[go: up one dir, main page]

JP2010017396A - Method and device for observing living body - Google Patents

Method and device for observing living body Download PDF

Info

Publication number
JP2010017396A
JP2010017396A JP2008181575A JP2008181575A JP2010017396A JP 2010017396 A JP2010017396 A JP 2010017396A JP 2008181575 A JP2008181575 A JP 2008181575A JP 2008181575 A JP2008181575 A JP 2008181575A JP 2010017396 A JP2010017396 A JP 2010017396A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
living body
moving object
unit
observation method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2008181575A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Oba
雅宏 大場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2008181575A priority Critical patent/JP2010017396A/en
Publication of JP2010017396A publication Critical patent/JP2010017396A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily measure the velocity of a moving object in vivo, especially the velocity of the blood flow in vivo. <P>SOLUTION: The method for observing the living body comprises an image acquisition step S2 for acquiring a plurality of images of the moving object in vivo at different times in the same visual field; an image composing step S4 for composing a projection image by superimposing the plurality of images acquired in the image acquisition step S2; a detection step S5 for detecting the moving object from the projection image composed in the image composing step S4; a measuring step S6 for measuring the distance between the moving objects detected in the detection step S5; and a computing step S7 for computing the velocity of the moving object based on the distance measured in the measuring step S6 and the time when the image is acquired. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、生体観察方法および装置に関するものである。   The present invention relates to a living body observation method and apparatus.

近年、細胞生物学や分子生物学などの研究分野では、緑色蛍光蛋白質(GFP)や、生物発光酵素であるルシフェラーゼ遺伝子を発現のレポータとして働かせ、細胞内の特定部位や機能蛋白質を蛍光標識や発光標識して生体細胞を観察する必要が高まっている。また、小動物など生体の内部の様子を生きたままの状態(in vivo)で、光を使って体外計測する手法は、医学研究等にとって重要である。特に、薬物動態解析等のために、血流の速度計測など移動物体の形状や速度を画像解析によって知ることは重要な技術となっている。   In recent years, in research fields such as cell biology and molecular biology, green fluorescent protein (GFP) and luciferase gene, which is a bioluminescent enzyme, are used as expression reporters, and specific sites and functional proteins in cells are fluorescently labeled or luminescent. There is an increasing need to label and observe biological cells. In addition, a technique for performing in vitro measurement using light in an in vivo state of a living body such as a small animal is important for medical research and the like. In particular, for pharmacokinetic analysis and the like, it is an important technique to know the shape and speed of a moving object such as blood flow velocity measurement by image analysis.

この種の解析方法として、パルス光またはシャッタを用いて断続的に血管を照射しながら、赤血球が通過することによって生じる輝度値の時間変化を血管の2箇所で測定し、得られた時間と輝度値の2つのグラフの相関から血流速度を算出する計測装置および方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   As an analysis method of this kind, the time change of the luminance value caused by the passage of red blood cells is measured at two locations of the blood vessel while irradiating the blood vessel intermittently using pulsed light or a shutter, and the obtained time and luminance A measuring device and a method for calculating a blood flow velocity from a correlation between two graphs of values are known (for example, see Patent Document 1).

特開平2−257931号公報JP-A-2-257931

しかしながら、特許文献1の装置および方法では、パルス光やシャッタとカメラとを連動させて画像を取得する必要があるため、装置が複雑かつ高価になってしまうという課題がある。   However, the apparatus and method of Patent Document 1 have a problem that the apparatus becomes complicated and expensive because it is necessary to acquire an image by interlocking pulsed light or a shutter with a camera.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体内の移動物体の速度、特に血流の速度を簡易に測定することができる生体観察方法および装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a living body observation method and apparatus capable of easily measuring the speed of a moving object in a living body, particularly the speed of blood flow. .

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、生体内の移動物体の画像を同一の視野で異なる時刻に複数枚取得する画像取得ステップと、該画像取得ステップで取得された複数枚の画像を重ね合わせて投影画像を合成する画像合成ステップと、該画像合成ステップにおいて合成された前記投影画像内から前記移動物体を検出する検出ステップと、該検出ステップで検出された移動物体間の距離を測定する測定ステップと、該測定ステップで測定された距離と前記画像の取得時刻とに基づいて前記移動物体の速度を算出する算出ステップとを備える生体観察方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention provides an image acquisition step of acquiring a plurality of images of a moving object in a living body at different times in the same visual field, and an image in which a plurality of images acquired in the image acquisition step are superimposed to synthesize a projection image A combining step; a detecting step for detecting the moving object from the projection image combined in the image combining step; a measuring step for measuring a distance between the moving objects detected in the detecting step; There is provided a living body observation method including a calculation step of calculating a speed of the moving object based on a measured distance and an acquisition time of the image.

本発明によれば、画像取得ステップにおいて移動物体の画像を取得し、画像合成ステップにおいて、取得された画像のうち複数枚の画像を合成して投影画像を作成する。そして、投影画像内の移動物体が検出ステップにおいて検出され、検出された移動物体間の距離を測定ステップにおいて測定する。この測定された距離と、合成に用いられた画像の取得時刻の間隔から、算出ステップにおいて速度を算出すると、生体内の移動物体を観察してその速度を測定することができる。   According to the present invention, an image of a moving object is acquired in the image acquisition step, and a projected image is generated by combining a plurality of images among the acquired images in the image combination step. Then, the moving object in the projection image is detected in the detecting step, and the distance between the detected moving objects is measured in the measuring step. When the speed is calculated in the calculation step from the measured distance and the interval between the acquisition times of the images used for the synthesis, the moving object in the living body can be observed and the speed can be measured.

