JP2012122852A - Image processing apparatus, image processing method, and image processing program - Google Patents
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Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、異なる染色が多重に施された標本の標本画像を処理する画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムに関するものである。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and an image processing program for processing specimen images of specimens that have been subjected to multiple different staining.
病理診断では、臓器摘出や針生検によって得た組織検体から標本を作製し、様々な所見を得るために光学顕微鏡を用いて拡大観察することが広く行われている。標本は、無色透明に近いため、観察に先立って色素による染色を施すのが一般的である。染色手法としては種々のものが提案されているが、特に、病理標本に関しては、標本の形態を観察するための染色(形態観察染色)として、ヘマトキシリン(色素H)およびエオジン(色素E)の2つの色素を用いるヘマトキシリン−エオジン染色(以下、「HE染色」と呼ぶ。)が標準的に用いられている。 In pathological diagnosis, preparation of a specimen from a tissue specimen obtained by organ excision or needle biopsy, and magnified observation using an optical microscope in order to obtain various findings are widely performed. Since the specimen is almost colorless and transparent, it is generally stained with a dye prior to observation. Various staining methods have been proposed. Particularly, regarding pathological specimens, hematoxylin (dye H) and eosin (dye E) are used as stains for observing the morphology of the specimen (morphological observation staining). Hematoxylin-eosin staining (hereinafter referred to as “HE staining”) using two dyes is standardly used.
ここで、標本の観察は、観察者の目視によるものの他、この標本を例えばマルチバンド撮像して画面表示することによっても行われている。この場合には、撮像したマルチバンド画像の画素値から標本を染色している色素の色素量を推定し、推定した色素量をもとに画像の色を適宜補正した後、観察用のRGB画像を合成して画面表示する。 Here, the observation of the specimen is performed by, for example, multiband imaging of the specimen and displaying it on a screen, in addition to the visual observation of the observer. In this case, after estimating the pigment amount of the pigment staining the specimen from the pixel values of the captured multiband image, correcting the color of the image appropriately based on the estimated pigment amount, and then viewing the RGB image Is displayed on the screen.
また、病理診断では、例えば細胞核や細胞膜、細胞質等の細胞構成要素、あるいはこの細胞構成要素上に発現している標的分子(抗原)といった標本を構成する所定の標本構成要素を確認するため、HE染色に加えて免疫染色や特殊染色等の別の染色を施す場合もある。 In the pathological diagnosis, for example, HE is used to confirm a predetermined sample component constituting a sample such as a cell component such as a cell nucleus, a cell membrane, or a cytoplasm, or a target molecule (antigen) expressed on the cell component. In addition to staining, other staining such as immunostaining and special staining may be applied.
ここで、例えば、特許文献1には、複数の色素で多重染色された標本、例えば形態観察のためのHE染色が施され、さらに可視光観察可能な免疫染色によって標的分子が染色された標本の標本画像を視認性良く表示するための技術が開示されている。この特許文献1では、標本を染色している複数の色素の中から表示対象色素を選択し、標本画像の各画素における表示対象色素の色素量をもとに、表示対象色素の色素量を表した表示画像を生成している。
Here, for example,
上記した特許文献1の技術によれば、例えばHE染色が施され、かつ可視光観察可能な免疫染色によって目的の標本構成要素が特異的に染色された標本の標本画像から、HE染色による染色状態を表した表示画像を生成したり、目的の標本構成要素を染色している色素の色素量を表した表示画像、すなわち、目的の標本構成要素の領域のみを表した表示画像を生成するといったことが可能となる。しかしながら、HE染色や免疫染色は標本に対して重ねて施されるため、実際には重畳する色素同士が影響してその染色状態を完全には分離できず、目的の標本構成要素の領域を正しく特定できない場合があった。また、複数の色素の色が重畳されて表示されてしまい、視認性が劣化する場合があった。
According to the technique of
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて為されたものであり、標本内の所定の標本構成要素の領域を適正に特定し、観察時の視認性を向上させることができる画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and can appropriately specify a region of a predetermined sample component in a sample and improve the visibility at the time of observation. An object of the present invention is to provide an image processing method and an image processing program.
上記した課題を解決し、目的を達成するための、本発明のある態様にかかる画像処理装置は、第1の染色と、所定の標本構成要素を染色し、前記第1の染色とは異なる観察方法で観察される第2の染色とが多重に施された標本の前記第1の染色による染色状態を撮像して第1の標本画像を取得する第1の画像取得手段と、前記標本の前記第2の染色による染色状態を撮像して第2の標本画像を取得する第2の画像取得手段と、前記第2の標本画像をもとに、前記第1の標本画像中の前記所定の標本構成要素の領域を特定する領域特定手段と、前記第1の標本画像をもとに、前記標本の前記第1の染色による染色状態を表し、かつ前記標本内の前記所定の標本構成要素の少なくとも一部を識別可能に表した観察画像を生成する観察画像生成手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an image processing apparatus according to an aspect of the present invention stains a first staining and a predetermined specimen component, and is different from the first staining. First image acquisition means for acquiring a first sample image by imaging a staining state of the first staining of a sample that has been subjected to multiple second stainings observed by the method; A second image acquisition means for acquiring a second specimen image by imaging a staining state by the second staining; and the predetermined specimen in the first specimen image based on the second specimen image A region specifying means for specifying a region of the component, and a staining state of the sample by the first staining based on the first sample image, and at least of the predetermined sample component in the sample Observation image generation means for generating an observation image showing a part of the image in an identifiable manner , Characterized in that it comprises a.
ここで、標本構成要素とは、細胞核、細胞膜、細胞質等の細胞構成要素、あるいはこの細胞構成要素上に発現している標的分子(抗原)といった標本を構成するものをいう。 Here, the specimen constituent element refers to a constituent such as a cell constituent element such as a cell nucleus, a cell membrane, a cytoplasm, or a target molecule (antigen) expressed on the cell constituent element.
また、本発明の別の態様にかかる画像処理方法は、第1の染色と、所定の標本構成要素を染色し、前記第1の染色とは異なる観察方法で観察される第2の染色とが多重に施された標本の前記第1の染色による染色状態を撮像して第1の標本画像を取得する第1の画像取得工程と、前記標本の前記第2の染色による染色状態を撮像して第2の標本画像を取得する第2の画像取得工程と、前記第2の標本画像をもとに、前記第1の標本画像中の前記所定の標本構成要素の領域を特定する領域特定工程と、前記第1の標本画像をもとに、前記標本の前記第1の染色による染色状態を表し、かつ前記標本内の前記所定の標本構成要素の少なくとも一部を識別可能に表した観察画像を生成する観察画像生成工程と、を含むことを特徴とする。 The image processing method according to another aspect of the present invention includes a first staining and a second staining that stains a predetermined specimen component and is observed by an observation method different from the first staining. A first image acquisition step of acquiring a first specimen image by imaging a staining state of the specimen that has been subjected to the first staining and imaging a staining state of the specimen by the second staining; A second image acquisition step of acquiring a second specimen image; and an area specifying step of specifying an area of the predetermined specimen constituent element in the first specimen image based on the second specimen image; An observation image representing, based on the first specimen image, a staining state of the specimen by the first staining and identifiable at least a part of the predetermined specimen component in the specimen An observation image generation step to be generated.
また、本発明の別の態様にかかる画像処理プログラムは、コンピュータに、第1の染色と、所定の標本構成要素を染色し、前記第1の染色とは異なる観察方法で観察される第2の染色とが多重に施された標本の前記第1の染色による染色状態を撮像して第1の標本画像を取得する第1の画像取得ステップと、前記標本の前記第2の染色による染色状態を撮像して第2の標本画像を取得する第2の画像取得ステップと、前記第2の標本画像をもとに、前記第1の標本画像中の前記所定の標本構成要素の領域を特定する領域特定ステップと、前記第1の標本画像をもとに、前記標本の前記第1の染色による染色状態を表し、かつ前記標本内の前記所定の標本構成要素の少なくとも一部を識別可能に表した観察画像を生成する観察画像生成ステップと、を実行させることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided an image processing program in which a first staining and a predetermined specimen component are stained in a computer, and the second staining is observed by an observation method different from the first staining. A first image acquisition step of acquiring a first specimen image by imaging a staining state of the specimen subjected to multiple staining and acquiring the first staining image; and a staining state of the specimen by the second staining. A second image acquisition step of capturing and acquiring a second specimen image; and an area for specifying an area of the predetermined specimen component in the first specimen image based on the second specimen image Based on the specific step and the first specimen image, the staining state of the specimen by the first staining is represented, and at least a part of the predetermined specimen component in the specimen is identifiable Observation image generation step for generating an observation image , Characterized in that for the execution.
本発明によれば、標本の第1の染色による染色状態を撮像して第1の標本画像を取得するとともに、この第1の染色とは異なる観察方法で観察された標本の第2の染色による染色状態、すなわち、標本内の所定の標本構成要素を撮像して第2の標本画像を取得することができ、第2の標本画像をもとに、第1の標本画像中の所定の標本構成要素の領域を特定することができる。そして、標本の第1の染色による染色状態を表し、かつ標本内の所定の標本構成要素の少なくとも一部を識別可能に表した観察画像を生成することができる。したがって、標本内の所定の標本構成要素の領域を適正に特定し、観察時の視認性を向上させることができる。 According to the present invention, the first staining image is obtained by imaging the staining state of the sample by the first staining, and the second staining of the sample observed by an observation method different from the first staining is obtained. A stained state, that is, a second specimen image can be obtained by imaging a predetermined specimen component in the specimen, and a predetermined specimen configuration in the first specimen image is obtained based on the second specimen image. The area of the element can be specified. Then, it is possible to generate an observation image representing the staining state of the specimen by the first staining and representing at least a part of predetermined specimen constituent elements in the specimen in an identifiable manner. Therefore, it is possible to appropriately specify a region of a predetermined sample component in the sample and improve visibility during observation.
以下、図面を参照し、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Moreover, in description of drawing, the same code | symbol is attached | subjected and shown to the same part.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1における顕微鏡システム1の全体構成例を示すブロック図である。図1に示すように、顕微鏡システム1は、顕微鏡10と、例えばワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータを用いて実現される画像処理装置70とがデータの送受可能に接続されて構成される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of the overall configuration of a
図2は、顕微鏡10の概略構成を示す模式図である。この顕微鏡10は、観察対象の標本Sの可視光観察および蛍光観察を行うものである。実施の形態1では、例えば、第1の染色としてHE染色が施され、かつ、第2の染色として、標本構成要素の一例である細胞核と特異的に結合する蛍光色素を用いた染色(蛍光標識)が施された生体組織標本を観察対象の標本Sとし、顕微鏡10によって標本Sの可視光観察および蛍光観察を行う。より具体的には、標本Sは、色素Hによって細胞核が青紫色に染色され、色素Eによって細胞質や結合組織が薄赤色に染色された生体組織標本である。加えて、この生体組織標本に、近赤外蛍光色素の一例である例えばLDS751/DNA(インビトロジェン社製)によって細胞核に蛍光標識が施されたものである。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the
図3は、LDS751/DNAの励起波長特性および蛍光波長特性を示す図であり、励起波長特性の変化曲線L11を一点鎖線で示し、蛍光波長特性の変化曲線L13を二点鎖線で示している。図3に示すように、LDS751/DNAは、励起波長が550nm付近であり、蛍光波長が710nm付近である。したがって、550nm付近の光(励起光)を照射すると、710nm付近の光(蛍光)を発する。 FIG. 3 is a diagram showing the excitation wavelength characteristic and the fluorescence wavelength characteristic of LDS751 / DNA, in which a change curve L11 of the excitation wavelength characteristic is indicated by a one-dot chain line, and a change curve L13 of the fluorescence wavelength characteristic is indicated by a two-dot chain line. As shown in FIG. 3, LDS751 / DNA has an excitation wavelength around 550 nm and a fluorescence wavelength around 710 nm. Therefore, when light (excitation light) near 550 nm is irradiated, light (fluorescence) near 710 nm is emitted.
