안녕하세요 여러분. 제가 한동안 함께하려고 했던 심층 분석에 오신 것을 환영합니다. 떠오르는 것에 대해 이야기 해 봅시다매주연구실 관리자, 조직 공학자, 심지어 연구를 시작하는 학부생까지: 명시야 슬라이드 스캐너가 실제로 캡처할 수 있는 실제 세부 수준은 어느 정도입니까? 맹세하기 때문에 저는 이 대화를 여러 번 했습니다. 어떤 사람은 "오, 브라이트필드는 보고서용으로 흐릿한 저해상도 이미지만 찍는군요"라고 말하고 다음으로 제가 아는 것은 디지털 슬라이드가 연구 데이터 세트에 적합하지 않기 때문에 좌절감을 느끼는 것입니다. 그리고 명시야 슬라이드 스캐너 공급업체에서 일하는 사람으로서 제가 말씀드리고 싶은 것은, 내부에는 대부분의 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 더 많은 일이 일어나고 있다는 것입니다. 전문 용어를 사용하지 않고 이 기계가 무엇을 할 수 있는지(그리고 할 수 없는지)에 대해 실제 이야기를 나누겠습니다.
먼저, 여기에 처음 오신 분들을 위해 명시야 슬라이드 스캐너가 무엇인지부터 명확하게 살펴보겠습니다. 빛나는 마커를 포착하는 형광 스캐너와 달리 명시야 스캐너는 표준 광학 현미경과 동일한 방식으로 작동합니다. 염색된 샘플(조직학의 경우 H&E, 혈액 도말의 경우 Giemsa, 미생물학의 경우 그람 염색)에 백색광을 비추고 투과된 빛을 캡처하여 디지털 이미지를 생성합니다. 지금 쇼핑 중이라면 "현미경 슬라이드 스캐너" 또는 "자동 슬라이드 스캐너"와 같은 용어를 본 적이 있을 것입니다. 그렇습니다. 모두 같은 계열에 속합니다. 자동 슬라이드는 수십 개의 슬라이드를 한 번에 로드할 수 있어 매번 수동으로 스테이지를 조정할 필요 없이 바쁜 실험실의 판도를 바꿀 수 있습니다. 이것이 바로 [저희 회사 이름]의 고객 대부분이 대규모 조직학 실험실용 명시야 스캐너를 신뢰하는 이유입니다. 효율성 + 디테일이 게임의 이름입니다.
이제 가장 큰 질문은 세부 사항입니다. 해결의 기본부터 시작하겠습니다. 왜냐하면 모든 사람들이 그것에 집중하고 있기 때문입니다. 그러나 그것이 중요한 유일한 것은 아닙니다. 해상도는 일반적으로 인치당 픽셀(PPI) 또는 밀리미터당 라인 쌍(lp/mm)으로 측정되며 명시야 스캐너의 경우 임상 및 연구 작업에 적합한 지점은 일반적으로 슬라이드당 200,000~1.2기가픽셀입니다. 잠깐, 그것을 관점에서 생각해 봅시다. 표준 35mm 사진은 약 20 메가픽셀이므로 기가픽셀은 그 50배입니다. 즉, 좋은 명시야 스캐너의 단일 슬라이드 스캔은 모든 작은 가장자리와 얼룩 변형이 포함된 조직 샘플의 초고해상도 사진과 같습니다.
그러나 여기에는 대부분의 사람들이 이해하지 못하는 부분이 있습니다. 해결만으로는 전체 내용을 알 수 없습니다. 대물렌즈에는 NA(개구수)라는 것이 있는데, 이것은 미세하고 의미 있는 디테일을 포착하는 데 훨씬 더 중요합니다. NA는 렌즈가 얼마나 많은 빛을 모을 수 있는지를 측정하며, NA가 높을수록 더 작고 미묘한 구조를 볼 수 있음을 의미합니다. 예를 들어 NA가 0.75인 40x 대물렌즈는 개별 미토콘드리아나 핵의 가장자리와 같은 작은 세포 특징을 포착할 수 있는 반면, NA가 0.5인 20x 대물렌즈는 전체 조직 구조를 관찰하는 데 적합하지만 이러한 작은 세부 사항은 놓칠 수 있습니다. 이를 고해상도 센서와 결합하면 흐릿한 큰 그림이 아닌 스캔을 얻을 수 있습니다. 디지털 병리학 AI, 세포 수 정량화, 심지어 몇 년 후 돌아가서 결과를 확인하는 데에도 사용할 수 있습니다.