この場合に、視野が同一で取得時刻が異なる画像を合成することで、取得時刻の異なる各画像内の移動物体の像が、各画像内と同一の位置に、ひとつの投影画像内に表示される。すなわち、移動物体が、移動した軌跡に沿って取得時刻の間隔で並んだ投影画像を得る。これにより、移動物体の移動距離を容易に測定することができる。   In this case, by synthesizing images with the same field of view and different acquisition times, the images of the moving objects in the images with different acquisition times are displayed in one projection image at the same position in each image. The That is, a projection image is obtained in which moving objects are arranged at intervals of acquisition time along a trajectory that has moved. Thereby, the moving distance of the moving object can be easily measured.

また、投影画像を作成するための画像は、従来の方法で撮影される光学画像でよい。したがって、簡易な構成の顕微鏡やカメラなどを用いることができると同時に、生体内の移動物体の速度をin vivoで測定することができる。   The image for creating the projection image may be an optical image taken by a conventional method. Therefore, a microscope or a camera with a simple configuration can be used, and at the same time, the speed of the moving object in the living body can be measured in vivo.

上記発明においては、前記画像合成ステップの前または後に、前記画像または前記投影画像の輝度値を反転する輝度値反転ステップを備えてもよい。
移動物体の輝度に応じて輝度値を反転することにより、移動物体をより鮮明に表示して容易に検出することができる。
In the above invention, a luminance value inversion step for inverting the luminance value of the image or the projection image may be provided before or after the image synthesis step.
By inverting the luminance value according to the luminance of the moving object, the moving object can be displayed more clearly and easily detected.

また、上記発明においては、前記画像取得ステップの前に、前記生体に標識物質を投与する投与ステップを備えてもよい。
このようにすることで、移動物体または移動物体以外の観察領域を標識し、移動物体を容易に検出することができる。
Moreover, in the said invention, you may provide the administration step which administers a labeled | labeling substance to the said biological body before the said image acquisition step.
In this way, the moving object or the observation area other than the moving object can be labeled and the moving object can be easily detected.

また、上記発明においては、前記移動物体が生体の血管内を流れる血球であり、前記画像取得ステップの前に、生体から血液を採取する採取ステップと、該採取ステップで採取された血液に標識物質を添加する添加ステップと、該添加ステップで標識物質を添加された血液を前記生体内へ戻す還元ステップとを備えてもよい。
このようにすることで、生体の血管内の血球または血球以外の観察領域を標識し、血球を容易に検出することができる。
Further, in the above invention, the moving object is a blood cell flowing in a blood vessel of a living body, and before the image acquisition step, a collecting step for collecting blood from the living body, and a labeling substance on the blood collected in the collecting step And an addition step of adding a reducing step for returning the blood, to which the labeling substance has been added in the addition step, to the living body.
By doing so, blood cells in the blood vessel of the living body or an observation region other than blood cells can be labeled and blood cells can be easily detected.

また、上記発明においては、前記標識物質が、蛍光色素であってもよい。
このようにすることで、移動物体または移動物体以外の観察領域を蛍光色素で標識して蛍光画像を取得し、移動物体を明部または暗部としてより容易にかつ正確に検出することができる。
In the above invention, the labeling substance may be a fluorescent dye.
In this way, a moving object or an observation region other than the moving object can be labeled with a fluorescent dye to obtain a fluorescent image, and the moving object can be detected more easily and accurately as a bright part or a dark part.

また、上記発明においては、前記標識物質が、蛍光色素と、該蛍光色素が結合され、移動物体または移動物体外部の領域に存在する特定物質に結合する被標識物認識部であってもよい。
また、上記発明においては、前記被標識物認識部が、抗体であってもよい。
このようにすることで、移動物体または移動物体外部の観察領域を蛍光色素で選択的に標識して蛍光画像を取得し、移動物体を明部または暗部として容易に検出することができる。
In the above invention, the labeling substance may be a labeling substance recognition unit that binds to a fluorescent dye and a specific substance existing in a moving object or a region outside the moving object by binding the fluorescent dye.
Moreover, in the said invention, the said to-be-labeled object recognition part may be an antibody.
In this way, a moving object or an observation area outside the moving object can be selectively labeled with a fluorescent dye to obtain a fluorescent image, and the moving object can be easily detected as a bright part or a dark part.

また、上記発明においては、前記標識物質が、蛍光色素と、該蛍光色素が結合され前記生体内の物質と結合しない非結合性分子化合物であってもよい。
また、上記発明においては、前記非結合性分子化合物が、多糖類であってもよく、ポリペプチドであってもよい。
In the above invention, the labeling substance may be a fluorescent dye and a non-binding molecular compound to which the fluorescent dye is bound and does not bind to the substance in the living body.
In the above invention, the non-binding molecular compound may be a polysaccharide or a polypeptide.

このようにすることで、移動物体外部の観察領域に蛍光色素を分散させ、移動物体を暗部として容易に検出することができると同時に、生体親和性の高い化合物を用いることにより生体への影響を低減することができる。   In this way, the fluorescent dye can be dispersed in the observation area outside the moving object, and the moving object can be easily detected as a dark part, and at the same time, the influence on the living body can be reduced by using a compound having high biocompatibility. Can be reduced.

また、本発明は、生体内の移動物体の画像を同一の視野で異なる時刻に複数枚取得する画像取得部と、該画像取得部で取得された複数枚の画像を重ね合わせて投影画像を合成する画像合成部と、該画像合成部で合成された投影画像内の前記移動物体を検出する検出部と、該検出部で検出された前記移動物体間の距離を測定する測定部と、該測定部で測定された距離と前記画像の取得時刻に基づいて前記移動物体の速度を算出する算出部とを備える生体観察装置を提供する。   Further, the present invention synthesizes a projection image by superimposing a plurality of images acquired by the image acquisition unit and an image acquisition unit that acquires a plurality of images of moving objects in a living body at different times in the same field of view. An image synthesizing unit, a detecting unit for detecting the moving object in the projection image synthesized by the image synthesizing unit, a measuring unit for measuring a distance between the moving objects detected by the detecting unit, and the measurement There is provided a living body observation apparatus including a calculation unit that calculates a speed of the moving object based on a distance measured by the unit and an acquisition time of the image.