この標本Sの可視光観察および蛍光観察を行う顕微鏡10は、図2に示すように、標本Sが載置されるステージ2と、このステージ2上に載置された標本Sの裏面側から透過照明光を照射するための透過照明光学系3と、ステージ2上に載置された標本Sの表面側から落射照明光を照射するための落射照明光学系4と、標本Sの観察像を肉眼で観察するための肉眼観察系5と、標本Sの観察像を撮像して画面表示することで観察するための撮像観察系6とを備える。
As shown in FIG. 2, the
この顕微鏡10は、観察対象の標本Sの種類や観察の用途等に応じて透過照明光学系3または落射照明光学系4を選択的に用いることで、透過照明光学系3を用いた透過照明による標本Sの観察と、落射照明光学系4を用いた落射照明による標本Sの観察とを行うことができる。なお、以下では、透過照明光学系3を用いて標本Sの可視光観察を行い、落射照明光学系4を用いて標本Sの蛍光観察を行うこととして説明する。
The
ステージ2は、不図示の駆動機構によって観察光軸(肉眼観察系5を構成する対物レンズ51の光軸)に垂直な面内(XY平面内)および観察光軸の方向(Z軸方向)に移動自在に構成され、これによって観察する標本S上の領域が調整されるとともに、標本Sが観察光軸に沿って焦準移動されて焦点合わせ(ピント合わせ)される。
The stage 2 is driven in a plane perpendicular to the observation optical axis (the optical axis of the
透過照明光学系3は、第1のランプ31と、第1のコレクタレンズ32と、第1のバンドパスフィルタ33と、全反射ミラー34と、コンデンサレンズ35とを含む。
The transmission illumination optical system 3 includes a
第1のランプ31は、例えば、ハロゲンランプ等で実現され、可視域から近赤外域に亘る波長範囲の光を透過照明光として射出する。なお、実施の形態1では、透過照明光学系3を用いて標本Sを透過照明することで標本Sの可視光観察を行うため、第1のランプ31は、可視域の光の少なくとも一部を含む光を透過照明光として射出するものであればよい。第1のコレクタレンズ32は、第1のランプ31からの透過照明光を集光する。
The
第1のバンドパスフィルタ33は、標本Sに照射する透過照明光の波長域を所定の波長域に制限するためのものであり、第1のコレクタレンズ32で集光された透過照明光のうちの所定の波長域の光を透過する。図4は、実施の形態1における第1のバンドパスフィルタ33の分光透過特性を示す図である。実施の形態1では、第1のバンドパスフィルタ33は、図4に示すように、可視域の光およびLDS751/DNAの励起波長(550nm付近)の光(励起光)を含む400nm〜700nmの波長範囲の光を透過し、この波長範囲外の光を遮断する特性を有する。
The first band-
全反射ミラー34は、第1のバンドパスフィルタ33を透過した所定の波長域の透過照明光を標本Sの裏面側から照射するように反射させる。この全反射ミラー34後段のコンデンサレンズ35を透過した透過照明光は、ステージ2上の標本Sの裏面側に照射され、観察光として対物レンズ51に入射する。
The
落射照明光学系4は、第2のランプ41と、第2のコレクタレンズ42と、第2のバンドパスフィルタ43と、第1のダイクロイックミラー44とを含む。
The epi-illumination optical system 4 includes a
第2のランプ41は、第1のランプ31と同様の構成で実現できる。ただし、実施の形態1では、落射照明光学系4を用いて標本Sを落射照明することで標本Sの蛍光観察を行うため、第2のランプ41は、標本Sを標識している近赤外蛍光色素の励起波長、実施の形態1では、LDS751/DNAの励起波長(550nm付近)の少なくとも一部を含む光を落射照明光として射出するものであればよい。第2のコレクタレンズ42は、第2のランプ41からの落射照明光を集光する。第2のバンドパスフィルタ43は、標本Sに照射する照射照明光の波長域を所定の波長域に制限するためのものであり、第2のコレクタレンズ42で集光された落射照明光のうちの所定の波長域の光を透過する。この第2のバンドパスフィルタ43は、例えば図4に示した第1のバンドパスフィルタ33と同様の特性を有する。
The
第1のダイクロイックミラー44は、第2のバンドパスフィルタ43を透過した所定の波長域の落射照明光を標本Sの表面側から照射するように反射させるとともに、対物レンズ51を経た観察光を透過する。図5は、実施の形態1における第1のダイクロイックミラー44の分光透過特性を示す図である。実施の形態1では、第1のダイクロイックミラー44は、図5に示すように、700nmより短波長側の波長範囲の光の約50%を透過する一方、約50%を反射する特性を有する。さらに、第1のダイクロイックミラー44は、700nmより長波長側の波長範囲の光を透過する特性、すなわち、LDS751/DNAの蛍光波長(710nm付近)の光(蛍光)を透過する特性を有する。
The first
第1のダイクロイックミラー44で反射された落射照明光は、対物レンズ51を経て標本Sの表面側に照射される。なお、上記したように、実施の形態1では、落射照明光学系4を用いて標本Sの蛍光観察を行うが、この蛍光観察時には、LDS751/DNAの励起波長の光(励起光)が標本Sの表面側に照射される。このようにして標本Sに励起光を照射すると、標本S内のLDS751/DNAが励起されて蛍光を発し、このLDS751/DNAが発した蛍光が観察光として対物レンズ51に入射する。
The epi-illumination light reflected by the first
肉眼観察系5は、対物レンズ51と、光路変換ミラー52と、プリズム53と、標本Sの観察像を目視によって観察するために観察者の眼があてられる接眼レンズ54とを含む。
The naked
光路変換ミラー52は、観察光軸上に挿抜自在に設けられ、観察光の光路を肉眼観察系5または撮像観察系6に切り換える。具体的には、この光路変換ミラー52を観察光軸上に挿入または抜去することによって、第1のダイクロイックミラー44を透過した観察光を第2のダイクロイックミラー61側に透過させる全透過状態と、第1のダイクロイックミラー44を透過した観察光を接眼レンズ54側に反射させる全反射状態とが切り換えられるようになっている。
The optical
光路変換ミラー52が観察光軸上に挿入されており全反射状態の場合、プリズム53は、光路変換ミラー52で反射された観察光を所定方向に反射させて接眼レンズ54に導く。接眼レンズ54に導入された観察光(標本Sの可視光観察像/標本Sの蛍光観察像)は、観察者によって目視観察される。
When the optical
一方、光路変換ミラー52が観察光軸上から抜去されており全透過状態となっている場合には、第1のダイクロイックミラー44を透過した観察光(標本Sの可視光観察像/標本Sの蛍光観察像)は、プリズム53を経て撮像観察系6の第2のダイクロイックミラー61に入射する。
On the other hand, when the optical
撮像観察系6は、第2のダイクロイックミラー61と、励起光カットフィルタ62と、イメージインテンシファイア(I.I.)63と、蛍光画像撮像部64と、可視光画像撮像部65とを含む。
The imaging observation system 6 includes a second
第2のダイクロイックミラー61は、プリズム53を透過した観察光のうち、LDS751/DNAの蛍光波長の少なくとも一部を含む波長域の光である蛍光(赤外光)成分を反射するとともに、可視光の少なくとも一部を含む波長域の光である可視光成分を透過して空間的に分離する。図6は、実施の形態1における第2のダイクロイックミラー61の分光透過特性を示す図である。実施の形態1では、第2のダイクロイックミラー61は、図6に示すように、可視光域の光(可視光成分)を含む700nmより短波長側の波長範囲の光を透過する一方、LDS751/DNAの蛍光成分を含む700nmより長波長側の波長範囲の光を反射する特性を有する。この第2のダイクロイックミラー61で反射された蛍光成分は、励起光カットフィルタ62に入射する。一方、第2のダイクロイックミラー61を透過した可視光成分は、必要な光学系を経て可視光画像撮像部65の撮像面に結像される。
The second
励起光カットフィルタ62は、励起光成分を遮断して蛍光成分のみを透過する分光透過特性、実施の形態1では、LDS751/DNAの励起光成分を遮断し、LDS751/DNAの蛍光成分を透過する分光透過特性を有する。励起光カットフィルタ62に入射した蛍光成分は、この励起光カットフィルタ62によって励起光成分が除去されてイメージインテンシファイア63に入射する。
The excitation light cut
イメージインテンシファイア63は、例えば350nm〜910nm付近の波長に対して感度を有し、励起光カットフィルタ62を通過した観察光は、このイメージインテンシファイア63によって増幅されて蛍光画像撮像部64の撮像面に結像される。
The
蛍光画像撮像部64は、CCDやCMOS等の撮像素子を備えたカメラで構成され、第2のダイクロイックミラー61で反射された蛍光成分(標本Sの蛍光観察像)を撮像して電気信号に変換する。この蛍光画像撮像部64によって得られる画像データの各画素の画素値は、標本S上の各点(標本点)における蛍光強度に相当する。ここで、標本点とは、カメラを構成する撮像素子の各画素位置に対応する標本S上の各位置のことである。得られた標本Sの第2の標本画像としての蛍光画像の画像データは、画像処理装置70に出力される。
The fluorescence
一方、可視光画像撮像部65は、例えば特許文献3に開示されている撮像方式を適用し、透過させる光の波長帯域(バンド)が異なる所定枚数(例えば16枚)のバンドパスフィルタを切り換えながら標本Sの可視光観察像を面順次方式でマルチバンド撮像するマルチバンドカメラで構成される。16枚のバンドパスフィルタを用いる場合、可視光画像は、16バンドのマルチバンド画像として得られる。この可視光画像撮像部65は、例えば、前述の所定枚数のバンドパスフィルタをフィルタホイールに装着し、フィルタホイールを回転させることで各バンドパスフィルタを観察光軸上に択一的に挿入するフィルタユニットや、CCDやCMOS等の撮像素子を備えたカメラで構成され、第2のダイクロイックミラー61を透過した可視光成分(標本Sの可視光観察像)をマルチバンド撮像して電気信号に変換する。この可視光画像撮像部65によって得られる画像データの各画素の画素値は、各バンドパスフィルタそれぞれのバンドにおける可視光の強度に相当し、各標本点についてバンド毎の画素値(分光データ)が得られる。得られた標本Sの第1の標本画像としての可視光画像の画像データは、画像処理装置70に出力される。
On the other hand, the visible light
一方、画像処理装置70は、入力部71と、表示部72と、記録部73と、画像処理部74と、装置各部を制御する制御部77とを備える。
On the other hand, the image processing apparatus 70 includes an
入力部71は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等の各種入力装置によって実現されるものであり、操作入力に応じた入力信号を制御部77に出力する。表示部72は、LCDやELディスプレイ、CRTディスプレイ等の表示装置によって実現されるものであり、制御部77から入力される表示信号をもとに各種画面を表示する。
The
記録部73は、更新記憶可能なフラッシュメモリ等のROMやRAMといった各種ICメモリ、内蔵あるいはデータ通信端子で接続されたハードディスク、CD−ROM等の情報記録媒体およびその読取装置等によって実現されるものである。この記録部73には、顕微鏡システム1を動作させ、この顕微鏡システム1が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、このプログラムの実行中に使用されるデータ等が予め記録され、あるいは処理の都度一時的に記録される。この記録部73には、顕微鏡10から入力される可視光画像の画像データや蛍光画像の画像データ、画像処理部74によって生成される観察画像としての異常核領域識別画像の画像データ等が記録される。また、記録部73には、実施の形態1の処理を実現して可視光画像および蛍光画像および異常核領域識別画像を生成するための画像処理プログラム731が記録される。
The recording unit 73 is realized by various IC memories such as ROM and RAM such as flash memory that can be updated and stored, a built-in hard disk connected by a data communication terminal, an information recording medium such as a CD-ROM, and a reading device thereof. It is. In the recording unit 73, a program for operating the
画像処理部74は、領域特定手段としての核領域特定部741と、分光特性推定部743と、色素量推定手段としての色素量推定部745と、対象箇所検出手段としての異常核領域検出部747と、観察画像生成手段としての異常核領域識別画像生成部749と、異常マーク付加部753とを含む。核領域特定部741は、蛍光画像を構成する各画素の画素値(蛍光強度)をもとに、蛍光画像中の細胞核の領域(核領域)を抽出することで可視光画像中の核領域を特定する。分光特性推定部743は、可視光画像を構成する画素毎に、対応する標本S上の各標本点における分光透過率を推定する。色素量推定部745は、分光特性推定部743が可視光画像の画素毎に推定した分光透過率をもとに、標本Sの色素量を推定する。異常核領域検出部747は、核領域特定部741が特定した核領域の画素について色素量推定部745が推定した色素量をもとに、核領域の中から識別対象箇所の一例である異常な細胞核の領域(異常核領域)を検出する。異常核領域識別画像生成部749は、標本SのHE染色による染色状態(色素Hおよび色素Eの染色状態)を表し、かつ、異常核領域を識別表示した画像(異常核領域識別画像)を生成する。この異常核領域識別画像生成部749は、染色画像合成手段としてのHE染色画像合成部751を含む。HE染色画像合成部751は、標本SのHE染色による染色状態を表した標本染色画像としてのHE染色画像を合成する。異常マーク付加部753は、異常核領域識別画像中の異常核領域近傍に該当する細胞核が異常であることを示す異常マークを付加して表示部72に表示する処理を行う。
The
制御部77は、入力部71から入力される入力信号、記録部73に記録されるプログラムやデータ等をもとに顕微鏡10を構成する各部への指示やデータの転送等を行い、あるいは画像処理装置70を構成する各部への指示やデータの転送等を行って、顕微鏡システム1全体の動作を統括的に制御する。この制御部77は、第1の画像取得手段としての可視光画像取得制御部771と、第2の画像取得手段としての蛍光画像取得制御部772とを含む。可視光画像取得制御部771は、顕微鏡10の動作を制御して標本Sの可視光画像を取得する。蛍光画像取得制御部772は、顕微鏡10の動作を制御して標本Sの蛍光画像を取得する。