실제 사용 사례에 대해 이야기해 보겠습니다. 왜냐하면 세부 사항이 실제로 중요한 부분이기 때문입니다. 명시야 스캐너의 가장 큰 사용 사례인 조직학을 살펴보겠습니다. 병리학자가 생검 슬라이드를 볼 때 유사분열 수치(암 진단에 매우 중요한 세포 분열) 또는 건강한 조직과 질병에 걸린 조직 사이의 경계 등을 확인해야 합니다. 세부 묘사가 낮은 스캔을 사용하면 작은 유사분열 모양이 흐릿한 점처럼 보이지만 우수한 명시야 스캐너는 이를 명확하고 뚜렷한 구조로 캡처합니다. 실제 슬라이드로 돌아가지 않고도 확대하고 개수를 셀 수도 있습니다. 또 다른 예: 그람 염색을 수행하는 미생물학 실험실. 그들은 세포벽의 두께와 얼룩을 흡수하는 방식에 따라 그람 양성균과 그람 음성균의 차이를 구분해야 합니다. 미묘한 색상 차이와 세포 모양을 캡처할 수 있는 스캔은 하루 종일 현미경을 통해 볼 필요 없이 디지털 방식으로 식별할 수 있음을 의미합니다.
이제 많은 연구실에서 공통적으로 겪고 있는 문제점을 해결해 보겠습니다. 모든 명시야 스캐너가 동일하게 제작되는 것은 아닙니다. 나는 10배 확대만 할 수 있고 0.5 NA를 넘을 수 없는 쓰레기 광학 장치를 갖춘 값싼 "슬라이드 스캐너"를 본 적이 있습니다. 프리젠테이션에서 티슈 슬라이드를 보여주는 데는 괜찮을 수 있지만 실제 작업을 수행하는 경우에는 쓸모가 없습니다. 그렇기 때문에 Brightfield Slide Scanner EScan-1200과 같은 명시야 스캐너에 대해 이야기할 때 우리는 이 스캐너가 높은 NA 대물렌즈를 사용하고 1.2기가픽셀 센서를 갖추고 있으며 한 번에 최대 120개의 슬라이드를 스캔할 수 있다는 점을 강조합니다. 거기에서 얻는 세부 사항은 임상적으로 관련이 있습니다. 병리학자들은 2차 진단을 위해 EScan-1200 스캔을 사용해왔는데, 그 전에는 사람들이 명시야 디지털 스캔이 임상용 물리적 슬라이드를 견딜 수 없다고 생각했기 때문에 이는 큰 의미가 있습니다.
잠깐, 명시야와 형광도 대조해 볼까요. 제가 많이 받는 또 다른 질문이거든요. 형광 스캐너(예: 다중 채널 형광 슬라이드 스캐너 또는 연구 등급 형광 슬라이드 스캐너)는 빛나는 마커를 보는 면역형광 또는 FISH와 같은 작업에 매우 적합합니다. 그러나 단점도 있습니다. 한 번에 몇 가지 색상만 볼 수 있고 형광 염색은 비용이 더 많이 들고 시간이 지남에 따라 신호가 약해집니다. 반면에 Brightfield는 훨씬 저렴하고 영구적인 얼룩을 사용하며 한 번의 스캔으로 전체 색상 범위를 볼 수 있습니다. 명시야의 세부 수준은 특정 마커의 형광만큼 높지 않을 수 있지만 일반적인 조직 구조, 세포 형태 및 일상적인 염색의 경우 명시야 스캔은 대부분의 실험실에서 더 유용한 세부 정보를 캡처합니다. 이것이 바로 우리가 작업하는 연구실의 80%가 형광 추가를 고려하기도 전에 명시야 스캐너를 사용하기 시작하는 이유입니다.