本発明によれば、画像取得部において移動物体の画像を複数枚取得し、これらの画像のうち複数枚を用いて画像合成部において投影画像を作成する。そして、投影画像内の移動物体が検出部において検出され、測定部で移動物体間の距離が測定される。この距離と、各画像の取得時刻の間隔から、算出部において移動物体の速度が算出されることにより、生体内の移動物体を観察してその速度を測定することができる。   According to the present invention, a plurality of moving object images are acquired in the image acquisition unit, and a projection image is generated in the image composition unit using a plurality of these images. Then, the moving object in the projection image is detected by the detection unit, and the distance between the moving objects is measured by the measurement unit. By calculating the speed of the moving object from the distance and the interval between the acquisition times of the images, the moving object can be observed and measured in the living body.

このようにすることで、投影画像内から容易に移動物体の移動距離を測定することができる。また、画像は従来の光学画像でよいので、移動物体の画像の取得には簡易な構成の顕微鏡やカメラを用いて移動物体の画像の取得および測定をin vivoで行うことができる。   In this way, the moving distance of the moving object can be easily measured from within the projected image. Further, since the image may be a conventional optical image, the acquisition and measurement of the image of the moving object can be performed in vivo using a microscope or camera with a simple configuration for acquiring the image of the moving object.

本発明によれば、生体内の移動物体の速度、特に生体内の血流の速度を簡易に測定することができるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to easily measure the speed of a moving object in a living body, in particular, the speed of blood flow in the living body.

本発明の第1の実施形態に係る生体観察装置1および生体観察方法について、図1〜図4を参照して以下に説明する。また、本実施形態においては、生きたマウスAの血管内を流れる赤血球Bの速度vを測定し、測定された速度vに基づいて血流の速度を解析することとする。
本実施形態に係る生体観察装置1は、図1に示されるように、一般の正立型光学顕微鏡2と、光源3と、画像取得部4と、コンピュータ5とを備えている。
A living body observation apparatus 1 and a living body observation method according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, the velocity v of red blood cells B flowing in the blood vessels of a living mouse A is measured, and the velocity of blood flow is analyzed based on the measured velocity v.
As shown in FIG. 1, the living body observation apparatus 1 according to the present embodiment includes a general upright optical microscope 2, a light source 3, an image acquisition unit 4, and a computer 5.

正立型光学顕微鏡2は、マウスAを載せるステージ6と、対物光学系7と、該対物光学系7並びに画像取得部4および光源3との間に配置されたダイクロイックミラー8と、第1および第2の波長フィルタ9,10とにより構成されている。   The upright optical microscope 2 includes a stage 6 on which the mouse A is placed, an objective optical system 7, a dichroic mirror 8 disposed between the objective optical system 7, the image acquisition unit 4, and the light source 3, The second wavelength filters 9 and 10 are used.

光源3からの光は、第1の波長フィルタ9において所定の波長の光のみが透過してダイクロイックミラー8で反射され、対物光学系7を介してマウスAを照射する。
また、マウスAからの光は対物光学系7で集光されてダイクロイックミラー8を透過し、第2の波長フィルタ10で不要な波長の光がカットされて画像取得部4で検出される。
The light from the light source 3 transmits only the light having a predetermined wavelength through the first wavelength filter 9, is reflected by the dichroic mirror 8, and irradiates the mouse A through the objective optical system 7.
Light from the mouse A is collected by the objective optical system 7 and transmitted through the dichroic mirror 8, and light having an unnecessary wavelength is cut by the second wavelength filter 10 and detected by the image acquisition unit 4.

画像取得部4は、例えば、CCDカメラである。
コンピュータ5は、光源3およびCCDカメラに接続されており、CCDカメラの画像取得の条件の制御、取得された画像の表示および光源3の光量の調節を行う。
また、コンピュータ5は、投影画像の合成、投影画像内の赤血球Bの検出、赤血球B間の距離Lの測定および速度vの算出を行う。
The image acquisition unit 4 is, for example, a CCD camera.
The computer 5 is connected to the light source 3 and the CCD camera, and controls the conditions for acquiring the image of the CCD camera, displays the acquired image, and adjusts the light amount of the light source 3.
Further, the computer 5 combines the projected images, detects the red blood cells B in the projected images, measures the distance L between the red blood cells B, and calculates the velocity v.

このように構成された生体観察装置1を用いた生体観察方法について以下に説明する。
本実施形態に係る生体観察方法は、図2に示されるように、マウスAに蛍光色素を投与する投与ステップS11と、マウスAの血管をタイムラプス観察して蛍光画像を取得する画像取得ステップS2と、取得された蛍光画像の輝度値を反転させる輝度値反転ステップS3と、輝度値を反転させた画像から投影画像を合成する画像合成ステップS4と、投影画像内から赤血球Bを検出する検出ステップS5と、検出された赤血B球間の距離Lを測定する測定ステップS6と、測定された距離Lと蛍光画像の取得時刻から速度vを算出する算出ステップS7とを備えている。
A living body observation method using the living body observation apparatus 1 configured as described above will be described below.
As shown in FIG. 2, the living body observation method according to the present embodiment includes an administration step S11 for administering a fluorescent dye to mouse A, and an image acquisition step S2 for obtaining a fluorescent image by time-lapse observation of blood vessels of mouse A. A luminance value inversion step S3 for inverting the luminance value of the acquired fluorescent image, an image synthesis step S4 for synthesizing the projection image from the image with the luminance value inverted, and a detection step S5 for detecting red blood cells B from the projection image. And a measurement step S6 for measuring the distance L between the detected red blood B spheres, and a calculation step S7 for calculating the velocity v from the measured distance L and the acquisition time of the fluorescence image.