The control unit 77 performs an instruction and data transfer to each unit constituting the
図7は、実施の形態1の画像処理装置70が行う処理手順を示すフローチャートである。また、図7は、この画像処理装置70が行う処理手順を説明する説明図である。ここで説明する処理は、記録部73に記録された画像処理プログラム731に従って画像処理装置70の各部が動作することによって実現される。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the image processing apparatus 70 according to the first embodiment. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a processing procedure performed by the image processing apparatus 70. The processing described here is realized by each unit of the image processing apparatus 70 operating according to the
図7に示すように、先ず、可視光画像取得制御部771が、第1の画像取得工程および第1の画像取得ステップとして、顕微鏡10の動作を制御して標本Sの可視光観察像をマルチバンド撮像し、標本Sの可視光画像を取得する(ステップa1)。取得した可視光画像の画像データは、記録部73に記録される。また、蛍光画像取得制御部772が、第2の画像取得工程および第2の画像取得ステップとして、顕微鏡10の動作を制御して標本Sの蛍光観察像を撮像し、標本Sの蛍光画像を取得する(ステップa3)。取得した蛍光画像の画像データは、記録部73に記録される。なお、ステップa1およびステップa3では、同じ標本Sの範囲(対物レンズ51の視野範囲)を撮像することで、各画素に対応する標本S上の標本点が一致した標本Sの可視光画像および蛍光画像を取得する。
As shown in FIG. 7, first, the visible light image
この結果、例えば図8(a)に示す可視光画像が取得され、図8(b)に示す蛍光画像が取得される。図8(a)に示す可視光画像および図8(b)に示す蛍光画像は、4つの細胞核を含む標本Sを撮像したものである。ここで、上記したように、実施の形態1で観察対象とする標本Sは、色素Hによって細胞核が青紫色に染色され、色素Eによって細胞質や結合組織が薄赤色に染色され、LDS751/DNAによって細胞核に蛍光標識が施されたものである。したがって、可視光観察では、標本SのHE染色による染色状態が撮像され、可視光画像には、図8(a)に示すように、HE染色された標本S内の細胞核C21〜C24(細胞核C21〜C24の色素Hによる染色状態)が映る。一方、蛍光観察では、標本SのLDS751/DNAによる染色状態、すなわち、LDS751/DNAが発した蛍光のみが撮像されるため、蛍光画像は、図8(b)に示すように、標本S内の細胞核C21〜C24の境界が鮮明な画像として得られる。 As a result, for example, a visible light image shown in FIG. 8A is acquired, and a fluorescent image shown in FIG. 8B is acquired. The visible light image shown in FIG. 8A and the fluorescence image shown in FIG. 8B are obtained by imaging a specimen S including four cell nuclei. Here, as described above, in the specimen S to be observed in the first embodiment, the cell nucleus is stained blue-purple with the dye H, the cytoplasm and connective tissue are stained light red with the dye E, and the sample S is stained with the LDS751 / DNA. The cell nucleus is fluorescently labeled. Therefore, in the visible light observation, the staining state of the specimen S by HE staining is imaged, and the visible light image shows cell nuclei C21 to C24 (cell nucleus C21 in the HE-stained specimen S as shown in FIG. 8A). ~ C24 dyeing state with dye H). On the other hand, in the fluorescence observation, since the staining state of the specimen S with LDS751 / DNA, that is, only the fluorescence emitted by the LDS751 / DNA is imaged, the fluorescence image is shown in FIG. The boundary between the cell nuclei C21 to C24 is obtained as a clear image.
以上のようにして可視光画像と蛍光画像とを取得したならば、画像処理部74の核領域特定部741が、領域特定工程および領域特定ステップとして、先ず、ステップa3で取得した蛍光画像から核領域を抽出する(ステップa5)。具体的には、核領域特定部741は、蛍光画像の各画素の画素値(蛍光強度)を例えば閾値処理し、その蛍光強度が予め設定される所定の閾値以上の画素を核領域の画素として抽出する。そして、核領域特定部741は、蛍光画像中で核領域として抽出した画素と同じ可視光画像中の画素を、可視光画像中の核領域の画素として特定する(ステップa7)。このとき、核領域特定部741は、可視光画像中の核領域の画素を連結成分毎に区切り、区切った画素群毎に固有のラベルを付すことで、各画素群のそれぞれを1つの細胞核の領域として特定する。
If the visible light image and the fluorescence image are acquired as described above, the nucleus
続いて、分光特性推定部743が、可視光画像の各画素の画素値をもとに、対応する標本S上の各標本点における波長毎(バンド毎)の分光透過率を推定(算出)する(ステップa9)。マルチバンド画像から分光透過率を推定する手法としては、例えば、公知のウィナー(Wiener)推定を用いることができる。そして、色素量推定部745が、ステップa9で推定した各画素の分光透過率をもとに、標本Sの色素量を推定(算出)する(ステップa11)。上記したように、可視光観察では、標本SのHE染色による染色状態が撮像されるため、推定対象の色素は、色素Hおよび色素Eの2つとなる。なお、色素Hおよび色素E以外の染色成分についても適宜推定対象に含めて色素量の推定を行うこととしてよい。具体的には、赤血球を染色したエオジンまたは染色されていない赤血球の色等を推定対象に含めてもよい。この色素量の推定は、例えば特許文献2に記載の公知技術を適用することで実現できる。
Subsequently, the spectral
ここで、色素量の推定について簡単に説明する。一般に、光を透過する物質では、波長λ毎の入射光の強度I0(λ)と射出光の強度I(λ)との間に、次式(1)で表されるランベルト・ベール(Lambert-Beer)の法則が成り立つことが知られている。k(λ)は波長に依存して決まる物質固有の値、dは物質の厚さをそれぞれ表す。また、式(1)の左辺は分光透過率t(λ)を意味している。
例えば、標本が色素1,色素2,・・・,色素nのn種類の色素で染色されている場合、ランベルト・ベールの法則により各波長λにおいて次式(2)が成立する。k1(λ),k2(λ),・・・,kn(λ)は、それぞれ色素1,色素2,・・・,色素nに対応するk(λ)を表し、例えば、標本を染色している各色素の色素スペクトルである。またd1,d2,・・・,dnは、マルチバンド画像の各画素に対応する標本S上の標本点における色素1,色素2,・・・,色素nの仮想的な厚さを表す。本来色素は、標本中に分散して存在するため、厚さという概念は正確ではないが、標本が単一の色素で染色されていると仮定した場合と比較して、どの程度の量の色素が存在しているかを表す相対的な色素量の指標となる。すなわち、d1,d2,・・・,dnはそれぞれ色素1,色素2,・・・,色素nの色素量を表しているといえる。なお、k1(λ),k2(λ),・・・,kn(λ)は、色素1,色素2,・・・,色素nの各色素を用いてそれぞれ個別に染色した標本を予め用意し、その分光透過率を分光器で測定することによって、ランベルト・ベールの法則から容易に求めることができる。
式(2)の両辺の対数を取ると、次式(3)となる。
ステップa9で可視光画像の画素毎に推定した分光透過率の波長λに対応する要素をt^(x,λ)とし、これを式(3)に代入すると、次式(4)を得る。なお、t^は、tの上に推定値を表すハット「^」が付いていることを示す。
式(4)において未知変数はd1,d2,・・・,dnのn個であるから、少なくともn個の異なる波長λについて式(4)を連立させれば、これらを解くことができる。より精度を高めるために、n個以上の異なる波長λに対して式(4)を連立させ、重回帰分析を行ってもよい。 In Equation (4), there are n unknown variables d 1 , d 2 ,..., D n , so that Equation (4) can be solved simultaneously for at least n different wavelengths λ. it can. In order to increase the accuracy, the multiple regression analysis may be performed by simultaneously formula (4) for n or more different wavelengths λ.
以上が、色素量算出の簡単な手順であるが、実施の形態1で推定対象とする色素は色素Hおよび色素Eであり、n=2となる。色素量推定部745は、ステップa9で推定した各画素の分光透過率をもとに、対応する各標本点に固定された色素Hおよび色素Eの色素量をそれぞれ推定する。
The above is a simple procedure for calculating the amount of pigment, but the pigments to be estimated in
続いて、異常核領域検出部747が、ステップa7で特定した核領域を構成する画素についてステップa11で推定した色素Hの色素量をもとに、個々の細胞核の正常/異常を判定して、異常核領域を検出する(ステップa13)。例えば、予め正常な細胞核を含む標本を用意し、HE染色を施して可視光画像を取得する。そして、ステップa9〜ステップa11と同様の手順で色素量を推定することで正常な細胞核に固定される色素Hの色素量を取得し、基準特徴値である基準H色素量として記録部73に記録しておく。そして、ステップa13では、ステップa7で特定した核領域の画素の色素Hの色素量を特徴値として用い、この色素Hの色素量と基準H色素量とを比較する。例えば、個々の核領域を構成する画素の色素Hの色素量からその平均値や最大値、最小値といった値を算出し、基準H色素量との比較を行う。そして、算出した値が基準H色素量に満たない細胞核を異常と判定する。基準H色素量以上であれば、その細胞核を正常と判定する。なお、基準H色素量は、正常な細胞核に固定される色素Hの色素量に限らず、異常な細胞核に固定される色素Hの色素量であってもよい。 Subsequently, the abnormal nucleus region detection unit 747 determines normality / abnormality of each cell nucleus based on the pigment amount of the pigment H estimated in Step a11 for the pixels constituting the nucleus region identified in Step a7. An abnormal nucleus region is detected (step a13). For example, a specimen containing normal cell nuclei is prepared in advance and subjected to HE staining to obtain a visible light image. Then, the amount of dye H fixed to normal cell nuclei is obtained by estimating the amount of dye in the same procedure as in steps a9 to a11, and recorded in the recording unit 73 as a reference H dye amount that is a reference feature value. Keep it. In step a13, the dye amount of the dye H of the pixel in the nucleus area specified in step a7 is used as a feature value, and the dye amount of the dye H is compared with the reference H dye amount. For example, the average value, the maximum value, the minimum value, and the like are calculated from the dye amount of the dye H of the pixels constituting each nucleus region, and compared with the reference H dye amount. Then, a cell nucleus whose calculated value does not satisfy the reference H dye amount is determined to be abnormal. If the amount is higher than the reference H dye amount, the cell nucleus is determined to be normal. Note that the reference H dye amount is not limited to the dye H dye amount fixed to a normal cell nucleus, but may be the dye H dye amount fixed to an abnormal cell nucleus.
