全自動切片掃描系統（Whole Slide Imaging System WSI）是一種將傳統顯微鏡觀察數字化的先進設備，它通過高精度光學成像和自動化控制系統，將病理或生物組織切片完整掃描成高分辨率數字圖像。

一、系統組成

全自動切片掃描系統通常由以下幾部分組成：

光學顯微成像系統

系統核心是高性能顯微鏡光路，通常采用無限遠光學系統、平場消色差物鏡，支持從2x到40x或60x的放大倍率。高端設備還配備熒光成像模塊，可實現多通道成像。

自動化掃描平臺

掃描平臺能夠自動加載、移動和對焦切片。它配備精密電動載物臺，可以根據預設的掃描范圍自動移動，確保整張切片無遺漏掃描。

數字成像系統（相機）

使用高分辨率工業級CCD或CMOS相機捕捉圖像，分辨率可達0.25μm/像素甚至更高，確保病理細節清晰可見。

自動對焦與光強控制模塊

自動對焦系統通過激光或圖像算法實時調整焦平面，以適應切片厚度變化。光強控制系統則根據不同組織密度自動調節亮度，避免過曝或欠曝。

圖像拼接與處理軟件

掃描儀將數百甚至上千張高分辨率微圖像通過算法拼接成一張完整的數字切片。軟件還會進行顏色校正、平場校正、去噪與壓縮處理。

數據存儲與管理系統

掃描完成的切片通常體積較大（單張可達數GB），系統會使用高效壓縮格式（如SVS、NDPI、CZI）保存，并與數據庫或LIS系統對接。

二、工作原理

全自動切片掃描系統的工作過程可以概括為“載片—聚焦—掃描—拼接—輸出”五個階段。

載片：操作人員將制作好的玻片放入掃描托盤中。高端型號支持批量上載，可一次裝載幾十甚至上百張切片。

識別與定位：系統自動識別玻片標簽并檢測切片區域邊界，確定掃描范圍。

自動對焦：在掃描前或掃描過程中，設備實時檢測焦點，保證每個視場的清晰度。

逐行掃描成像：顯微鏡在設定的放大倍率下逐行移動拍攝，生成多個局部高分辨率圖像。

圖像拼接與輸出：軟件自動將圖像拼接成完整的數字切片，并生成可縮放瀏覽的虛擬顯微圖像。

三、應用領域

病理學診斷

病理醫生可通過數字切片在電腦屏幕上進行放大、縮小、標注與測量，實現遠程會診與病理教學。

與AI圖像分析結合后，可自動識別癌細胞、病灶區域，提高診斷效率。

科研與教學

研究人員可對組織樣本進行長期保存與比較，學生也能通過電子平臺在線學習，不必反復使用實體切片。

制藥與毒理實驗

在藥物研發中，切片掃描用于分析動物組織病變與藥物作用效果。

數字病理與AI分析

通過深度學習算法對切片圖像進行自動分割與分類，輔助醫生進行定量診斷，如腫瘤檢測、組織類型識別等。

四、技術優勢

高通量與自動化：可一次掃描大量切片，自動對焦、自動曝光，大大節省人工操作時間。

圖像質量高：高分辨率成像與精準對焦，能清晰還原細胞與組織結構。

遠程與共享：數字切片可通過網絡共享，實現異地閱片和多方會診。

可重復分析：保存的數字切片可重復使用、再分析，不受時間與環境影響。

AI兼容性強：為人工智能病理分析提供標準化、高質量的輸入數據。

五、常見品牌與型號

目前主流全自動切片掃描系統品牌包括：

Leica（徠卡）：Aperio GT450、AT2 等，速度快、成像精度高。

Hamamatsu（濱松）：NanoZoomer 系列，廣泛用于科研與病理分析。

Olympus（奧林巴斯）：VS200 系列，支持多光譜與熒光掃描。

3DHISTECH（匈牙利）：Pannoramic 系列，以高通量著稱。

UNION Biotech（優納）：國產代表，支持智能批量掃描和云平臺分析。

六、存在問題與發展趨勢

盡管全自動切片掃描系統已廣泛應用，但仍存在一些挑戰：

數據體積龐大：存儲與傳輸成本高。

標準化問題：不同廠家格式不兼容，數據交換受限。

AI算法依賴性強：自動診斷仍需醫生復核。

未來的發展方向包括：

更高分辨率與掃描速度；

多模態融合（光學+熒光+紅外）；

AI輔助診斷系統的全面集成；

云端數字病理平臺建設。

七、總結

全自動切片掃描系統是連接傳統顯微觀察與數字醫學的重要橋梁。它將組織切片數字化，使病理診斷、科研分析、教學與AI智能應用進入高效、精準的新時代。