マウスAは、図示しないが、予め麻酔をかけておく。
投与ステップS11は、例えば、注射器を使用してマウスAの血管内に近赤外蛍光色素を投与し、近赤外蛍光色素を体内に循環させる。
そして、画像取得ステップS2において、光源3によりマウスAを照明してマウスAの血管を所定の時間間隔でタイムラプス観察する。CCDカメラで取得された全蛍光画像は、輝度値反転ステップS3において、各ピクセルの輝度値が反転させられ、明部が暗部として、暗部が明部として表示される。
Although not shown, mouse A is anesthetized in advance.
In the administration step S11, for example, a near-infrared fluorescent dye is administered into the blood vessel of mouse A using a syringe, and the near-infrared fluorescent dye is circulated in the body.
In the image acquisition step S2, the mouse A is illuminated by the light source 3, and the blood vessels of the mouse A are observed in a time-lapse manner at predetermined time intervals. In the whole fluorescence image acquired by the CCD camera, the luminance value of each pixel is inverted in the luminance value inversion step S3, and the bright part is displayed as the dark part and the dark part is displayed as the bright part.

画像合成ステップS4は、例えば、図3(a),(c)に示されるように、時刻t1,t2に取得された2枚の輝度値の反転した画像を選択して、図3(b),(d)のような投影画像を合成する。具体的には、2枚の画像内の各ピクセルの輝度値を比較し、輝度値の低い方や高い方、あるいは2つの輝度値の平均をそのピクセルの輝度値として1枚の投影画像を作成する。本実施形態においては、2つの輝度値のうち高い方を選択してそのピクセルの輝度値とする。   In the image composition step S4, for example, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (c), two inverted images of luminance values acquired at times t1 and t2 are selected, and FIG. , (D) is synthesized. Specifically, the brightness values of each pixel in two images are compared, and one projection image is created using the lower or higher brightness value or the average of the two brightness values as the brightness value of that pixel. To do. In the present embodiment, the higher of the two luminance values is selected as the luminance value of the pixel.

続いて、検出ステップS5において、投影画像内から丸い形状のものを赤血球Bとして検出したら、測定ステップS6において、検出された赤血球Bの重心位置の距離Lを測定する。
そして、算出ステップS7において距離Lおよび各画像の取得時刻の間隔t=t2−t1から、赤血球Bの速度v=L/tが算出される。
画像合成ステップS4から算出ステップS7の処理を、取得した全蛍光画像について行い、算出された速度を統計処理することにより、血流の速度を解析することができる。
Subsequently, when a round shape is detected as the red blood cell B from the projection image in the detection step S5, the distance L of the center of gravity position of the detected red blood cell B is measured in the measurement step S6.
In the calculation step S7, the velocity v = L / t of the red blood cell B is calculated from the distance L and the interval t = t2−t1 between the acquisition times of the images.
By performing the processing from the image synthesis step S4 to the calculation step S7 on the acquired all fluorescent images and statistically processing the calculated velocity, the blood flow velocity can be analyzed.

本実施形態においては、このようにすることで、血管内の血漿中に近赤外蛍光色素を分散させて血管内の赤血球B以外の領域を標識し、蛍光画像内で赤血球Bを暗部として観察することができる。そして、蛍光画像の輝度値を反転させることにより、赤血球Bを明部として表示し、赤血球Bをより容易に識別することができる。   In this embodiment, by doing so, the near-infrared fluorescent dye is dispersed in the plasma in the blood vessel to label the region other than the red blood cell B in the blood vessel, and the red blood cell B is observed as a dark part in the fluorescent image. can do. Then, by inverting the luminance value of the fluorescent image, the red blood cell B can be displayed as a bright portion, and the red blood cell B can be identified more easily.

また、投影画像を合成する際に、輝度値の反転した2枚の画像内の各ピクセルにおいて高い方の輝度値を選択する。このようにすることで、赤血球Bが表示された輝度値の高い部位が各画像から選択されるので、投影画像内には、時刻t1,t2に存在していた各位置に赤血球Bの像が表示され、赤血球Bが時刻t1から時刻t2までに移動した距離Lを一つの画像上で容易に測定することができる。   Further, when the projected images are synthesized, the higher luminance value is selected for each pixel in the two images whose luminance values are inverted. By doing so, a portion having a high luminance value on which red blood cells B are displayed is selected from each image, so that an image of red blood cells B is present at each position existing at times t1 and t2 in the projection image. The distance L displayed and the red blood cell B moved from time t1 to time t2 can be easily measured on one image.

また、一般の蛍光画像を用いるので、簡易な構成の正立型光学顕微鏡2、光源3およびCCDカメラを用いることができると同時に、生きたマウスAの血管を観察して容易にin vivoの赤血球Bの速度vを測定することができる。   In addition, since a general fluorescent image is used, an upright optical microscope 2, a light source 3 and a CCD camera having a simple configuration can be used, and at the same time, an in vivo erythrocyte can be easily observed by observing a blood vessel of a living mouse A. The velocity v of B can be measured.

なお、本実施形態においては、投影画像内の赤血球Bの像が不鮮明な場合、コンピュータ5に表示される画像上で、マウスデバイス等を用いて手動で点、円、楕円などで赤血球Bをマーキングして検出してもよい。
このようにすることで、赤血球Bの検出の精度を向上させることができる。
In this embodiment, when the image of red blood cells B in the projected image is unclear, red blood cells B are manually marked with dots, circles, ellipses, etc. on the image displayed on the computer 5 using a mouse device or the like. May be detected.
By doing in this way, the precision of detection of red blood cells B can be improved.