続いて、観察画像生成工程および観察画像生成ステップとして、先ず、異常核領域識別画像生成部749のHE染色画像合成部751が、ステップa11で画素毎に推定した色素量をもとに各画素の画素値(RGB値)を算出することで、標本SのHE染色による染色状態を表したHE染色画像を合成する(ステップa15)。ここで、色素量を画素値(RGB値)に変換する処理は、例えば特許文献2に記載の公知技術を適用して実現できる。
Subsequently, as an observation image generation step and an observation image generation step, first, the HE-stained image synthesis unit 751 of the abnormal nucleus region identification
簡単に処理手順を説明すると先ず、ステップa11で推定した色素量d1,d2,・・・,dnに補正係数α1,α2,・・・,αnをそれぞれ乗じて上記した式(2)に代入し、次式(5)を得る。そして、補正係数αnに所定の値を与えることで色素量を適宜修正し、修正後の色素量から合成分光透過率t*(x,λ)を算出する。ここで、補正係数αnの値を調整することで、各標本点における色素量を仮想的に修正することができ、染色状態のばらつきを補正することが可能となる。標本は、通常臨床検査技師によって作製される。このため、臨床検査技師の経験等の個人差が影響し、標本の染色状態を均一に保つのは難しい。また、標本自体の個体差や標本作製時の室温といった周囲の環境等によっても染色状態がばらつく場合がある。補正係数αnを調整すれば、染色状態のばらつきを所望の染色状態に補正することができる。色素量の修正が不要であれば、補正係数αnを1とすればよいが、この場合は、合成分光透過率t*(x,λ)を算出せずにステップa9で算出した分光透過率を用いればよい。
撮像されたマルチバンド画像の任意の点(画素)xについて、バンドbにおける画素値g(x,b)と、対応する標本上の点の分光透過率t(x,λ)との間には、カメラの応答システムに基づく次式(6)の関係が成り立つ。λは波長、f(b,λ)はb番目のフィルタの分光透過率、s(λ)はカメラの分光感度特性、e(λ)は照明の分光放射特性、n(b)はバンドbにおける観測ノイズをそれぞれ表す。bは、バンドを識別する通し番号であり、例えばバンド数が16バンドの場合、1≦b≦16を満たす整数値である。
したがって、式(5)を上記した式(6)に代入し、次式(7)に従って画素値を求めることによって、各画素の画素値g*(x,b)を求めることができる。この場合、観測ノイズn(b)をゼロとして計算してよい。
そして、以上のようにしてHE染色画像を合成したならば、異常核領域識別画像生成部749が、ステップa13で検出した異常核領域を、合成したHE染色画像中で識別表示した異常核領域識別画像を生成する(ステップa17)。具体的には、異常核領域識別画像生成部749は、HE染色画像中の異常核領域を構成する画素の画素値を所定の表示色(例えば緑色)で置き換えることで、HE染色画像において異常核領域を識別表示した異常核領域識別画像を生成する。例えば、図8(a)の可視光画像に映る細胞核C21〜C24のうち、細胞核C22が異常と判定されたとする。この場合には、図8(c)に示すように、標本SのHE染色による染色状態を表したHE染色画像において、異常核領域である細胞核C22の領域の表示色が置き換えられた異常核領域識別画像が生成される。
When the HE-stained image is synthesized as described above, the abnormal nucleus region identification
なお、異常核領域の表示色は、予め固定的に設定しておく構成としてもよいし、ユーザによる表示色の選択操作を受け付けて決定するようにしてもよい。また、異常核領域の識別表示の態様は、例示したものに限定されるものではなく、例えば、異常核領域を点滅表示させる等、他の核領域と識別可能な表示態様であればどのようなものであってもよい。 Note that the display color of the abnormal nucleus region may be fixedly set in advance, or may be determined by receiving a display color selection operation by the user. In addition, the abnormal nuclear region identification display mode is not limited to the illustrated one, and any display mode that can be distinguished from other nuclear regions, for example, blinking the abnormal nuclear region is displayed. It may be a thing.
そして、図7に示すように、異常マーク付加部753が、生成した異常核領域識別画像中の異常核領域の近傍に異常マークを付加して表示部72に表示する処理を行う(ステップa19)。例えば、図8(d)の例では、細胞核C22の領域近傍にこの細胞核C22の領域を囲う異常マークM2が付加されており、異常核領域識別画像は、この状態で表示部72に表示され、ユーザに提示される。
Then, as shown in FIG. 7, the abnormal
なお、異常マークは例示したものに限定されるものではない。例えば、異常核領域の近傍に、その核領域が異常であることを示す所定の記号を異常マークとして付加する構成としてもよい。あるいは、異常核領域の近傍に、その核領域が異常であることをテキストの表示によって示した異常マークを付加する構成としてもよい。 The abnormality mark is not limited to those illustrated. For example, a predetermined symbol indicating that the nuclear region is abnormal may be added as an abnormal mark in the vicinity of the abnormal nuclear region. Or it is good also as a structure which adds the abnormal mark which showed that the nucleus area | region is abnormal by the display of the text in the vicinity of the abnormal nucleus area | region.
また、ステップa19では、異常核領域識別画像を表示部72に表示処理することとしたが、ユーザ操作に従って、HE染色画像と異常核領域識別画像とを切り換えて表示部72に表示処理し、あるいはHE染色画像と異常核領域識別画像とを並べて表示部72に表示処理するといったことも可能である。これによれば、異常核領域の観察と、HE染色による染色状態の観察(形態観察)とを切り換えながら、あるいは同時に行うといったことも可能となる。
In step a19, the abnormal nucleus region identification image is displayed on the
以上説明したように、実施の形態1によれば、HE染色が施され、かつ、細胞核と特異的に結合する蛍光色素を用いて染色(蛍光標識)された標本Sの蛍光観察画像と可視光画像とを取得し、蛍光画像の画素値(蛍光強度)をもとに蛍光画像中の細胞核の領域(核領域)を抽出することで可視光画像中の核領域を特定することができる。上記したように、蛍光画像は、標本S内の細胞核の境界が鮮明な画像として得られるため、この蛍光画像から核領域を抽出することで、可視光画像中の細胞核の領域を適正に特定することができる。 As described above, according to the first embodiment, the fluorescence observation image and the visible light of the specimen S that has been stained with HE and stained (fluorescently labeled) with a fluorescent dye that specifically binds to the cell nucleus. By acquiring an image and extracting a cell nucleus region (nucleus region) in the fluorescence image based on the pixel value (fluorescence intensity) of the fluorescence image, the nucleus region in the visible light image can be specified. As described above, since the fluorescence image is obtained as an image in which the boundary of the cell nucleus in the specimen S is clear, the nucleus region is extracted from this fluorescence image, so that the region of the cell nucleus in the visible light image is appropriately specified. be able to.
また、標本Sを蛍光観察することで、標本SのLDS751/DNAによる染色状態、すなわち、LDS751/DNAが発した蛍光のみを撮像して蛍光画像として取得する一方、標本Sを可視光観察することで取得した可視光画像からHE染色による染色状態を表したHE染色画像を合成できるので、細胞核の領域を特定するための染色がHE染色による染色状態に影響を与えることがない。したがって、HE染色による染色状態を損なうことなく核領域を特定することができる。
Further, by observing the specimen S with fluorescence, the specimen S is stained with LDS751 / DNA, that is, only the fluorescence emitted by the LDS751 / DNA is captured and acquired as a fluorescence image, while the specimen S is observed with visible light. Since the HE-stained image representing the state of staining by HE staining can be synthesized from the visible light image acquired in
また、個々の細胞核の正常/異常は、可視光画像中の各領域の画素値から推定される色素量を用いて判定することができる。すなわち、可視光画像の各画素の画素値(バンド毎の分光データ)をもとに、標本Sの色素量を推定し、核領域を構成する画素の色素Hの色素量と予め取得しておいた正常な細胞核に固定される色素Hの色素量(基準H色素量)とを比較することで、該当する細胞核の正常/異常を適正に判定することができる。ここで、HE染色では、色素Hによって細胞核が染色されるが、このHE染色では、従来から、例えばがん細胞の細胞核等の異常な細胞核に固定される色素Hの色素量(濃度)が、正常な細胞核に固定される色素Hの色素量(濃度)と比べて少ない(異常な細胞核は、正常な細胞核に比べて薄く染まる)ことが知られている。実施の形態1によれば、可視光画像中の核領域を適正に特定することができるので、特定した核領域の中から異常核領域を精度良く検出することができる。 In addition, normality / abnormality of individual cell nuclei can be determined using the amount of pigment estimated from the pixel value of each region in the visible light image. That is, the pigment amount of the sample S is estimated based on the pixel value (spectral data for each band) of each pixel of the visible light image, and the pigment amount of the pigment H of the pixel constituting the nucleus region is acquired in advance. The normal / abnormality of the corresponding cell nucleus can be appropriately determined by comparing the amount of the dye H fixed to the normal cell nucleus (reference H dye amount). Here, in HE staining, cell nuclei are stained with dye H. Conventionally, in this HE staining, for example, the dye amount (concentration) of dye H fixed to abnormal cell nuclei such as cancer cell nuclei, It is known that the amount (concentration) of the dye H fixed to a normal cell nucleus is small (abnormal cell nuclei are stained lighter than normal cell nuclei). According to the first embodiment, since the nucleus region in the visible light image can be appropriately specified, the abnormal nucleus region can be accurately detected from the identified nucleus region.
そして、標本SのHE染色による染色状態を表したHE染色画像を合成し、このHE染色画像中の異常核領域を所定の表示色で識別表示した異常核領域識別画像を生成して表示部72に表示することができる。したがって、HE染色画像中で異常核領域を視認性良く表して医師等のユーザに提示することができるので、ユーザにとっては、観察の際、異常核領域を他の核領域と容易に識別することができ、診断精度が向上する。また、標本SのHE染色による染色状態を表したHE染色画像によって、標本SのHE染色による染色状態の観察(形態観察)も視認性良く行える。
Then, an HE-stained image representing the staining state of the sample S by HE staining is synthesized, and an abnormal nucleus region identification image in which the abnormal nucleus region in the HE-stained image is identified and displayed with a predetermined display color is generated and displayed on the
なお、実施の形態1では、細胞核の正常/異常を判定する際に用いる基準H色素量を予め取得して記録部73に記録しておくこととした。ここで、標本の染色状態は、実際に使用する染色液の種類(染色液の製造メーカー)や、使用する染色液の組み合わせ、染色時間、染色場所(医療施設)等の染色時の環境といった染色工程に関する属性によって変動する場合があり、染色状態によって基準H色素量も変動する場合がある。そこで、異なる染色状態での基準H色素量を予め取得し、データベースとして記録部73に記録しておくようにしてもよい。そして、実際に観察対象とする標本Sの染色状態に応じた基準H色素量をデータベースから読み出して取得し、細胞核の正常/異常の判定に用いるようにしてもよい。あるいは、この染色状態毎の基準H色素量のデータベースを備えた外部装置に通信接続し、この外部装置のデータベースから判定に用いる基準H色素量を取得するようにしてもよい。 In the first embodiment, the reference H dye amount used for determining normality / abnormality of the cell nucleus is acquired in advance and recorded in the recording unit 73. Here, the staining state of the specimen is the staining environment such as the type of staining solution actually used (manufacturer of the staining solution), the combination of staining solutions to be used, the staining time, the staining location (medical facility), etc. It may vary depending on attributes relating to the process, and the reference H dye amount may also vary depending on the dyeing state. Therefore, the reference H dye amount in different staining states may be acquired in advance and recorded in the recording unit 73 as a database. Then, the reference H dye amount corresponding to the staining state of the specimen S actually to be observed may be read out and acquired from the database and used for determination of normal / abnormal cell nuclei. Alternatively, the reference H dye amount used for determination may be acquired from a database of the external device by communicating with an external device having a reference H dye amount database for each staining state.
また、実施の形態1では、蛍光色素としてLDS751/DNAを例示したが、例示した蛍光色素は一例であって、その種類はこれに限定されるものではない。すなわち、LDS751/DNAに換えて、細胞核と特異的に結合する別の蛍光色素を用いることとしてもよい。この場合には、顕微鏡10を構成する第1のバンドパスフィルタ33、第1のダイクロイックミラー44、および第2のダイクロイックミラー61として、使用する蛍光色素の励起波長特性および蛍光波長特性に応じた分光透過特性のものを用いればよい。
In the first embodiment, LDS751 / DNA is exemplified as the fluorescent dye. However, the exemplified fluorescent dye is an example, and the type thereof is not limited thereto. That is, instead of LDS751 / DNA, another fluorescent dye that specifically binds to the cell nucleus may be used. In this case, as the first band-
また、上記した実施の形態では、可視光画像の各画素の画素値をもとに分光透過率を推定し、推定した各画素の分光透過率をもとに、標本Sの色素量を推定(算出)することとした。これに対し、図7のステップa7で核領域と特定した可視光画像中の各画素に対し、核領域以外の画素と比べて重みを高く設定し、色素量の値を、設定した重みによって重み付けされた値(重み付きの色素量)として算出するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the spectral transmittance is estimated based on the pixel value of each pixel of the visible light image, and the pigment amount of the sample S is estimated based on the estimated spectral transmittance of each pixel ( Calculation). On the other hand, a weight is set higher for each pixel in the visible light image identified as the nucleus region in step a7 in FIG. 7 than the pixels other than the nucleus region, and the value of the pigment amount is weighted by the set weight. The calculated value (weighted pigment amount) may be calculated.
