代。染色需要大量的培训和时间，并且在组织染色时很容易使用太少或太多的染料。这会使观察组织形态的变化变得更加困难。通过红外成像，我们可以观察组织生化的变化以及组织中红外频率的变化。由于不同的组织具有不同的频率，因此可以更好地可视化组织形态的变化。

使用IR-OH混合显微镜，我们可以同时观察组织形态的变化和组织生化的变化，从而获得更准确的组织样本图像。我们使用的技术是对组织的特定振动频率进行成像。我们将以 600 Hz 的频率拍摄 5000 帧，然后拍摄其中的 4 帧，将它们解调为该特定频率的一幅图像。我们在一定频率范围内进行此操作，并慢慢形成覆盖一定频率范围的组织的完整图像。

  1. 您是否考虑过其他光学相机？为什么选择 Adimec Q-2HFW？

我是从 Adimec 博客文章中对麻省理工学院教授的采访中了解到 Q-2HFW 的。

我们知道我们需要一台具有全像素的相机，但我们看到的其他相机的信噪比最终非常糟糕。有一些相机满足我们需要的要求，但它们只能流式传输到内部存储器，而我们需要能够将图像从相机流式传输到计算机并实时处理，这就是我们去的原因与 Q-2HFW 一起。我们不间断地运行相机 7 天，最终需要处理 1000 TB 的数据，这就是为什么我们需要能够实时流式传输到计算机的原因。

  1. 我们能否进一步解释为什么普通光学成像组件吸收红外光会使中红外光与现代光学显微镜和几乎所有生物医学研究和临床工作流程不兼容？

IR-OH 成像的想法自 2010 年以来就已提出，但人们认为特征噪声不够强。成像过程需要非常明亮的光源，而使用其他相机时，像素会变得过于饱和。通过 Q-2HFW，我们能够实现这种成像，因为即使有直射光照射到相机上，由于像素较深，传感器也不可能过度饱和。此外，我们并没有损失图像质量。我们买了我能找到的最亮的 LED 灯泡，而且我们不能让相机饱和，这是我们流程的关键。

  1. Adimec 石英相机特有的哪些内部固件/软件功能有助于显微成像？

在内部硬件方面，我们只是使用原始帧，没有进行任何扁平化或类似的操作。然而，我们确实在相机上使用了外部触发。

  1. 您如何看待这项技术的发展并被病理学界更多地采用？

IR-OH 与研究和临床病理学实践兼容，并且可以为当今使用的常见基于染色的方法提供更便宜的替代方案。在临床环境中，他们主要使用光学显微镜。这些光学显微镜只能看到组织的形态，但随着 IR-OH 显微镜的引入，诊所将能够研究组织的形态和生化成分。除了在临床环境中提供这种组织成像的新方法之外，这种方法更容易应用，从而减少时间和劳动力。 IR-OH 方法可以改变研究和临床病理学家处理、成像和理解组织成分和结构的方式。

这篇论文发表在《美国国家科学院院刊》上。 Martin Schnell 使用 Adimec Q-2WFW-CXP 相机来实现本文的研究。 2 兆像素 CoaXPress 相机 (Q-2HFW-CXP) 基于 12 微米像素，分辨率高达 550 fps，分辨率为 1440×1440。其全局快门 CMOS 图像传感器经过优化，可实现最大的全井性能，从而可以捕获明亮场景中非常小的信号变化。与当今可用的其他高帧速 CMOS 传感器技术（参考：20 kel 全阱）相比，Q2HFW 每像素超过 200 万个电子的全阱容量 (FWC) 非常独特，高出约 100 倍，提供独特的 SNR 性能高达 63 分贝。该相机是由 FP7 资助的 CAReIOCA 联盟的一部分开发的。

Martin Schnell 撰写的文章可以在这里查看：https://www.pnas.org/content/117/7/3388

Source: High Full Well Imaging Supports Stain-Free Tissue Microscopy In Pathology