デジタル スライド スキャナを購入したことがある方は、おそらく仕様書を見つめて、「なぜこれらのマシンにとってメモリがそれほど重要なのでしょうか?」と疑問に思ったことがあるでしょう。自動スライド スキャナのサプライヤーとして、私は自分の仕事に適切なツールを選択しようとしている病理学者、研究科学者、研究室の管理者から常にこの質問を受けます。単に写真を保存するだけではありません。自動スライド スキャナーのメモリは、特に 1 日に何百ものサンプルを処理する場合、デバイスが高品質のデジタル化スライドをどのように取り込み、処理し、配信するかの根幹となります。今日は、実際に必要なメモリの量、さまざまな種類のスライド スキャンでメモリの量が交渉の余地のない理由、実際のラボのワークロードを処理するためにスキャナのラインナップがどのように構築されているかについて詳しく説明したいと思います。
まず、自動スライド スキャナーにおけるメモリの役割について説明します。
数値について詳しく説明する前に、電子デバイスの 2 つの主要なタイプのメモリの違いを理解することが役立ちます。これは、スライド スキャナは両方を独自の方法で使用するためです。 RAM (ランダム アクセス メモリ) は、スキャナがアクティブに動作している間 (画像をキャプチャしているとき、複数の小さな画像の塊を 1 つのスライド全体につなぎ合わせているとき、または細部を鮮明にするための後処理ツールを実行しているときなど) に使用する一時的な高速メモリです。次に、ストレージ (ハード ドライブまたはソリッド ステート ドライブ、SSD) があります。これはデジタル化されたスライドを長期保存する永続メモリであり、後でアクセスしたり、共有したり、研究で使用したりできます。
ほとんどの人は、スキャナのメモリについて尋ねるときに、この 2 つを混同しますが、それは問題ありません。どちらも重要な役割を果たしており、どちらかを過少指定すると、イライラする遅延、画像のぼやけ、さらにはジョブの途中でスキャンがクラッシュする原因になります。まず RAM から始めましょう。RAM は保存できるスライドの数だけでなく、スキャナの動作速度に直接影響する部分だからです。
RAM: リアルタイム スキャンの縁の下の力持ち
自動スライド スキャナが動作している場合、25 mm x 75 mm のガラス スライドの巨大な画像を一度に取り込むことはできません。代わりに、一連の小さく重なった「タイル」を高解像度 (通常は 20 倍または 40 倍の倍率) でキャプチャします。これは病理学や研究の標準です。 40 倍の 1 つの高解像度タイルは、8 ビット カラーの場合は約 0.5 メガバイト (MB) ですが、より詳細なイメージングを行う場合は 16 ビットの場合は最大 2 MB になります。ここで、典型的なスライド全体を見てみましょう。40 倍の倍率では、スライドごとに約 20,000 個のタイルが存在することになります。これらを合計すると、1 つの高解像度スライドは、ステッチまたは圧縮前の非圧縮生フォーマットで 40 ギガバイト (GB) になることがあります。
スキャナの RAM は、タイルをつなぎ合わせてシームレスなスライド画像を作成する間、これらのタイルを数十個同時に保持する必要があります。スキャナーに十分な RAM が搭載されていない場合、スキャン中にタイルをストレージ ドライブにオフロードする必要があり、その処理が大幅に遅くなります。私は、わずか 8 GB の RAM を搭載した安価なスキャナーを購入した結果、スティッチングが完了するまでスライド 1 枚あたり 15 分以上待つことになった何十人もの研究室マネージャーと話をしました。組織切片や蛍光サンプルなど、多くの詳細が含まれるスライドをスキャンする場合、時間は指数関数的に跳ね上がります。
コンテキストとしては、顕微鏡スライドスキャナ当社が提供する製品は、1 日に 50 ～ 100 枚のスライドをスキャンする一般的な病理学研究室向けに設計されています。 16 GB の RAM が標準搭載されており、速度を低下させることなく 4 枚の高解像度 40 倍スライドを一度に処理するのに十分です。 1 日に 200 枚以上のスライドを処理する大量のラボを実行している場合、または研究グレードのスライドをセルラーの詳細でスキャンする予定がある場合、推奨される RAM は 32 GB まで増加します。これは、遅延なく 8 ～ 10 枚のスライドを同時に処理するのに十分な容量です。
専用のスキャナーを使用すると何が変わりますか?