(実施の形態2)
図9は、実施の形態2における顕微鏡システム1aの全体構成例を示すブロック図である。なお、図9において、実施の形態1と同様の構成には、同一の符号を付する。図9に示すように、顕微鏡システム1aは、顕微鏡10aと、画像処理装置70aとがデータの送受可能に接続されて構成される。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of the overall configuration of the
ここで、実施の形態2の顕微鏡10aが観察対象とする標本Sは、第1の染色としてHE染色を施した生体組織標本に、さらに、第2の染色として、免疫染色を施して所望の標的分子(抗原)に対する抗体を作用させ、かつ作用させた抗体と特異的に結合する蛍光色素を用いてこの抗体を染色(蛍光標識)したものである。例えば、HE染色した生体組織標本にアクチン抗体を作用させ、このアクチン抗体と特異的に結合するインドシアニングリーンによってアクチン抗体に蛍光標識を施したものである。実施の形態2では、標本S内のアクチン抗体の結合箇所が標本構成要素に相当し、この標本構成要素の全域を識別対象箇所とする。 Here, the specimen S to be observed by the microscope 10a according to the second embodiment is obtained by subjecting a biological tissue specimen that has been subjected to HE staining as the first staining and further immunostaining as the second staining to obtain a desired target. An antibody against a molecule (antigen) is allowed to act, and this antibody is stained (fluorescently labeled) with a fluorescent dye that specifically binds to the acted antibody. For example, an actin antibody is allowed to act on a HE-stained biological tissue specimen, and the actin antibody is fluorescently labeled with indocyanine green that specifically binds to the actin antibody. In the second embodiment, the binding site of the actin antibody in the sample S corresponds to the sample component, and the entire region of the sample component is the identification target location.
図10は、インドシアニングリーンの励起波長特性および蛍光波長特性を示す図であり、励起波長特性の変化曲線を一点鎖線で示し、蛍光波長特性の変化曲線を二点鎖線で示している。図10に示すように、インドシアニングリーンは、励起波長が770nm付近であり、蛍光波長が810nm付近である。したがって、770nm付近の光(励起光)を照射すると、810nm付近の光(蛍光)を発する。 FIG. 10 is a diagram showing the excitation wavelength characteristic and the fluorescence wavelength characteristic of indocyanine green. The change curve of the excitation wavelength characteristic is indicated by a one-dot chain line, and the change curve of the fluorescence wavelength characteristic is indicated by a two-dot chain line. As shown in FIG. 10, indocyanine green has an excitation wavelength near 770 nm and a fluorescence wavelength near 810 nm. Therefore, when light near 770 nm (excitation light) is irradiated, light near 810 nm (fluorescence) is emitted.
この標本Sの可視光観察および蛍光観察を行う顕微鏡10aは、図2に示して説明した実施の形態1の顕微鏡10と略同様の構成で実現できるが、第1のバンドパスフィルタ33、第1のダイクロイックミラー44、および第2のダイクロイックミラー61の分光透過特性が実施の形態1と異なる。
The microscope 10a for performing visible light observation and fluorescence observation of the specimen S can be realized with a configuration substantially the same as that of the
図11は、実施の形態2における第1のバンドパスフィルタ33の分光透過特性を示す図である。実施の形態2では、第1のバンドパスフィルタ33は、図11に示すように、可視域の光およびインドシアニングリーンの励起波長(770nm付近)の光(励起光)を含む400nm付近〜800nmの波長範囲の光を透過し、この波長範囲外の光を遮断する特性を有する。
FIG. 11 is a diagram showing the spectral transmission characteristics of the
図12は、実施の形態2における第1のダイクロイックミラー44の分光透過特性を示す図である。実施の形態2では、第1のダイクロイックミラー44は、図12に示すように、700nmより短波長側の波長範囲(可視光域)の光の約50%を透過する一方、約50%を反射する特性を有する。また、第1のダイクロイックミラー44は、インドシアニングリーンの励起波長(770nm付近)の光(励起光)を含む700nm〜800nmの波長範囲の光を反射する特性を有する。さらに、第1のダイクロイックミラー44は、800nmより長波長側の波長範囲の光を透過する特性、すなわち、インドシアニングリーンの蛍光波長(810nm付近)の光(蛍光)を透過する特性を有する。
FIG. 12 is a diagram showing the spectral transmission characteristics of the first
図13は、実施の形態2における第2のダイクロイックミラー61の分光透過特性を示す図である。実施の形態2では、第2のダイクロイックミラー61は、図13に示すように、可視光域の光(可視光成分)を含む800nmより短波長側の波長範囲の光を透過する一方、インドシアニングリーンの蛍光成分を含む800nmより長波長側の波長範囲の光を反射する特性を有する。
FIG. 13 is a diagram showing the spectral transmission characteristics of the second
また、図9に示すように、画像処理装置70aは、入力部71と、表示部72と、記録部73aと、画像処理部74aと、装置各部を制御する制御部77とを備える。
As shown in FIG. 9, the image processing device 70a includes an
記録部73aには、実施の形態2の処理を実現して可視光画像および蛍光画像から抗体結合領域識別画像を生成するための画像処理プログラム731aが記録される。
The
画像処理部74aは、領域特定手段としての抗体結合領域特定部755aと、分光特性推定部743と、色素量推定手段としての色素量推定部745と、観察画像生成手段としての抗体結合領域識別画像生成部757aとを含む。抗体結合領域特定部755aは、蛍光画像を構成する各画素の画素値(蛍光強度)をもとに、蛍光画像中の抗体結合領域を抽出することで可視光画像中の抗体結合領域を特定する。抗体結合領域識別画像生成部757aは、観察画像として、標本SのHE染色による染色状態を表し、かつ、抗体結合領域を識別表示した画像(抗体結合領域識別画像)を生成する。この抗体結合領域識別画像生成部757aは、染色画像合成手段としてのHE染色画像合成部751と、単染色画像合成手段としてのH単染色画像合成部759aとを含む。H単染色画像合成部759aは、標本Sの色素Hのみの染色状態を表した標本単染色画像としてのH単染色画像を合成する。
The image processing unit 74a includes an antibody binding region specifying unit 755a as a region specifying unit, a spectral
図14は、実施の形態2の画像処理装置70aが行う処理手順を示すフローチャートである。また、図14は、この画像処理装置70aが行う処理手順を説明する説明図である。ここで説明する処理は、記録部73aに記録された画像処理プログラム731aに従って画像処理装置70aの各部が動作することによって実現される。
FIG. 14 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the image processing apparatus 70a according to the second embodiment. FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a processing procedure performed by the image processing apparatus 70a. The process described here is realized by each part of the image processing apparatus 70a operating according to the image processing program 731a recorded in the
図14に示すように、先ず、可視光画像取得制御部771が、第1の画像取得工程および第1の画像取得ステップとして、実施の形態1と同様に、顕微鏡10aの動作を制御して標本Sの可視光観察像をマルチバンド撮像し、標本Sの可視光画像を取得する(ステップb1)。また、蛍光画像取得制御部772が、第2の画像取得工程および第2の画像取得ステップとして、実施の形態1と同様に、顕微鏡10aの動作を制御して標本Sの蛍光観察像を撮像し、標本Sの蛍光画像を取得する(ステップb3)。
As shown in FIG. 14, first, the visible light image
この結果、例えば図15(a)に示す可視光画像が取得され、図15(b)に示す蛍光画像が取得される。ここで、上記したように、実施の形態2で観察対象とする標本Sは、HE染色した生体組織標本にアクチン抗体を作用させ、インドシアニングリーンによってアクチン抗体に蛍光標識を施したものである。したがって、可視光画像は、実施の形態1と同様に、標本SのHE染色による染色状態を表した画像として得られる(図15(a))。一方、蛍光観察では、標本Sのインドシアニングリーンによる染色状態、すなわち、インドシアニングリーンが発した蛍光のみが撮像されるため、蛍光画像は、図15(b)に示すように、標本S内のアクチン抗体が結合した領域(抗体結合領域)E3のみを表した画像として得られる。 As a result, for example, a visible light image shown in FIG. 15A is acquired, and a fluorescent image shown in FIG. 15B is acquired. Here, as described above, the specimen S to be observed in the second embodiment is obtained by applying an actin antibody to a HE-stained biological tissue specimen and applying a fluorescent label to the actin antibody with indocyanine green. Therefore, the visible light image is obtained as an image representing the staining state of the specimen S by HE staining, as in the first embodiment (FIG. 15A). On the other hand, in the fluorescence observation, since the staining state of the sample S with indocyanine green, that is, only the fluorescence emitted by indocyanine green is imaged, the fluorescence image is shown in the sample S as shown in FIG. It is obtained as an image representing only the region (antibody binding region) E3 to which the actin antibody is bound.
以上のようにして可視光画像と蛍光画像とを取得したならば、画像処理部74aの抗体結合領域特定部755aが、領域特定工程および領域特定ステップとして、先ず、ステップb3で取得した蛍光画像から抗体結合領域を抽出する(ステップb5)。具体的には、抗体結合領域特定部755aは、蛍光画像の各画素の画素値(蛍光強度)を例えば閾値処理し、その蛍光強度が予め設定される所定の閾値以上の画素を抗体結合領域の画素として抽出する。そして、抗体結合領域特定部755aは、蛍光画像中で抗体結合領域として抽出した画素と同じ可視光画像中の画素を、可視光画像中の抗体結合領域の画素として特定する(ステップb7)。 If the visible light image and the fluorescence image are acquired as described above, the antibody binding region specifying unit 755a of the image processing unit 74a first uses the fluorescence image acquired in step b3 as the region specifying step and the region specifying step. An antibody binding region is extracted (step b5). Specifically, the antibody binding region specifying unit 755a performs, for example, threshold processing on the pixel value (fluorescence intensity) of each pixel of the fluorescence image, and pixels whose fluorescence intensity is greater than or equal to a predetermined threshold value set in advance in the antibody binding region. Extract as pixels. Then, the antibody binding region specifying unit 755a specifies the same pixel in the visible light image as the pixel extracted as the antibody binding region in the fluorescence image as the pixel of the antibody binding region in the visible light image (step b7).
続いて、実施の形態1と同様の要領で、分光特性推定部743が、可視光画像の各画素の画素値をもとに対応する標本S上の各標本点における波長毎(バンド毎)の分光透過率を推定(算出)する(ステップb9)。そして、色素量推定部745が、ステップb9で推定した各画素の分光透過率をもとに、標本Sの色素量を推定(算出)する(ステップb11)。
Subsequently, in the same manner as in the first embodiment, the spectral
続いて、観察画像生成工程および観察画像生成ステップとして、先ず、抗体結合領域識別画像生成部757aのHE染色画像合成部751が、実施の形態1と同様に、ステップb11で画素毎に推定した色素量をもとに各画素の画素値(RGB値)を算出することで、標本SのHE染色による染色状態を表したHE染色画像を合成する(ステップb13)。 Subsequently, as the observation image generation step and the observation image generation step, first, the dye stained by the HE-stained image synthesis unit 751 of the antibody binding region identification image generation unit 757a estimated for each pixel in step b11 as in the first embodiment. By calculating the pixel value (RGB value) of each pixel based on the amount, a HE-stained image representing the staining state of the sample S by HE staining is synthesized (step b13).
続いて、H単染色画像合成部759aが、ステップb11で画素毎に推定した色素Hの色素量をもとに各画素の画素値(RGB値)を算出することで、標本Sの色素Hのみの染色状態を表したH単染色画像を合成する(ステップb15)。例えば、上記した式(5)において色素Hに乗じる補正係数αnを1とし、色素Eに乗じる補正係数αnを0とすることで色素Hの色素量のみを対象とした分光透過率t*(x,λ)を算出し、式(7)に従って画素値g*(x,b)を求めればよい。このようにして、ステップb15では、色素Hの色素量を表した画像、すなわち、標本Sの色素Hのみの染色状態を表した画像をH単染色画像として合成する。 Subsequently, the H single-stained image synthesis unit 759a calculates only the pigment H of the sample S by calculating the pixel value (RGB value) of each pixel based on the pigment amount of the pigment H estimated for each pixel in step b11. A single H-stained image representing the dyeing state is synthesized (step b15). For example, in the above equation (5), the correction coefficient α n multiplied by the dye H is set to 1, and the correction coefficient α n multiplied by the dye E is set to 0, whereby the spectral transmittance t * for only the dye amount of the dye H is targeted . (X, λ) is calculated, and the pixel value g * (x, b) may be obtained according to equation (7). In this way, in step b15, an image representing the dye amount of the dye H, that is, an image representing the staining state of only the dye H of the specimen S is synthesized as an H single-stained image.