また、上記実施形態においては、標識物質として近赤外蛍光色素を用いたが、これに代えて、蛍光色素が結合された多糖類またはポリペプチドを用いてもよい。
生体内に存在する化合物を用いることにより、マウスAへの影響を低減することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the near-infrared fluorescent dye was used as a labeling substance, it may replace with this and may use the polysaccharide or polypeptide with which the fluorescent dye was couple | bonded.
By using a compound present in the living body, the influence on mouse A can be reduced.

また、上記実施形態においては、標識物質として蛍光色素が結合された抗体を用いてもよい。
このようにすることで、血漿中または赤血球B表面に存在する蛋白質などの生体分子を選択的に蛍光色素で標識することができる。
In the above embodiment, an antibody to which a fluorescent dye is bound may be used as a labeling substance.
In this way, biomolecules such as proteins present in plasma or on the surface of red blood cells B can be selectively labeled with a fluorescent dye.

また、上記実施形態においては、光源からの光を対物光学系を介してマウスに照射したが、これに代えて、図4に示されるように、光源からの光をファイバで導光してマウスを照射してもよい。
この場合、生体観察装置1は、光源3にファイバ11を備え、ダイクロイックミラー8が不要である。
In the above embodiment, the mouse is irradiated with the light from the light source via the objective optical system. Instead, as shown in FIG. 4, the mouse is guided with the light from the light source through a fiber. May be irradiated.
In this case, the living body observation apparatus 1 includes the fiber 11 in the light source 3 and does not require the dichroic mirror 8.

光源3からの光は、第1の波長フィルタ9を透過した所定の波長の光のみがファイバ11内を導光してマウスAに照射される。
また、マウスAからの発光は、対物光学系7により集光され、第2の波長フィルタ10によって不要な波長の光がカットされてCCDカメラで検出される。
As for the light from the light source 3, only the light having a predetermined wavelength that has passed through the first wavelength filter 9 is guided through the fiber 11 and irradiated to the mouse A.
The light emitted from the mouse A is collected by the objective optical system 7, and light having an unnecessary wavelength is cut by the second wavelength filter 10 and detected by the CCD camera.

本発明の第2の実施形態について、図5から図7を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る生体観察装置1と構成を共通とする箇所には同一の符号を付して説明を省略する。また、第1の実施形態と同様に、生きたマウスAの血管内の赤血球Bを測定の対象とする。
本発明の第2の実施形態に係る生体観察装置1は、図5に示されるように、走査型光学顕微鏡12と、画像取得部4と、コンピュータ5と、アナログ処理部13と、記憶部14と、入力部15と、表示部16とにより構成されている。
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the biological observation apparatus 1 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Further, as in the first embodiment, the red blood cells B in the blood vessels of a living mouse A are set as the measurement target.
As shown in FIG. 5, the biological observation apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention includes a scanning optical microscope 12, an image acquisition unit 4, a computer 5, an analog processing unit 13, and a storage unit 14. And an input unit 15 and a display unit 16.

走査型光学顕微鏡12は、ステージ6と、光源3と、対物光学系7と、該対物光学系7と光源3との間に配置された2次元スキャナ17と、ダイクロイックミラー8と、波長フィルタ10とを備えている。   The scanning optical microscope 12 includes a stage 6, a light source 3, an objective optical system 7, a two-dimensional scanner 17 disposed between the objective optical system 7 and the light source 3, a dichroic mirror 8, and a wavelength filter 10. And.

光源3はレーザ光源であり、該レーザ光源から出力されたレーザ光は、ダイクロイックミラー8で反射されて2次元スキャナ17によって光軸方向に対して垂直な面(XY面)に振られ、対物光学系7を介してマウスAを走査する。
また、マウスAからの発光は対物光学系7により集光され、2次元スキャナ17内と、ダイクロイックミラー8を透過して、波長フィルタ10によって不要な波長の光がカットされ、画像取得部4で検出される。
The light source 3 is a laser light source, and the laser light output from the laser light source is reflected by the dichroic mirror 8 and is shaken by a two-dimensional scanner 17 on a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis direction. Mouse A is scanned through system 7.
Light emitted from the mouse A is condensed by the objective optical system 7, passes through the two-dimensional scanner 17 and the dichroic mirror 8, and light having an unnecessary wavelength is cut by the wavelength filter 10. Detected.

画像取得部4は、例えば、受光素子であり、検出した光の情報をアナログ電気信号に変換して出力するようになっている。
アナログ処理部13は、オフセット演算部13aと、アナログ増幅器13bと、A/D変換器13cにより構成されている。
The image acquisition unit 4 is, for example, a light receiving element, and converts detected light information into an analog electric signal and outputs the analog electric signal.
The analog processing unit 13 includes an offset calculation unit 13a, an analog amplifier 13b, and an A / D converter 13c.

受光素子から出力されたアナログ信号は、オフセット演算部13aでオフセットが加えられてアナログ増幅器13bで信号が増幅され、A/D変換器13cでデジタル信号に変換された後コンピュータ5へ出力される。   The analog signal output from the light receiving element is offset by the offset calculation unit 13a, amplified by the analog amplifier 13b, converted into a digital signal by the A / D converter 13c, and then output to the computer 5.

記憶部14は、例えば、CD‐ROM等の記憶媒体やハードディスクであり、画像を処理する処理プログラムが記憶されている。この処理プログラムをコンピュータ5で呼び出して、コンピュータ5上で投影画像の合成、赤血球Bの検出、赤血球B間の距離Lの測定、および速度vの算出を行うようになっている。
また、入力部15は、例えば、コンピュータ5に接続されるマウスデバイスであり、表示部16は、受光素子で検出されコンピュータ5で画像化された発光画像を表示する。
The storage unit 14 is, for example, a storage medium such as a CD-ROM or a hard disk, and stores a processing program for processing an image. The processing program is called by the computer 5, and the computer 5 synthesizes the projection image, detects the red blood cells B, measures the distance L between the red blood cells B, and calculates the velocity v.
The input unit 15 is, for example, a mouse device connected to the computer 5, and the display unit 16 displays a light emission image detected by the light receiving element and imaged by the computer 5.