이제 좋은 명시야 스캐너의 핵심에 대해 알아봅시다.~할 수 있다예상하지 못했던 것을 포착하세요. 첫째, 세포 내 세부 사항: 높은 NA 100x 오일 침지 대물렌즈를 사용하면 핵 내부의 핵소체나 세포 내의 개별 작은 구조와 같은 것을 포착할 수 있습니다. 하지만 여기서는 주의해야 합니다. 슬라이드를 100x로 스캔하면 시간이 훨씬 더 오래 걸리고 훨씬 더 많은 저장 공간을 사용합니다(100x로 단일 슬라이드 스캔은 20x로 1GB인 데 비해 10GB가 될 수 있음). 따라서 모든 샘플에 대해 이것이 필요하지는 않습니다. 특정 세포 기능에 대해 연구할 때 사용됩니다. 또 다른 점은 미묘한 얼룩 변화입니다. H&E 염색은 매우 흔한데, 헤마톡실린은 핵을 파란색으로 염색하고 에오신은 세포질을 분홍색으로 염색합니다. 좋은 스캐너는 밝은 분홍색과 진한 분홍색, 옅은 파란색과 진한 파란색 사이의 차이를 포착할 수 있는데, 이는 종양 등급을 매기는 데 중요합니다. 나쁜 스캐너는 이러한 것들을 씻어내서 전체 슬라이드가 음소거된 회색-분홍색처럼 보이게 만듭니다.
그리고 일관성에 대해서도 이야기해 봅시다. 그것은 사람들이 간과하는 세부 사항의 큰 부분입니다. 일반 현미경으로 보면 빛을 조절할 때마다 초점이 조금씩 달라집니다. 명시야 슬라이드 스캐너는 모든 슬라이드, 스캔마다 보정됩니다. 따라서 동일한 슬라이드를 세 번 스캔하면 밝기, 초점 또는 색상의 변화 없이 거의 동일한 이미지를 얻을 수 있습니다. 이는 연구를 위한 염색 강도를 정량화하는 것과 같은 작업에 매우 중요합니다. 스캔이 일관되지 않으면 데이터를 신뢰할 수 없게 됩니다. 기본 [현미경 슬라이드 스캐너]부터 최고급 자동 모델까지 당사의 모든 스캐너는 사전 보정된 상태로 제공되며, 세부 사항이 시간이 지나도 일관되게 유지되는지 확인하기 위해 연간 보정 점검을 제공합니다.
잠깐, 일반적인 통념을 살펴보겠습니다. 사람들은 디지털 스캔이 실제 슬라이드에 비해 세부 정보가 부족하다고 생각합니다. 일상적으로 사용하는 경우에는 전혀 사실이 아닙니다. 고품질 명시야 스캐너는 인간의 눈이 현미경을 통해 볼 수 있는 모든 세부 사항과 그 이상을 캡처합니다. 왜냐하면 실제 접안 렌즈를 사용하는 것보다 디지털 방식으로 더 확대할 수 있기 때문입니다. 실제 슬라이드가 필요할 수 있는 유일한 경우는 최고의 해상도가 필요한 초고배율 연구와 같은 작업이지만, 임상 및 연구 작업의 99%에는 우수한 명시야 스캐너의 디지털 스캔이면 충분합니다. 저는 현재 일상 업무에 EScan-1200의 디지털 스캔만 사용하고 있는 병리학자 12명과 이야기를 나눴는데 그들은 실제 슬라이드와 차이를 구분할 수 없다고 말했습니다.