そして、抗体結合領域識別画像生成部757aが、ステップb7で特定した抗体結合領域を、合成したHE染色画像およびH染色画像中で識別表示した抗体結合領域識別画像を生成する(ステップb17)。具体的には、抗体結合領域識別画像生成部757aは、HE染色画像中の抗体結合領域を構成する画素の画素値を所定の表示色で置き換えることで、HE染色画像において抗体結合領域を識別表示した抗体結合領域識別画像(抗体識別HE染色画像)を生成する。例えば、図15(c)に示すように、標本SのHE染色による染色状態を表したHE染色画像において、抗体結合領域E3の表示色が置き換えられた抗体結合領域識別画像が生成される。また、同様にして、抗体結合領域識別画像生成部757aは、H単染色画像中の抗体結合領域を構成する画素の画素値を所定の表示色で置き換えることで、H単染色画像において抗体結合領域を識別表示した抗体結合領域識別画像(抗体識別H単染色画像)を生成する。 Then, the antibody binding region identification image generation unit 757a generates a combined HE stained image and an antibody binding region identification image in which the antibody binding region identified in step b7 is identified and displayed in the synthesized H stained image (step b17). Specifically, the antibody binding region identification image generation unit 757a identifies and displays the antibody binding region in the HE-stained image by replacing pixel values of pixels constituting the antibody-binding region in the HE-stained image with a predetermined display color. An antibody binding region identification image (antibody identification HE stained image) is generated. For example, as shown in FIG. 15C, an antibody binding region identification image in which the display color of the antibody binding region E3 is replaced in the HE stained image representing the staining state of the specimen S by HE staining is generated. Similarly, the antibody binding region identification image generation unit 757a replaces the pixel values of the pixels constituting the antibody binding region in the H single stained image with a predetermined display color, so that the antibody binding region in the H single stained image An antibody binding region identification image (antibody identification H single-stained image) is generated.
そして、抗体結合領域識別画像生成部757aは、ステップb17で生成した抗体結合領域識別画像、詳細には、抗体識別HE染色画像および抗体識別H単染色画像を表示部72に表示する処理を行う(ステップb19)。例えば、抗体結合領域識別画像生成部757aは、ユーザ操作に従い、抗体識別HE染色画像と抗体識別H単染色画像とを切り換えて表示部72に表示処理する。なお、このとき、HE染色画像やH単染色画像についても、ユーザ操作に従って表示部72に適宜切り換えて表示するようにしてもよい。また、この抗体識別HE染色画像および抗体識別H単染色画像の表示の態様は特に限定されるものではなく、抗体識別HE染色画像と抗体識別H単染色画像とを並べて表示部72に表示処理するようにしてもよいし、さらに、HE染色画像やH単染色画像を並べて表示するようにしてもよい。このようにすれば、抗体結合領域の観察と、HE染色による染色状態の観察(形態観察)とを切り換えながら、あるいは同時に行うこともできる。すなわち、抗体識別HE染色画像や抗体識別H単染色画像によって抗体結合領域を観察しつつ、HE染色画像によってHE染色による染色状態の観察(形態観察)を行うといったことが可能となる。
Then, the antibody binding region identification image generation unit 757a performs processing for displaying the antibody binding region identification image generated in step b17, specifically, the antibody identification HE staining image and the antibody identification H single staining image on the display unit 72 ( Step b19). For example, the antibody binding region identification image generation unit 757a performs display processing on the
以上説明したように、実施の形態2によれば、HE染色を施した生体組織標本にさらに免疫染色を施し、所望の標的分子(抗原)に対して作用させた抗体を染色(蛍光標識)した標本Sの蛍光観察画像と可視光画像とを取得し、蛍光画像の画素値(蛍光強度)をもとに蛍光画像中の抗体結合領域を抽出することで可視光画像中の抗体結合領域を特定することができる。上記したように、蛍光画像は、抗体結合領域のみを表した画像として得られるため、この蛍光画像から抗体結合領域を抽出することで、可視光画像中の抗体結合領域、すなわち、標的分子(抗原)の発現領域を精度良く特定することができる。 As described above, according to the second embodiment, a biological tissue specimen subjected to HE staining is further subjected to immunostaining, and an antibody that has acted on a desired target molecule (antigen) is stained (fluorescent label). Obtain the fluorescence observation image and visible light image of the specimen S, and identify the antibody binding region in the visible light image by extracting the antibody binding region in the fluorescent image based on the pixel value (fluorescence intensity) of the fluorescence image can do. As described above, since the fluorescence image is obtained as an image representing only the antibody binding region, the antibody binding region in the visible light image, that is, the target molecule (antigen) is extracted by extracting the antibody binding region from the fluorescence image. ) Can be accurately identified.
また、標本Sを蛍光観察することで、標本Sのインドシアニングリーンによる染色状態、すなわち、インドシアニングリーンが発した蛍光のみを撮像して蛍光画像として取得する一方、標本Sを可視光観察することで取得した可視光画像からHE染色による染色状態を表したHE染色画像を合成できるので、抗体結合領域を特定するための染色がHE染色による染色状態に影響を与えることがない。したがって、HE染色による染色状態を損なうことなく抗体結合領域を特定することができる。
Further, by observing the specimen S with fluorescence, the specimen S is stained with indocyanine green, that is, only fluorescence emitted from indocyanine green is imaged and acquired as a fluorescence image, while the specimen S is observed with visible light. Since the HE-stained image representing the staining state by HE staining can be synthesized from the visible light image acquired in
また、可視光画像の各画素の画素値(バンド毎の分光データ)をもとに、標本Sの色素量を推定することができる。そして、標本SのHE染色による染色状態を表したHE染色画像を合成し、このHE染色画像中の抗体結合領域を所定の表示色で識別表示した抗体結合領域識別画像(抗体識別HE染色画像)を生成して表示部72に表示することができる。また、標本Sの色素Hのみの染色状態を表したH単染色画像を合成し、このH単染色画像中の抗体結合領域を所定の表示色で識別表示した抗体結合領域識別画像(抗体識別H単染色画像)を生成して表示部72に表示することができる。したがって、HE染色画像中またはH単染色画像中で抗体結合領域を視認性良く表して医師等のユーザに提示することができるので、診断精度の向上が図れる。また、標本SのHE染色による染色状態を表したHE染色画像によって、標本SのHE染色による染色状態の観察(形態観察)も視認性良く行える。
Further, the pigment amount of the sample S can be estimated based on the pixel value of each pixel of the visible light image (spectral data for each band). Then, an HE-stained image representing the staining state of the specimen S by HE staining is synthesized, and an antibody-binding region identification image (antibody-identifying HE-stained image) in which the antibody-binding region in the HE-stained image is identified and displayed with a predetermined display color Can be generated and displayed on the
なお、実施の形態2では、HE染色した生体組織標本にアクチン抗体を作用させ、このアクチン抗体と特異的に結合するインドシアニングリーンによってアクチン抗体に蛍光標識を施した標本Sを例示した。これに対し、HE染色した生体組織標本に複数の抗体を作用させ、各々の抗体に適当な蛍光標識を施した標本を観察対象とする場合にも同様に適用できる。また、この場合には、顕微鏡システム1aを構成する顕微鏡10aにおいて、蛍光画像撮像部64をマルチバンドカメラで構成してもよい。そして、標本Sの蛍光観察像をマルチバンド撮像し、蛍光画像をマルチバンド画像として取得することとしてもよい。例えば、HE染色した生体組織標本に対し、細胞核の外周近傍のみに存在するタンパク質と特異的に結合する抗体と、赤血球のみに存在するタンパク質と特異的に結合する抗体とを作用させた上で、これら各抗体に対してそれぞれ蛍光波長の異なる蛍光色素を用いて蛍光標識を施した標本を用意する。例えば、一方の蛍光色素の蛍光波長が800nm〜900nmであり、他方の蛍光色素の蛍光波長が900nm〜1000nmであったとする。一方、顕微鏡10aの蛍光画像撮像部64を、透過させる光の波長帯域が800nm〜900nmの波長帯域内のバンドパスフィルタと、900nm〜1000nmの波長帯域内のバンドパスフィルタの少なくとも2枚のバンドパスフィルタを備えた2バンド以上のマルチバンドカメラで構成する。これによれば、これらバンドパスフィルタを切り換えながら標本の蛍光画像をマルチバンド撮像することで、それぞれの蛍光を阻害することなく、各蛍光色素による染色状態をそれぞれ個別に表した蛍光画像を簡単に取得することができる。
In Embodiment 2, an actin antibody is allowed to act on a HE-stained biological tissue specimen, and the specimen S in which the actin antibody is fluorescently labeled with indocyanine green that specifically binds to the actin antibody is exemplified. On the other hand, the present invention can be similarly applied to a case where a plurality of antibodies are allowed to act on a HE-stained biological tissue specimen, and a specimen in which each antibody is appropriately fluorescently labeled is used as an observation target. In this case, in the microscope 10a constituting the
また、実施の形態2では、蛍光色素としてインドシアニングリーンを例示したが、例示した蛍光色素は一例であって、その種類はこれに限定されるものではない。すなわち、所望の抗体、すなわち、観察したい目的の標的分子(抗原)に作用する抗体と特異的に結合する蛍光色素を適宜選択して用いることとしてよい。 Further, in Embodiment 2, indocyanine green is exemplified as the fluorescent dye, but the exemplified fluorescent dye is an example, and the type thereof is not limited thereto. That is, a fluorescent dye that specifically binds to a desired antibody, that is, an antibody that acts on a target molecule (antigen) to be observed may be appropriately selected and used.
また、実施の形態2は、細胞核や線維、血管といった細胞構成要素と特異的に結合する蛍光色素を用い、所望の細胞構成要素に蛍光標識を施した標本を観察対象とする場合にも同様に適用できる。これによれば、標本中の所望の細胞構成要素をあたかも特殊染色したかのように強調表示した画像(デジタルステイン画像)を生成することができ、このデジタルステイン画像と、HE染色による染色状態の観察(形態観察)とを切り換えながら、あるいは同時に行うといったことも可能となる。 The second embodiment similarly applies to a case where a fluorescent dye that specifically binds to a cell component such as a cell nucleus, a fiber, or a blood vessel is used, and a specimen in which a desired cell component is fluorescently labeled is used as an observation target. Applicable. According to this, it is possible to generate an image (digital stain image) in which a desired cell component in a specimen is highlighted as if it was specially stained, and this digital stain image and the staining state by HE staining can be generated. It is also possible to perform observation (morphological observation) while switching or simultaneously.
(実施の形態3)
図16は、実施の形態3における顕微鏡システム1bの全体構成例を示すブロック図である。なお、図16において、実施の形態1と同様の構成には、同一の符号を付する。図16に示すように、顕微鏡システム1bは、顕微鏡10と、画像処理装置70bとがデータの送受可能に接続されて構成される。
(Embodiment 3)
FIG. 16 is a block diagram illustrating an example of the overall configuration of the
ここで、実施の形態3では、実施の形態1と同様に、例えば、第1の染色としてHE染色が施され、かつ、第2の染色として細胞核と特異的に結合する蛍光色素であるLDS751/DNAを用いた染色(蛍光標識)された生体組織標本を観察対象の標本Sとする。 Here, in the third embodiment, as in the first embodiment, for example, LDS751 / which is a fluorescent dye that is subjected to HE staining as the first staining and specifically binds to the cell nucleus as the second staining. A biological tissue specimen stained with DNA (fluorescent label) is used as a specimen S to be observed.
実施の形態3では、画像処理装置70bは、入力部71と、表示部72と、記録部73bと、画像処理部74bと、装置各部を制御する制御部77とを備える。
In Embodiment 3, the
記録部73bには、実施の形態3の処理を実現して可視光画像および蛍光画像から異常核領域識別画像を生成するための画像処理プログラム731bが記録される。
The
画像処理部74bは、領域特定手段としての核領域特定部741と、分光特性推定部743と、色素量推定手段としての色素量推定部745と、対象箇所検出手段としての異常核領域検出部747bと、観察画像生成手段としての異常核領域識別画像生成部749と、異常マーク付加部753とを含む。異常核領域検出部747bは、核領域特定部741が特定した核領域の画素について、色素量推定部745が推定した色素量をもとに異常核領域を検出する。この異常核領域検出部747bは、色分布作成部761bを含む。色分布作成部761bは、単染色画像合成手段としてヘマトキシリン単染色画像であるH単染色画像を合成し、このH単染色画像の色分布を作成する。
The image processing unit 74b includes a nuclear
図17は、実施の形態3の画像処理装置70bが行う処理手順を示すフローチャートである。なお、実施の形態1と同様の処理工程については、同一の符号を付する。ここで説明する処理は、記録部73bに記録された画像処理プログラム731bに従って画像処理装置70bの各部が動作することによって実現される。
FIG. 17 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the
図17に示すように、実施の形態3では、ステップa11の後、異常核領域検出部747bの色分布作成部761bが、ステップa11で画素毎に推定した色素Hの色素量をもとに各画素の画素値(RGB値)を算出することで、標本Sの色素Hのみの染色状態を表したH単染色画像を合成する(ステップc12)。ここでの処理は、実施の形態2で説明した図14のステップb15と同様の処理で実現できる。 As shown in FIG. 17, in the third embodiment, after step a11, the color distribution creating unit 761b of the abnormal nucleus region detecting unit 747b performs each process based on the dye amount of the dye H estimated for each pixel in step a11. By calculating the pixel value (RGB value) of the pixel, an H single-stained image representing the staining state of only the dye H of the sample S is synthesized (step c12). This process can be realized by the same process as step b15 of FIG. 14 described in the second embodiment.