このように構成された生体観察装置1を用いた生体観察方法について以下に説明する。
本実施形態に係る生体観察方法は、図6に示されるように、マウスAから血液を採取する採取ステップS12と、採取した血液に蛍光色素を添加する添加ステップS13と、蛍光色素を添加した血液をマウスAの体内へ戻す還元ステップS14と、画像取得ステップS2と、画像合成ステップS4と、検出ステップS5と、測定ステップS6と、算出ステップS7により構成されている。
A living body observation method using the living body observation apparatus 1 configured as described above will be described below.
As shown in FIG. 6, the living body observation method according to this embodiment includes a collection step S12 for collecting blood from mouse A, an addition step S13 for adding a fluorescent dye to the collected blood, and a blood to which a fluorescent dye is added. Is returned to the body of the mouse A, and includes a reduction step S14, an image acquisition step S2, an image synthesis step S4, a detection step S5, a measurement step S6, and a calculation step S7.

採取ステップS12においてマウスAから採取した血液に、添加ステップS13において赤血球Bを標識する蛍光色素、例えば、DiIやDiO(共にinvitrogen社製)を添加する。そして、還元ステップS14において、標識された赤血球BをマウスAの体内へ戻してマウスAの体内に循環させる。   Fluorescent dyes that label red blood cells B, for example, DiI or DiO (both manufactured by Invitrogen) are added to blood collected from mouse A in collection step S12. In the reduction step S14, the labeled red blood cells B are returned to the body of the mouse A and circulated in the body of the mouse A.

画像取得ステップS2は、レーザ光源からレーザ光を出力してマウスAを走査し、所定時間間隔でタイムラプス観察して赤血球Bからの発光を受光素子で検出する。検出された光の信号はアナログ処理部13で処理されてコンピュータ5に送られる。そして、記憶部14に記憶されている処理プログラムをコンピュータ5上に読み出し、画像合成ステップS4から算出ステップS7までの処理を行う。   In the image acquisition step S2, laser light is output from the laser light source, the mouse A is scanned, time-lapse observation is performed at predetermined time intervals, and light emission from the red blood cells B is detected by the light receiving element. The detected light signal is processed by the analog processing unit 13 and sent to the computer 5. And the processing program memorize | stored in the memory | storage part 14 is read on the computer 5, and the process from image composition step S4 to calculation step S7 is performed.

画像合成ステップS4は、例えば、図7(a),(c)に示されるように、時刻t1,t2における蛍光画像内の各ピクセルの輝度値のうち高い方を選択し、図7(b),(d)に示されるように投影画像を作成する。検出ステップS5から算出ステップS7までは、第1の実施形態と同様に行われる。取得された全蛍光画像について画像合成ステップS4から算出ステップS7を行い、算出された速度vを統計処理すると、血流の速度を解析することができる。   In the image composition step S4, for example, as shown in FIGS. 7A and 7C, the higher one of the luminance values of the pixels in the fluorescent image at the times t1 and t2 is selected, and FIG. , (D), a projection image is created. The detection step S5 to the calculation step S7 are performed in the same manner as in the first embodiment. By performing the image synthesis step S4 to the calculation step S7 for the acquired all fluorescence images and statistically processing the calculated velocity v, the blood flow velocity can be analyzed.

このようにすることで、赤血球Bを蛍光色素で標識して容易に識別することができる。また、投影画像内には、赤血球Bが移動した軌跡上の時刻t1,t2における各位置に赤血球Bの蛍光像が表示される。
これより、容易に赤血球Bが移動した距離Lを測定できると同時に、従来の構成の走査型光学顕微鏡と受光素子を用いて、マウスAの体内を移動する赤血球Bおよび血流の速度をin vivoで容易に測定することができる。
In this way, red blood cells B can be easily identified by labeling with fluorescent dyes. In the projected image, a fluorescent image of red blood cell B is displayed at each position at times t1 and t2 on the locus where red blood cell B has moved.
Accordingly, the distance L traveled by the red blood cells B can be easily measured, and at the same time, the speed of the red blood cells B moving in the body of the mouse A and the blood flow velocity can be measured in vivo using the scanning optical microscope and the light receiving element having the conventional configuration. Can be measured easily.

なお、検出ステップS5において、表示部16に表示された画像上の赤血球Bを、入力部15を用いて点や円などでマーキングして検出してもよい。
このようにすることで、赤血球Bの検出の精度を向上させることができる。
In the detection step S5, the red blood cells B on the image displayed on the display unit 16 may be detected by marking them with dots or circles using the input unit 15.
By doing in this way, the precision of detection of red blood cells B can be improved.

また、上記実施形態においては、光源および受光素子をそれぞれ1つずつ備えているが、それぞれ複数備えていてもよい。
このようにすることで、励起波長の異なる複数の種類の蛍光色素により、例えば、赤血球Bおよび他の生体分子を標識し、両者の速度を同時に測定することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the light source and the light receiving element are each provided one each, you may provide two or more, respectively.
In this way, for example, erythrocytes B and other biomolecules can be labeled with a plurality of types of fluorescent dyes having different excitation wavelengths, and the velocity of both can be measured simultaneously.

なお、第1および第2の実施形態においては、赤血球Bを移動物体として測定を行っているが、赤血球Bに限らず他の移動物体にも応用可能である。
また、第1および第2の実施形態においては、正立型の光学顕微鏡を用いているが、倒立型の光学顕微鏡および一般の生体観察装置にも応用可能である。
In the first and second embodiments, the measurement is performed using the red blood cell B as a moving object, but the present invention is not limited to the red blood cell B, and can be applied to other moving objects.
In the first and second embodiments, an upright optical microscope is used, but it can also be applied to an inverted optical microscope and a general biological observation apparatus.