すべてのスライドが同じであるわけではなく、すべてのスキャナが同じ種類のサンプルを処理できるわけではありません。明視野組織学スライド (がん診断で使用される標準的な染色スライド) をスキャンするだけの場合、メモリ要件は簡単です。しかし、蛍光スライド、マルチチャンネル イメージング、または高スループットのワークフローに移行すると、これらの数値は急速に増加します。
蛍光から始めましょう。蛍光スライドには、特定の波長で発光する色素が使用されており、1 つの蛍光スライドには、キャプチャして保存する必要がある 2 ～ 5 つの個別のチャネル (それぞれが異なる色素用) が含まれる場合があります。各チャンネルは個別の画像であるため、1 つの 40 GB スライドの代わりに、スライドごとに 4 x 40 GB = 160 GB の非圧縮データが存在します。そこで、蛍光スライドスキャナー当社のエントリーレベルの蛍光スキャナーには 32 GB の RAM が搭載されており、2 つの 4 チャネル蛍光スライドを 40 倍で問題なくステッチするのに十分です。ただし、複数のチャネルにわたる細胞のカウントや蛍光強度の定量化など、より複雑な研究を実行している場合は、研究グレードの蛍光スライド スキャナー、RAM が 64 GB にアップグレードされます。これにより、最大 4 つの 4 チャンネル スライドを一度に処理でき、これまでに市場で見た低 RAM スキャナと比較してバッチ時間を 75% 削減できます。
さらに要求が厳しいのは、マルチチャンネル蛍光スライドスキャナー、神経科学研究や単一分子イメージングなどの高度な研究のための 5 つ以上の個別のチャネルを処理します。チャンネルを追加するたびに、スライドごとに生データが 40 GB 追加されるため、それに対応するには 128 GB の RAM が必要になります。これは交渉の余地のないものです。研究パートナーからは、128 GB 未満の RAM を搭載したスキャナーは、スティッチング中にすべてのタイル データをメモリに保持できないため、5 チャンネルのスライドを処理するときにスキャン中にクラッシュするという報告を受けています。これはイライラするような時間と高価な消耗品の無駄なので、これらの特殊なスキャナの RAM をケチることは決して価値がありません。
ストレージ: スライドのアーカイブにかかる地味なコスト
RAM が主力である場合、ストレージはスキャンしたすべてのスライドを保持するライブラリです。ここで問題となるのは速度ではなく、保存する必要のあるスライドの数と期間です。ほとんどの臨床病理学研究室では、法的および診断目的でスライドを 7 ～ 10 年間アーカイブするのが標準的な方法です。ロスレス TIFF (二次レビュー用に詳細が保存される) を使用して圧縮された 1 枚の明視野 20 倍スライドは、約 10 ～ 15 GB です。 40 倍では、スライドあたり 30 ～ 40 GB に跳ね上がります。蛍光スライドの場合、前に述べたように、スライドあたり 100 ～ 160 GB になります。
中規模の研究室で計算してみましょう。1 日あたり 100 枚のスライド、年間 250 日の稼働日、つまり年間 25,000 枚のスライドになります。これらがそれぞれ 30 GB の 40 倍の明視野スライドである場合、年間 750,000 GB (または 750 テラバイト、TB) のストレージになります。ほとんどの消費者向けハード ドライブは、この点に対応できません。速度が遅く、信頼性が低く、24 時間 365 日使用できるように設計されていません。当社のスキャナーは、エンタープライズ グレードの SSD とネットワーク接続ストレージ (NAS) を使用しており、失敗することなく継続的な読み取り/書き込み操作を処理できるように設計されています。の明視野スライドスキャナ EScan-12001 日に 1,000 枚以上のスライドをスキャンする研究室向けの高スループット モデルには、10 TB の内部ドライブと最大 80 TB の外部ストレージ用の拡張可能なベイが標準装備されています。蛍光データセットは明視野よりもはるかに速く成長するため、蛍光データを保存する研究室の場合は、20 TB の拡張可能なストレージから始めることをお勧めします。
研究室でよくある間違いは、小さな内蔵ドライブを備えたスキャナを購入し、スライドを別のコンピュータに転送する必要があることです。これにより、余分な手順が追加され、ファイル破損のリスクが高まります。当社のスキャナーを使用すると、スライドを研究室のネットワーク ドライブに直接保存できるため、すべてのスライドが自動的にバックアップされるため、チームは余分な作業をする必要がありません。
当社のスキャナが実際の研究室のニーズに合わせてどのように構築されているか (仕様書だけではありません)
スキャナのサプライヤーとして、多くのブランドがセールスポイントとして「32 GB RAM」を掲げながら、コストを抑えるためにメモリの使用方法には手を抜いているのを見てきました。たとえば、一部のスキャナは共有メモリを使用しており、RAM がスキャン用とコンピュータのオペレーティング システムの間で分割されているため、実質的に使用できるメモリの数は記載されている数より少なくなります。当社のすべてのスキャナーは、顕微鏡スライドスキャナマルチチャンネル蛍光モデルまでは、スキャンに専用の非共有 RAM を使用するため、仕様シート上の数値が正確に得られます。これは、1 日の終わりにスライドのバッチを実行していて、コンピューターの OS によってスキャンの速度が低下することを望まない場合には大きな違いです。