続いて、色分布作成部761bは、ステップc12で合成したH単染色画像の色分布を作成する(ステップc13)。例えば、色分布作成部761bは、H単染色画像の各画素のR値,G値,B値(色情報)からL*a*b*値を算出し、H単染色画像のCIE1976(L*a*b*)空間での色分布を作成する。 Subsequently, the color distribution creation unit 761b creates a color distribution of the H single-stained image synthesized in step c12 (step c13). For example, the color distribution creation unit 761b calculates L * a * b * values from the R value, G value, and B value (color information) of each pixel of the H single stained image, and CIE 1976 (L * a * b *) Create a color distribution in space.
そして、異常核領域検出部747bが、ステップc13で作成した色分布をもとに、ステップa7で特定した個々の核領域の正常/異常を判定して異常核領域を検出する(ステップc14)。例えば、予め正常な細胞核を含む標本を用意し、HE染色を施して可視光画像を取得する。そして、ステップa7〜ステップc13と同様の手順で色分布を作成することで、この色分布の中心と正常な細胞核の領域との色差を基準特徴値である基準色差として算出しておく。そして、ステップc14では、異常核領域検出部747bは、先ず、ステップa7で特定した個々の核領域について、ステップc13で作成した色分布の中心との色差をそれぞれ算出する。そして、異常核領域検出部747bは、算出した色差を特徴値として用い、この色差と基準色差と比較して例えば双方の差が所定の閾値以上である細胞核を異常、閾値に満たない場合を正常と判定する。以上のようにして異常核領域を検出したならば、ステップa15に移行する。 Then, the abnormal nucleus region detection unit 747b detects normal / abnormality of each nucleus region identified in step a7 based on the color distribution created in step c13, and detects the abnormal nucleus region (step c14). For example, a specimen containing normal cell nuclei is prepared in advance and subjected to HE staining to obtain a visible light image. Then, by creating a color distribution in the same procedure as in steps a7 to c13, the color difference between the center of this color distribution and the normal cell nucleus region is calculated as a reference color difference that is a reference feature value. In step c14, the abnormal nucleus region detection unit 747b first calculates a color difference from the center of the color distribution created in step c13 for each nucleus region identified in step a7. Then, the abnormal nucleus region detection unit 747b uses the calculated color difference as a feature value, and compares the color difference with the reference color difference, for example, if a cell nucleus in which both differences are equal to or greater than a predetermined threshold is abnormal and does not satisfy the threshold Is determined. If the abnormal nucleus region is detected as described above, the process proceeds to step a15.
以上説明したように、実施の形態3によれば、実施の形態1と同様の効果を奏することができるとともに、H単染色画像を合成して色分布を作成し、その中心との色差によって該当する細胞核の正常/異常を判定することができる。したがって、標本SにHE染色するのに用いた染色液の種類(染色液の製造メーカー)等の違いに影響されることなく異常核領域を精度良く検出することができ、異常核領域の検出精度の向上が図れる。 As described above, according to the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and a color distribution is created by synthesizing the H single-stained image, and the color difference from the center corresponds. Normality / abnormality of cell nuclei can be determined. Therefore, the abnormal nucleus region can be accurately detected without being affected by the difference in the type of stain used for staining the sample S with HE (stain solution manufacturer), and the detection accuracy of the abnormal nucleus region. Can be improved.
なお、実施の形態3では、H単染色画像のCIE1976(L*a*b*)空間での色分布を作成することとしたが、作成する色空間は、CIE1976(L*a*b*)空間での色分布に限らず、適宜別の表色系による色空間を作成して細胞核の正常/異常の判定を行うこととしてよい。 In the third embodiment, the color distribution in the CIE 1976 (L * a * b *) space of the H single-stained image is created. However, the color space to be created is CIE 1976 (L * a * b *). Not only the color distribution in the space but also a color space based on another color system may be created as appropriate to determine normality / abnormality of the cell nucleus.
例えば、図17のステップc13において、H単染色画像の各画素の画素値をもとに、マンセル表色系に基づく色空間での色分布を作成することとしてもよい。この場合には、予め正常な細胞核を含む標本を用意し、HE染色を施して可視光画像を取得する。そして、ステップa7〜ステップc12と同様の手順でH単染色画像を合成し、マンセル表色系を用いて色分布を作成することで、この色分布の中心と正常な細胞核の領域との色相差,明度差,彩度差を基準特徴値である基準色相差,基準明度差,基準彩度差として算出しておく。そして、ステップc14では、ステップa7で特定した個々の核領域について、ステップc13においてマンセル表色系を用いて作成した色分布の中心との色相差,明度差,彩度差をそれぞれ算出する。そして、算出した色相差,明度差,彩度差を基準色相差,基準明度差,基準彩度差と比較し、例えば双方の差が所定の閾値以上である細胞核を異常、閾値に満たない場合を正常と判定する。 For example, in step c13 of FIG. 17, a color distribution in a color space based on the Munsell color system may be created based on the pixel value of each pixel of the H single stained image. In this case, a specimen containing normal cell nuclei is prepared in advance and subjected to HE staining to obtain a visible light image. Then, by synthesizing an H single-stained image in the same procedure as in steps a7 to c12 and creating a color distribution using the Munsell color system, the hue difference between the center of this color distribution and the normal cell nucleus region , Brightness difference and saturation difference are calculated as reference feature values as reference hue difference, reference brightness difference, and reference saturation difference. In step c14, the hue difference, brightness difference, and saturation difference from the center of the color distribution created in step c13 using the Munsell color system are calculated for each core region specified in step a7. Then, the calculated hue difference, brightness difference, and saturation difference are compared with the reference hue difference, reference brightness difference, and reference saturation difference. For example, when cell nuclei in which both differences are equal to or greater than a predetermined threshold are abnormal, the threshold is not reached Is determined to be normal.
あるいは、図17のステップc13において、H単染色画像の各画素の画素値をもとに、CIE−XYZ表色系に基づく色空間での色分布を作成することとしてもよい。この場合には、予め正常な細胞核を含む標本を用意し、HE染色を施して可視光画像を取得する。そして、ステップa7〜ステップc12と同様の手順でH単染色画像を合成し、CIE−XYZ表色系を用いて色分布を作成することで、この色分布の中心と正常な細胞核の領域との色度差を基準特徴値である基準色度差として算出しておく。そして、ステップc14では、ステップa7で特定した個々の核領域について、ステップc13においてCIE−XYZ表色系を用いて作成した色分布の中心との色度差をそれぞれ算出する。そして、算出した色度差を基準色度差と比較し、例えば双方の差が所定の閾値以上である細胞核を異常、閾値に満たない場合を正常と判定する。 Alternatively, in step c13 of FIG. 17, a color distribution in a color space based on the CIE-XYZ color system may be created based on the pixel value of each pixel of the H single stained image. In this case, a specimen containing normal cell nuclei is prepared in advance and subjected to HE staining to obtain a visible light image. Then, an H single-stained image is synthesized in the same procedure as in steps a7 to c12, and a color distribution is created using the CIE-XYZ color system, so that the center of this color distribution and the normal cell nucleus region The chromaticity difference is calculated as a reference chromaticity difference that is a reference feature value. In step c14, the chromaticity difference with respect to each nucleus region specified in step a7 is calculated from the center of the color distribution created in step c13 using the CIE-XYZ color system. Then, the calculated chromaticity difference is compared with the reference chromaticity difference, and for example, a cell nucleus in which the difference between the two is equal to or greater than a predetermined threshold is determined to be abnormal and less than the threshold is determined to be normal.
また、実施の形態3では、色分布を作成することで算出した核領域の色差と基準色差とを比較し、細胞核の正常/異常を判定することとしたが、異常核領域の色差を学習して学習データとして記録部73bに記録しておくようにしてもよい。そして、この学習データを用いて細胞核の正常/異常を判定するようにしてもよい。マンセル表色系を用いて色分布を作成し、色相差,明度差,彩度差を比較する場合や、CIE−XYZ表色系を用いて色分布を作成し、色度差を比較する場合も同様である。これによれば、個々の標本Sの個体差による影響を低減して異常核領域を精度良く検出することができ、異常核領域の検出精度の向上が図れる。
In the third embodiment, the color difference of the nucleus region calculated by creating the color distribution is compared with the reference color difference to determine normality / abnormality of the cell nucleus. However, the color difference of the abnormal nucleus region is learned. Then, it may be recorded in the
(実施の形態4)
図18は、実施の形態4における顕微鏡システム1cの全体構成例を示すブロック図である。なお、図18において、実施の形態1と同様の構成には、同一の符号を付する。図18に示すように、顕微鏡システム1cは、顕微鏡10と、画像処理装置70cとがデータの送受可能に接続されて構成される。
(Embodiment 4)
FIG. 18 is a block diagram illustrating an example of the overall configuration of the
ここで、実施の形態4では、実施の形態1と同様に、例えば、第1の染色としてHE染色が施され、かつ、第2の染色として細胞核と特異的に結合する蛍光色素であるLDS751/DNAを用いた染色(蛍光標識)された生体組織標本を観察対象の標本Sとする。 Here, in the fourth embodiment, as in the first embodiment, for example, LDS751 / which is a fluorescent dye that is subjected to HE staining as the first staining and specifically binds to the cell nucleus as the second staining. A biological tissue specimen stained with DNA (fluorescent label) is used as a specimen S to be observed.
実施の形態4では、画像処理装置70cは、入力部71と、表示部72と、記録部73cと、画像処理部74cと、装置各部を制御する制御部77とを備える。
In the fourth embodiment, the image processing device 70c includes an
記録部73cには、実施の形態4の処理を実現して可視光画像および蛍光画像から異常核領域識別画像を生成するための画像処理プログラム731cが記録される。
The recording unit 73c records an
画像処理部74cは、領域特定手段としての核領域特定部741と、分光特性推定部743と、色素量推定手段としての色素量推定部745と、対象箇所検出手段としての異常核領域検出部747cと、観察画像生成手段としての異常核領域識別画像生成部749と、異常マーク付加部753とを含む。異常核領域検出部747cは、核領域特定部741が特定した核領域の画素について、色素量推定部745が推定した色素量をもとに異常核領域を検出する。この異常核領域検出部747cは、特徴量算出手段としての形態特徴量算出部763cを含む。形態特徴量算出部763cは、核領域特定部741が特定した核領域の輪郭をもとにその形態的な特徴を表す特徴値としての形態特徴量を算出する。
The image processing unit 74c includes a nuclear
図19は、実施の形態4の画像処理装置70cが行う処理手順を示すフローチャートである。なお、実施の形態1と同様の処理工程については、同一の符号を付する。ここで説明する処理は、記録部73cに記録された画像処理プログラム731cに従って画像処理装置70cの各部が動作することによって実現される。
FIG. 19 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the image processing apparatus 70c according to the fourth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the process process similar to
図19に示すように、実施の形態4では、ステップa11の後、異常核領域検出部747cの形態特徴量算出部763cが、ステップa7で特定した個々の核領域の形態特徴量を算出する(ステップd12)。ここでは、形態特徴量算出部763cは、形態特徴量の一例として、例えば、大きさ(面積)と円形度とを算出する。ここで、円形度は、例えば、次式(8)に従って算出する。ここで、次式(8)によって算出される値は、その核領域の輪郭形状が真円のときに最大値(=1)となり、輪郭形状が複雑になるほど小さな値として得られる。
円形度=4π×面積/周囲長 ・・・(8)
As shown in FIG. 19, in the fourth embodiment, after step a11, the morphological feature amount calculation unit 763c of the abnormal nucleus region detection unit 747c calculates the morphological feature amount of each nucleus region specified in step a7 ( Step d12). Here, the morphological feature amount calculation unit 763c calculates, for example, a size (area) and a circularity as an example of the morphological feature amount. Here, the circularity is calculated according to the following equation (8), for example. Here, the value calculated by the following equation (8) is the maximum value (= 1) when the contour shape of the core region is a perfect circle, and is obtained as a smaller value as the contour shape becomes more complicated.