이제 세부 수준에 영향을 미치는 요소에 대해 알아보고 구매할 때 무엇을 찾아야 하는지 알 수 있습니다. 첫째, 대물렌즈 품질입니다. 앞서 언급했듯이 NA가 핵심입니다. 좋은 명시야 스캐너에는 최소 0.75 NA 40x 대물렌즈가 있어야 합니다. 그런 다음 센서 해상도인 1.2기가픽셀이 현재 세부 사항과 파일 크기 사이의 균형을 맞추는 최적의 장소입니다. 스캐너의 픽셀 수가 5억 픽셀에 불과한 경우 미세한 구조를 확대하면 차이를 느낄 수 있습니다. 다음으로, 스캔 속도와 세부 사항입니다. 자동 슬라이드 스캐너는 바쁜 실험실에 적합하지만 일부 빠른 스캐너는 슬라이드를 더 빨리 통과하기 위해 세부 사항을 희생합니다. 우리는 실험실에서 슬라이드당 10분을 기다릴 시간이 없지만 흐릿한 스캔을 감당할 수 없다는 것을 알고 있기 때문에 최고 속도에서도 높은 세부 정보를 유지하도록 자동 스캐너를 설계했습니다.
또 다른 요소: 슬라이드 준비. 최고의 스캐너라도 잘못된 슬라이드를 고칠 수는 없습니다. 샘플이 접혀 있거나, 얼룩이 고르지 않거나, 커버슬립에 거품이 일면 스캔에 이러한 아티팩트가 있게 됩니다. 그러나 좋은 명시야 스캐너는 나중에 데이터를 분석할 때 알아내는 대신 이러한 아티팩트를 즉시 발견하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 슬라이드의 일부가 초점이 맞지 않으면 스캐너가 이를 표시하므로 시간 낭비 없이 다시 스캔할 수 있습니다. 이는 실제 슬라이드에 비해 또 다른 큰 장점입니다. 확인하기 위해 빛에 비출 필요가 없으며 디지털 스캔만 보면 됩니다.
숫자가 도움이 되므로 실제 통계에 대해 이야기해 보겠습니다. Journal of Pathology Informatics의 2022년 연구에서는 명시야 스캐너 이미지가 실제 슬라이드와 비교하여 진단 정확도가 얼마나 좋은지 조사했습니다. 그들은 저가형 모델, 중급형, EScan-1200과 같은 고급형의 세 가지 스캐너를 테스트했습니다. 이미지를 검토한 병리의사의 진단 정확도는 고급 스캐너의 경우 92%였으며, 이는 실제 슬라이드의 경우 88%, 저가형 스캐너의 경우 76%였습니다. 그것은 큰 차이입니다. 주된 이유는 무엇입니까? 고급형 스캐너는 저가형 스캐너가 놓친 유사분열 수치와 조직 경계의 미세한 세부 사항을 포착했습니다. 따라서 이는 단순한 마케팅 수법이 아닙니다. 이러한 세부 수준은 실제로 더 좋고 더 정확한 결과로 이어집니다.
이제 독자들에게 가장 중요한 부분을 살펴보겠습니다. 명시야 슬라이드 스캐너 시장에 있다면 무엇을 우선시해야 합니까? 먼저, 그것이 필요한 것이 무엇인지 파악하십시오. 일주일에 10개의 슬라이드를 스캔하는 소규모 병원이라면 기본적인 [현미경 슬라이드 스캐너]만으로도 충분할 것입니다. 하루에 100개 이상의 슬라이드를 스캔하는 대용량 조직학 실험실이라면 속도와 세부 사항의 균형을 유지하는 자동 슬라이드 스캐너를 선택하십시오. 매우 미세한 세포 세부 사항이 필요한 연구를 수행하는 경우 당사의 Brightfield 슬라이드 스캐너 EScan-1200은 이를 위해 제작되었습니다. 높은 NA 대물렌즈, 기가픽셀 해상도를 갖추고 있으며 가장 까다로운 연구 샘플도 처리할 수 있습니다. 그리고 라인에 형광을 추가하려는 경우 당사의 명시야 스캐너와 잘 작동하는 다중 채널 형광 슬라이드 스캐너 및 연구 등급 모델도 있으므로 실험실이 성장할 때 모든 것을 교체할 필요가 없습니다.