私たちがもう 1 つ重視しているのは、アップグレード可能性です。研究室が時間の経過とともに変化することは承知しています。最初は明視野スライドから始めて、後で蛍光を追加したり、1 日あたり 50 枚のスライドから 500 枚までスライドを増やしたりすることもあります。当社のスキャナーはすべて、将来的に RAM とストレージをアップグレードできるため、ニーズが拡大したときにスキャナー全体を交換する必要はありません。たとえば、32 GB RAM を搭載したエントリーレベルの蛍光スキャナーを購入した場合、後でより複雑な 5 チャンネル サンプルの実行を開始するときに、さらに 32 GB を追加できます。これにより、研究室はスキャナーのライフサイクルにわたって数千ドルを節約できます。
記憶違いだとどうなるの？
正直に言うと、自動スライド スキャナーのメモリをケチることは、単なる小さな不便ではありません。それは病理学者の診断を遅らせ、研究研究を遅らせ、無駄なスライドで研究室の費用がかかることさえあります。小さな病院の研究室が、中級モデルよりも 10,000 ドル安い安価なスキャナーを購入したのを覚えています。その結果、スライド 1 枚あたり 2 分ではなく 12 分かかっていたことがわかりました。つまり、チームは 1 日に 100 枚ではなく 20 枚しかスライドを処理できず、追いつくために毎晩残業しなければなりませんでした。 6か月後、彼らはそれを私たちのものと交換しました顕微鏡スライドスキャナ16 GB の RAM を搭載し、処理時間を 80% 削減します。
別の例: 細胞生物学の研究室では、4 チャンネルの蛍光スライドに民生用スキャナーを使用しようとしました。彼らは 8 GB の RAM を搭載していたので、各スライドのスキャンに 45 分かかりました。また、スキャン中にスキャナーがクラッシュしてサンプルの唯一のコピーが破損したため、2 か月分のデータが失われました。 64 GB RAM を搭載した当社の研究グレードの蛍光スキャナーに切り替えたところ、スキャン時間はスライドあたり 8 分に短縮され、3 年間データ損失の問題は発生していません。
研究室に適したメモリを計算する方法
必要なメモリの量がまだわからない場合は、ほとんどのラボに合わせた簡単なチェックリストを次に示します。
- 最も頻繁にスキャンするのはどのタイプのスライドですか?明視野（標準的な組織学）または特殊な（蛍光、マルチチャンネル）?
- 明視野一般用途: 16 ～ 32 GB RAM、最小 5 ～ 10 TB ストレージ
- 蛍光研究: 64 GB RAM、最小 20 TB ストレージ
- 高スループット明視野: 32 ～ 64 GB RAM、最小 50+ TB ストレージ
- 1 日に何枚のスライドをスキャンしますか? 100 未満、100 ～ 500、または 500 を超えていますか?
- 今後 2 ～ 3 年以内に特殊なスキャンに拡張する必要がありますか? 「はい」の場合は、アップグレード可能な RAM とストレージを備えたスキャナーを入手してください。
まとめ: メモリは出費ではなく投資です
結局のところ、自動スライド スキャナのメモリがすべての動作の基礎となります。これはリストにチェックを入れるための仕様ではありません。これにより、病理医がより迅速に診断を受け、研究者がより効率的にデータを分析し、研究室全体がスムーズに作業できるようになります。スライドのデジタル化を始めたばかりの小規模な診療所であっても、複雑な蛍光研究を行っている大規模な研究室であっても、当社はお客様のニーズに合わせて構築されたスキャナーと、実際のワークロードを処理できるように設計されたメモリを備えています。
研究室の特定のニーズについて話し合う準備ができている場合、または当社のスキャナがどのように機能するかを確認したい場合は、お気軽に当社のチームに連絡して、適切なソリューションについて話し合ってください。お客様のスライドのボリュームと種類に応じた正確な RAM とストレージのオプションをご案内します。セールスのプレッシャーはありません。お客様のようなラボと毎日協力しているチームからの正直なアドバイスだけです。
参考文献
- デジタルパソロジー協会。 （2022年）。 「臨床応用のための全スライドイメージング技術ガイドライン」病理学情報学ジャーナル。
- オリンパス株式会社（2021年）。 「高解像度デジタル スライド スキャンのメモリ要件」デジタルパソロジーのアプリケーションノート。
- 国際サイトメトリー推進協会。 （2020年）。 「蛍光スライドイメージングシステムのメモリ仕様の規格」サイトメトリー パート A.
- 米国臨床病理学協会。 （2023年）。 「大量臨床検査用のデジタル スライド スキャナ メモリの費用対効果の分析」臨床検査医学。
- ツァイスインターナショナル。 （2022年）。 「研究および臨床現場向けの自動スライド スキャナーのアップグレード可能性とメモリの拡張性」デジタル スライド テクノロジーに関するホワイト ペーパー。