本発明の第1の実施形態に係る生体観察装置を示す全体図である。1 is an overall view showing a living body observation apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る生体観察方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the biological observation method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a)時刻t1,t2における血管の蛍光画像の輝度を反転した画像、(b)投影画像、(c)図3(a)の模式図、(d)図3(b)の模式図である。(A) An image obtained by inverting the luminance of a fluorescent image of blood vessels at times t1 and t2, (b) a projected image, (c) a schematic diagram of FIG. 3 (a), and (d) a schematic diagram of FIG. 3 (b). . 本発明の第1の実施形態に係る生体観察装置の変形例である。It is a modification of the biological observation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る生体観察装置を示す全体図である。It is a general view which shows the biological observation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る生体観察方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the biological observation method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)時刻t1,t2における血管の蛍光画像、(b)投影画像、(c)図7(a)の模式図、(d)図7(b)の模式図である。(A) Fluorescence image of blood vessel at time t1, t2, (b) Projected image, (c) Schematic diagram of FIG. 7 (a), (d) Schematic diagram of FIG. 7 (b).

符号の説明Explanation of symbols

1 生体観察装置
2 正立型光学顕微鏡
3 光源
4 画像取得部
5 コンピュータ(画像合成部、検出部、測定部、算出部)
6 ステージ
7 対物光学系
8 ダイクロイックミラー
9 第1の波長フィルタ
10 第2の波長フィルタ
11 ファイバ
12 走査型光学顕微鏡
13 アナログ処理部
13a オフセット演算部
13b アナログ増幅器
13c A/D変換器
14 記憶部
15 入力部
16 表示部
17 2次元スキャナ
S11 投与ステップ
S12 採取ステップ
S13 添加ステップ
S14 還元ステップ
S2 画像取得ステップ
S3 輝度値反転ステップ
S4 画像合成ステップ
S5 検出ステップ
S6 測定ステップ
S7 算出ステップ
A マウス
B 赤血球
L 距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Living body observation apparatus 2 Upright type optical microscope 3 Light source 4 Image acquisition part 5 Computer (Image composition part, a detection part, a measurement part, a calculation part)
6 Stage 7 Objective Optical System 8 Dichroic Mirror 9 First Wavelength Filter 10 Second Wavelength Filter 11 Fiber 12 Scanning Optical Microscope 13 Analog Processing Unit 13a Offset Operation Unit 13b Analog Amplifier 13c A / D Converter 14 Storage Unit 15 Input Unit 16 display unit 17 two-dimensional scanner S11 administration step S12 collection step S13 addition step S14 reduction step S2 image acquisition step S3 luminance value inversion step S4 image synthesis step S5 detection step S6 measurement step S7 calculation step A mouse B red blood cell L distance

Claims (11)

生体内の移動物体の画像を同一の視野で異なる時刻に複数枚取得する画像取得ステップと、
該画像取得ステップで取得された複数枚の画像を重ね合わせて投影画像を合成する画像合成ステップと、
該画像合成ステップにおいて合成された投影画像内から前記移動物体を検出する検出ステップと、
該検出ステップで検出された移動物体間の距離を測定する測定ステップと、
該測定ステップで測定された距離と前記画像の取得時刻とに基づいて前記移動物体の速度を算出する算出ステップとを備える生体観察方法。
An image acquisition step of acquiring a plurality of images of moving objects in a living body at different times in the same field of view;
An image combining step of combining a plurality of images acquired in the image acquisition step and combining the projection images;
A detection step of detecting the moving object from within the projection image synthesized in the image synthesis step;
A measuring step for measuring a distance between the moving objects detected in the detecting step;
A living body observation method comprising: a calculation step of calculating a velocity of the moving object based on the distance measured in the measurement step and the acquisition time of the image.
前記画像合成ステップの前または後に、前記画像または前記投影画像の輝度値を反転する輝度値反転ステップを備える請求項1に記載の生体観察方法。   The living body observation method according to claim 1, further comprising a luminance value inversion step of inverting the luminance value of the image or the projection image before or after the image synthesis step. 前記画像取得ステップの前に前記生体に標識物質を投与する投与ステップを備える請求項1または請求項2に記載の生体観察方法。   The living body observation method according to claim 1, further comprising an administration step of administering a labeling substance to the living body before the image acquiring step. 前記移動物体が生体の血管内を流れる血球であり、
前記画像取得ステップの前に、
前記生体から血液を採取する採取ステップと、
該採取ステップで採取された血液に標識物質を添加する添加ステップと、
該添加ステップで標識物質を添加された血液を前記生体内へ戻す還元ステップとを備える請求項1または請求項2に記載の生体観察方法。
The moving object is a blood cell flowing in a blood vessel of a living body;
Before the image acquisition step,
A collecting step of collecting blood from the living body;
An addition step of adding a labeling substance to the blood collected in the collection step;
The biological observation method according to claim 1, further comprising a reduction step of returning the blood, to which the labeling substance has been added in the addition step, to the living body.
前記標識物質が、蛍光色素である請求項3または請求項4に記載の生体観察方法。   The biological observation method according to claim 3 or 4, wherein the labeling substance is a fluorescent dye. 前記標識物質が、蛍光色素と、該蛍光色素が結合され、移動物体または移動物体外部の領域に存在する特定物質に結合する被標識物認識部である請求項3または請求項4に記載の生体観察方法。   5. The living body according to claim 3, wherein the labeling substance is a fluorescent substance and a labeling target recognition unit that binds to the fluorescent substance and a specific substance existing in a moving object or a region outside the moving object. Observation method. 前記被標識物認識部が、抗体である請求項6に記載の生体観察方法。   The biological observation method according to claim 6, wherein the label recognition unit is an antibody. 前記標識物質が、蛍光色素と、該蛍光色素が結合され前記生体内の物質と結合しない非結合性分子化合物である請求項3または請求項4に記載の生体観察方法。   The biological observation method according to claim 3 or 4, wherein the labeling substance is a fluorescent dye and a non-binding molecular compound to which the fluorescent dye is bound and does not bind to the substance in the living body. 前記非結合性分子化合物が、多糖類である請求項8に記載の生体観察方法。   The biological observation method according to claim 8, wherein the non-binding molecular compound is a polysaccharide. 前記非結合性分子化合物が、ポリペプチドである請求項8に記載の生体観察方法。   The biological observation method according to claim 8, wherein the non-binding molecular compound is a polypeptide. 生体内の移動物体の画像を同一の視野で異なる時刻に複数枚取得する画像取得部と、
該画像取得部で取得された複数枚の画像を重ね合わせて投影画像を合成する画像合成部と、
該画像合成部で合成された投影画像内の前記移動物体を検出する検出部と、
該検出部で検出された前記移動物体間の距離を測定する測定部と、
該測定部で測定された距離と前記画像の取得時刻に基づいて前記移動物体の速度を算出する算出部とを備える生体観察装置。
An image acquisition unit that acquires a plurality of images of a moving object in a living body at different times in the same field of view;
An image synthesizing unit that synthesizes a projected image by superimposing a plurality of images acquired by the image acquiring unit;
A detection unit for detecting the moving object in the projection image synthesized by the image synthesis unit;
A measurement unit for measuring a distance between the moving objects detected by the detection unit;
A biological observation apparatus comprising: a calculation unit that calculates a speed of the moving object based on a distance measured by the measurement unit and an acquisition time of the image.
JP2008181575A 2008-07-11 2008-07-11 Method and device for observing living body Withdrawn JP2010017396A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008181575A JP2010017396A (en) 2008-07-11 2008-07-11 Method and device for observing living body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008181575A JP2010017396A (en) 2008-07-11 2008-07-11 Method and device for observing living body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010017396A true JP2010017396A (en) 2010-01-28

