數字切片掃描儀的定位系統，是實現高精度自動化掃描的關鍵技術之一。它的主要功能是在掃描過程中準確識別、對齊并定位切片的位置與焦平面，確保整個組織樣本被完整、清晰、無偏移地數字化成像。定位系統的性能直接決定了掃描速度、圖像質量與設備的智能化水平，因此是數字切片掃描儀設計中最核心的部分之一。

一、定位系統的作用

數字切片掃描儀的定位系統承擔三個主要任務：

切片識別與坐標定位

掃描儀通常一次可裝載幾十到上百張切片。定位系統首先要識別每張切片的載玻片位置、編號標簽和組織區域的邊界，確定掃描范圍。

自動對焦與焦平面跟蹤

由于切片厚度不均，掃描儀必須不斷調整焦點。定位系統會實時檢測焦距并自動補償，確保每一幀圖像都處于最清晰的焦平面。

掃描路徑與圖像拼接對準

定位系統還需控制載物臺的移動路徑，使每次相鄰拍攝區域無縫銜接，不出現錯位或重復掃描區域。

簡言之，它讓“掃描”從手工調整變成了全自動、精準的過程。

二、定位系統的組成

數字切片掃描儀的定位系統一般包括以下幾個核心部件：

載物臺定位裝置

通常使用高精度電動平移臺（XY軸）和電動調焦臺（Z軸）。

XY軸控制掃描路徑的移動；

Z軸負責焦距變化的調整。

這些部件通過光柵尺或編碼器反饋位置，實現亞微米級精度控制。

條碼識別與圖像識別模塊

切片標簽（通常帶有條碼或二維碼）被自動識別，用于區分樣本編號。

同時，低倍預覽鏡頭拍攝切片輪廓，系統利用圖像識別算法（如邊緣檢測、形態學分析）確定組織區域。

對焦與高度檢測模塊

包括激光三角測距傳感器或圖像對比算法：

激光對焦方式速度快、精度高；

圖像對比對焦則通過計算圖像清晰度判斷最佳焦點。

高端系統會在整個掃描過程中動態追蹤焦平面。

校準與控制單元

這是定位系統的大腦。它根據反饋信號控制電機移動、調整焦距，并與成像模塊同步工作。部分系統配有溫度補償與震動校正功能。

三、工作原理

數字切片掃描儀的定位系統大致工作流程如下：

切片加載識別

掃描儀自動讀取切片托盤，定位每張玻片的坐標與編號。

低倍預掃描（預覽模式）

通過2x或4x鏡頭快速拍攝切片全貌，系統分析組織分布并自動繪制掃描區域邊界。

自動對焦

定位系統檢測切片不同區域的高度差，建立焦平面模型（Focus Map），記錄每個區域的最佳對焦點。

逐行掃描

載物臺按設定路徑移動。每移動一個視野，系統會參考焦平面模型進行實時自動對焦。

圖像拼接與校正

系統依據定位坐標精確拼接圖像，確保無縫對齊。若檢測到位置誤差，會通過軟件算法自動修正。

四、常見定位技術類型

光學定位技術

通過光學傳感器或激光測距實現快速對焦與高度檢測，精度高、速度快，適合大批量掃描。

機械編碼定位

依賴步進電機與編碼器反饋，成本低但速度相對較慢，多用于中端設備。

圖像識別定位

通過實時圖像分析定位組織區域和焦點，具有自適應能力，尤其適合形態復雜的病理樣本。

混合式定位系統

高端數字切片掃描儀（如Leica GT450或Hamamatsu NanoZoomer系列）多采用激光+圖像雙模式定位，實現高精度與高速度兼顧。

五、定位系統的重要性

定位系統是數字切片掃描儀能否實現高精度、無失焦、快速成像的關鍵。

若定位精度不足，會出現圖像拼接錯位或模糊。

若對焦算法不穩定，會導致部分區域清晰、部分模糊。

若載物臺運動不均勻，則會影響掃描效率與壽命。

因此，定位系統的性能直接決定整個掃描系統的圖像質量和運行穩定性。

六、發展方向

未來的數字切片掃描儀定位系統將更加智能化和自動化，發展趨勢包括：

AI智能定位

通過深度學習識別組織區域與焦點，減少對傳統傳感器的依賴。

多點實時對焦

同時監測多個焦點位置，實現三維動態聚焦。

環境自適應系統

自動補償溫度變化、震動偏差，提高長期穩定性。

云端遠程校準

定位系統參數可遠程優化，實現跨設備精度統一。

七、總結

數字切片掃描儀的定位系統是整機的“眼睛”和“大腦”，它負責識別、定位、對焦和對齊，是實現全自動高質量掃描的技術核心。一個優秀的定位系統不僅保證掃描的清晰度與速度，還為后續AI分析和遠程病理診斷提供可靠的數據基礎。