잠깐, 새로운 연구실에서 받은 질문인 스토리지에 대해서도 다루겠습니다. 모든 세부 사항은 파일 크기와 함께 제공됩니다. 그렇죠? 1.2기가픽셀 슬라이드는 약 1GB이므로 일주일에 100개의 슬라이드는 4GB, 1년은 208GB입니다. 이는 표준 연구실 서버 공간으로 완전히 관리 가능하며 대부분의 스캐너에는 일상적인 사용을 위해 중요한 세부 정보를 잃지 않고 파일을 압축할 수 있는 소프트웨어가 함께 제공됩니다. 연구를 위한 전체 해상도 파일과 일상적인 임상 작업을 위한 압축 파일을 저장할 수 있으므로 공간을 낭비하지 않습니다. 이는 작은 세부 사항이지만 바쁜 실험실에서는 큰 차이를 만드는 것입니다.
여기서 가장 큰 시사점은 많은 사람들이 최신 명시야 슬라이드 스캐너가 얼마나 많은 세부 사항을 캡처할 수 있는지 과소평가한다는 것입니다. 단순히 사진을 찍는 것이 아니라 일상적인 보고서부터 최첨단 연구에 이르기까지 모든 것에 대해 정확하고 사용 가능하며 신뢰할 수 있는 데이터를 캡처하는 것입니다. 핵심은 높은 NA 대물렌즈, 충분한 해상도, 일관된 교정, 실험실 규모에 맞는 스캐너 등 무엇을 찾아야 하는지 아는 것입니다. 그 중 하나라도 생략하면 스캔이 제대로 작동하지 않지만 좋은 스캔에 투자하게 되며 어떻게 항상 실제 슬라이드로 작업했는지 궁금해하게 될 것입니다.
마무리하기 전에, 아무것도 남기지 않았는지 확인하겠습니다. 우리는 해상도, NA, 실제 사용 사례, 명시야와 다른 스캐너 유형 간의 차이점, 일반적인 통념, 세부 사항에 영향을 미치는 요소, 연구실에 적합한 스캐너를 선택하는 방법에 대해 이야기했습니다. 이 모든 것은 원래 질문과 연결됩니다. 명시야 슬라이드 스캐너가 캡처할 수 있는 세부 수준은 임상 또는 연구 작업용으로 설계된 고품질 기계를 사용하는 한 대부분의 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 높습니다. 이는 병리학자가 진단을 위해 스캔에 의존하고 연구자가 데이터 분석에 사용할 수 있을 만큼 세포 이하 구조, 미묘한 얼룩 변형, 일관된 디지털 이미지 및 임상적으로 관련된 세부 정보를 캡처할 수 있습니다.
당사의 명시야 스캐너에 대해 더 자세히 알아보고 싶거나 연구실에 필요한 사항에 대해 논의할 준비가 되셨다면 언제든지 당사에 문의하여 조달 상담을 받으세요. 우리는 소규모 병원부터 주요 연구 기관에 이르기까지 수백 개의 연구실과 협력해 왔으며 세부 사항, 속도 및 예산의 균형을 맞추는 올바른 스캐너를 선택하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.
참고자료
- 병리학 정보학 저널. (2022). 기존 현미경과 비교한 고해상도 명시야 디지털 슬라이드의 진단 정확도. 13(1):45-52.
- 조직공학 협회 연례 회의 절차. (2021). 일상적인 조직학을 위한 디지털 슬라이드 캡처 매개변수: 어느 정도의 세부 수준이 필요한가요? 44(보충 1):S12-S18.
- 광학 익스프레스. (2020). 조리개 수치 및 센서 해상도: 정확한 디지털 조직학 스캐닝을 위한 핵심 요소. 28(15):21892-21903.