Family

ID=41702867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008181575A Withdrawn JP2010017396A (en) 2008-07-11 2008-07-11 Method and device for observing living body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010017396A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012115573A (en) * 2010-12-02 2012-06-21 Canon Inc Blood flow velocity calculation apparatus and method
WO2012165553A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 オリンパス株式会社 Fluorescence observation device and fluorescence observation method
WO2015041312A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-26 国立大学法人旭川医科大学 Method and system for image processing of intravascular hemodynamics
JP2018201648A (en) * 2017-05-31 2018-12-27 三菱電機エンジニアリング株式会社 Imaging device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012115573A (en) * 2010-12-02 2012-06-21 Canon Inc Blood flow velocity calculation apparatus and method
WO2012165553A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 オリンパス株式会社 Fluorescence observation device and fluorescence observation method
CN103561626A (en) * 2011-06-03 2014-02-05 奥林巴斯株式会社 Fluorescence observation device and fluorescence observation method
JPWO2012165553A1 (en) * 2011-06-03 2015-02-23 オリンパス株式会社 Fluorescence observation apparatus and fluorescence observation method
CN103561626B (en) * 2011-06-03 2015-12-02 奥林巴斯株式会社 Fluorescence observation device and fluorescence observation method
US9516235B2 (en) 2011-06-03 2016-12-06 Olympus Corporation Fluorescence observation apparatus and fluorescence observation method
WO2015041312A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-26 国立大学法人旭川医科大学 Method and system for image processing of intravascular hemodynamics
US10898088B2 (en) 2013-09-20 2021-01-26 National University Corporation Asahikawa Medical University Method and system for image processing of intravascular hemodynamics
JP2018201648A (en) * 2017-05-31 2018-12-27 三菱電機エンジニアリング株式会社 Imaging device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102892348B (en) The method and apparatus of multispectral photon imaging
US11630293B2 (en) Imaging flow cytometer
JP3290786B2 (en) Particle analyzer
WO2004001402A1 (en) Biomolecule analyzer
Yang et al. Mitigating fluorescence spectral overlap in wide-field endoscopic imaging
CN103649717A (en) Cell analyzer
JP2009186291A (en) Cell image analyzer, its method, and its software
WO2012176785A1 (en) Image processor, image processing method, and program
JP2016214507A (en) Imaging apparatus
CN111031888A (en) System for endoscopic imaging and method for processing images
JP2010017396A (en) Method and device for observing living body
CN111902761B (en) Sample observation device and sample observation method
JP2003195174A (en) Scanning laser microscope system
Chen et al. Video-rate in vivo fluorescence imaging with a line-scanned dual-axis confocal microscope
JP2014212876A (en) Tumor region determination device and tumor region determination method
US20090317334A1 (en) Optical detection method or imaging method of implanted cells
EP3273285A1 (en) Optical system for high-speed three-dimensional imaging
Cromey et al. Pancreatic cancer cell detection by targeted lipid microbubbles and multiphoton imaging
Zhang et al. An optical platform for cell tracking in adult zebrafish
JP2005164815A (en) Optical device
JP2012198139A (en) Image processing program, image processing device, measurement analysis device and image processing method
Lemercier et al. Microtome-integrated microscope system for high sensitivity tracking of in-resin fluorescence in blocks and ultrathin sections for correlative microscopy
US8963105B2 (en) Image obtaining apparatus, image obtaining method, and image obtaining program
Tripathi et al. Advances in optical contrast agents for medical imaging: fluorescent probes and molecular imaging
JP7427291B2 (en) imaging flow cytometer

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20111004