Circularity = 4π × area / perimeter length (8)
続いて、異常核領域検出部747cが、ステップd12で算出した形態特徴量をもとに、ステップa7で特定した個々の核領域の正常/異常を判定して異常核領域を検出する(ステップd13)。例えば、予め正常な細胞核の大きさや円形度を基準特徴値である基準形態特徴量として取得しておく。そして、ステップd13では、異常核領域検出部747cは、先ず、ステップd12で算出した大きさや円形度を基準形態特徴量と比較し、例えば双方の差が所定の閾値以上である細胞核を異常、閾値に満たない場合を正常と判定する。なお、大きさおよび円形度のいずれか一方を用いて正常/異常の判定を行うこととしてもよいし、両方を用いて正常/異常を判定するようにしてもよい。両方を用いる場合には、いずれか一方で異常と判定された核領域を異常核領域として検出してもよいし、両方の判定結果が異常のものを異常核領域としてもよい。また、この場合に、いずれか一方で異常と判定された核領域と、両方で異常と判定された核領域とを異なる表示色で表して異常核領域識別画像を生成するようにしてもよい。また、大きさを用いた判定の結果異常と判定された核領域と、円形度を用いた判定の結果異常と判定された核領域とを異なる表示色で表して異常核領域識別画像を生成するようにしてもよい。また、形態特徴量は、例示した大きさや円形度に限定されるものではなく、他の値を適宜算出し、算出した値をもとに細胞核の異常/正常の判定を行うようにしてもよい。以上のようにして異常核領域を検出したならば、ステップa15に移行する。 Subsequently, the abnormal nucleus region detection unit 747c determines normality / abnormality of each nucleus region specified in step a7 based on the morphological feature amount calculated in step d12 to detect the abnormal nucleus region (step d13). ). For example, the size and circularity of normal cell nuclei are acquired in advance as reference feature values that are reference feature values. In step d13, the abnormal nucleus region detection unit 747c first compares the size and circularity calculated in step d12 with the reference form feature amount. For example, the abnormal nucleus region detection unit 747c abnormally detects a cell nucleus whose difference is equal to or greater than a predetermined threshold. The case where it is less than is determined as normal. It should be noted that the normal / abnormal determination may be performed using either one of the size and the circularity, or the normal / abnormal determination may be performed using both. When both are used, a nuclear region determined to be abnormal on either side may be detected as an abnormal nuclear region, or an abnormal nucleus region may be detected if both determination results are abnormal. In this case, an abnormal nucleus region identification image may be generated by expressing the nucleus region determined to be abnormal on one side and the nucleus region determined to be abnormal on both sides with different display colors. In addition, an abnormal nucleus region identification image is generated by expressing a nucleus region determined to be abnormal as a result of determination using size and a nucleus region determined to be abnormal as a result of determination using circularity in different display colors. You may do it. In addition, the morphological feature amount is not limited to the exemplified size and circularity, other values may be calculated as appropriate, and cell nucleus abnormality / normality may be determined based on the calculated value. . If the abnormal nucleus region is detected as described above, the process proceeds to step a15.
以上説明したように、実施の形態4によれば、実施の形態1と同様の効果を奏することができるとともに、特定した核領域の形態特徴量を算出し、この形態特徴量をもとに該当する細胞核の正常/異常を判定することができる。したがって、例えば形態が崩れたような異常な核領域を精度良く検出することができ、異常核領域の検出精度の向上が図れる。 As described above, according to the fourth embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the morphological feature quantity of the specified nucleus region is calculated, and the corresponding is based on this morphological feature quantity. Normality / abnormality of cell nuclei can be determined. Therefore, for example, an abnormal nuclear region whose form has been destroyed can be detected with high accuracy, and the detection accuracy of the abnormal nuclear region can be improved.
なお、実施の形態4では、核領域の大きさや円形度等の形態特徴量を基準形態特徴量と比較することで細胞核の正常/異常を判定することとしたが、異常核領域の形態特徴量を学習して学習データとして記録部73cに記録しておくようにしてもよい。そして、この学習データを用いて細胞核の正常/異常を判定するようにしてもよい。これによれば、個々の標本Sの個体差による影響を低減して異常核領域を精度良く検出することができ、異常核領域の検出精度の向上が図れる。 In the fourth embodiment, the normal / abnormal cell nucleus is determined by comparing the morphological feature quantity such as the size and circularity of the nucleus area with the reference morphological feature quantity. However, the morphological feature quantity of the abnormal nucleus area is determined. And may be recorded as learning data in the recording unit 73c. Then, normality / abnormality of the cell nucleus may be determined using the learning data. According to this, it is possible to detect the abnormal nucleus region with high accuracy by reducing the influence of individual differences of the individual specimens S, and to improve the detection accuracy of the abnormal nucleus region.
また、可視光画像を組織分類することで核領域の形態情報を取得し、この核領域の形態情報をもとに個々の細胞核の正常/異常を判定するようにしてもよい。組織分類の手法は、特に限定されるものではなく、可視光画像の形態情報をもとに可視光画像内を細胞核や細胞膜、細胞質等の細胞構成要素毎の領域に分類(組織分類)することとしてもよいし、公知のクラスタリングの手法を用いて可視光画像の各画素を細胞構成要素毎の領域に分類(組織分類)することとしてもよい。 Further, the morphology information of the nuclear region may be acquired by classifying the visible light image, and normality / abnormality of each cell nucleus may be determined based on the morphology information of the nuclear region. The method of tissue classification is not particularly limited, and the visible light image is classified into regions for each cell component such as cell nucleus, cell membrane, and cytoplasm based on the shape information of the visible light image (tissue classification). Alternatively, each pixel of the visible light image may be classified into regions for each cell component (tissue classification) using a known clustering technique.
また、上記した各実施の形態や各変形例では、HE染色された標本を観察とした場合について説明したが、標本の形態を観察するための形態観察染色の手法は、HE染色以外にも知られている。本発明は、このHE染色以外の染色法で染色された標本に対してさらに蛍光標識を施す場合にも同様に適用が可能である。 In each of the above-described embodiments and modifications, the case where the HE-stained specimen is used for observation has been described. However, the morphological observation staining technique for observing the form of the specimen is known in addition to HE staining. It has been. The present invention can be similarly applied to a case where a fluorescent label is further applied to a sample stained by a staining method other than HE staining.
また、本発明は、上記した各実施の形態やその変形例そのままに限定されるものではなく、各実施の形態や各変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。例えば、各実施の形態や各変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成してもよい。あるいは、異なる実施の形態や変形例に示した構成要素を適宜組み合わせて形成してもよい。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and various combinations can be made by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments and modifications. An invention can be formed. For example, some components may be excluded from all the components shown in each embodiment or each modification. Or you may form combining suitably the component shown in different embodiment and modification.
例えば、実施の形態1と実施の形態2とを組み合わせ、HE染色が施された標本に対し、所望の細胞構成要素と特異的に結合する蛍光色素によって染色(蛍光標識)を施すとともに、加えて観察したい目的の標的分子(抗原)に対する抗体を作用させ、かつ作用させた抗体と特異的に結合する蛍光色素を用いてこの抗体を染色(蛍光標識)したものを観察対象とする場合にも同様に適用できる。あるいは、HE染色に加え、異なる細胞構成要素を別個の蛍光色素によって染色(蛍光染色)する場合や、異なる標的分子(抗原)に対する抗体を別個に作用させ、かつそれらの抗体を別個の蛍光色素によって染色(蛍光染色)する場合にも同様に適用できる。すなわち、蛍光色素の蛍光波長が異なれば、各々の染色状態を別個に撮像して個別にその領域を特定することができるので、それぞれの領域を適正に特定することができる。また、この場合には、個別に特定した細胞構成要素の領域や抗体結合領域を異なる表示色で色分けして識別表示するようにしてもよい。 For example, in combination with the first embodiment and the second embodiment, the HE-stained specimen is stained (fluorescent label) with a fluorescent dye that specifically binds to a desired cell component, and in addition The same applies to the case where an antibody against a target molecule (antigen) to be observed is allowed to act, and this antibody is stained (fluorescently labeled) with a fluorescent dye that specifically binds to the acted antibody. Applicable to. Alternatively, in addition to HE staining, when different cell components are stained with separate fluorescent dyes (fluorescent staining), antibodies against different target molecules (antigens) are allowed to act separately, and those antibodies are separated with separate fluorescent dyes. The same applies to staining (fluorescence staining). That is, if the fluorescent wavelengths of the fluorescent dyes are different, each dyed state can be imaged separately and the area can be specified individually, so that each area can be specified appropriately. Further, in this case, the regions of the cell constituent elements and the antibody binding regions that are individually specified may be identified and displayed with different display colors.
また、実施の形態3と実施の形態4とを組み合わせ、色分布を作成することで細胞核の正常/異常の判定を行うとともに、形態特徴量を算出することで細胞核の正常/異常の判定を行うようにしてもよい。そして、色分布をもとに行った判定の結果抽出された異常核領域と、形態特徴量をもとに行った判定の結果抽出された異常核領域とを色分けして識別表示するようにしてもよい。 Further, the normal / abnormality of the cell nucleus is determined by combining the third and fourth embodiments and creating a color distribution, and the normality / abnormality of the cell nucleus is determined by calculating the morphological feature amount. You may do it. Then, the abnormal nucleus region extracted as a result of the determination made based on the color distribution and the abnormal nucleus region extracted as a result of the determination made based on the morphological feature quantity are color-coded for identification display. Also good.
具体的には、色分布を用いて行った判定および形態特徴量を用いて行った判定のうちの一方で異常と判定された核領域と、両方で異常と判定された核領域とを異なる表示色で識別表示するようにしてもよい。例えば、前者である核領域を構成する画素の画素値を赤色で置き換え、後者である核領域を構成する画素の画素値を黄色で置き換えることによって両者を識別表示するようにしてもよい。なお、異常核領域の色差や形態特徴量を学習データとして記録しておく場合も同様に、それぞれの学習データを用いて細胞核の正常/異常を判定し、いずれの学習データを用いた判定で異常と判定されたかによって該当する核領域を異なる表示色で色分けして識別表示するようにしてもよい。 Specifically, the nucleus area determined to be abnormal in one of the determination made using the color distribution and the determination made using the morphological feature amount is different from the nucleus area determined to be abnormal in both. You may make it carry out identification display with a color. For example, the pixel values of the pixels constituting the former nucleus region may be replaced with red, and the pixel values of the pixels constituting the latter nucleus region may be replaced with yellow to identify and display both. Similarly, when the color difference and morphological feature amount of the abnormal nucleus region are recorded as learning data, the normality / abnormality of the cell nucleus is determined using each learning data, and the determination using which learning data is abnormal. Depending on whether or not it is determined, the corresponding nuclear region may be identified and displayed with different display colors.
以上のように、本発明の画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムは、標本内の所定の標本構成要素の領域を適正に特定し、観察時の視認性を向上させるのに適している。 As described above, the image processing apparatus, the image processing method, and the image processing program of the present invention are suitable for appropriately specifying a region of a predetermined specimen component in a specimen and improving visibility during observation. .
1,1a,1b,1c 顕微鏡システム
10,10a 顕微鏡
33 第1のバンドパスフィルタ
44 第1のダイクロイックミラー
61 第2のダイクロイックミラー
64 蛍光画像撮像部
65 可視光画像撮像部
70,70a,70b,70c 画像処理装置
71 入力部
72 表示部
73,73a,73b,73c 記録部
731,731a,731b,731c 画像処理プログラム
74,74a,74b,74c 画像処理部
741 核領域特定部
743 分光特性推定部
745 色素量推定部
747,747b,747c 異常核領域検出部
761b 色分布作成部
763c 形態特徴量算出部
749 異常核領域識別画像生成部
751 HE染色画像合成部
753 異常マーク付加部
755a 抗体結合領域特定部
757a 抗体結合領域識別画像生成部
759a H単染色画像合成部
77 制御部
771 可視光画像取得制御部
772 蛍光画像取得制御部
S 標本
1, 1a, 1b, 1c
Claims (11)
前記標本の前記第2の染色による染色状態を撮像して第2の標本画像を取得する第2の画像取得手段と、
前記第2の標本画像をもとに、前記第1の標本画像中の前記所定の標本構成要素の領域を特定する領域特定手段と、
前記第1の標本画像をもとに、前記標本の前記第1の染色による染色状態を表し、かつ前記標本内の前記所定の標本構成要素の少なくとも一部を識別可能に表した観察画像を生成する観察画像生成手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 A staining state by the first staining of a sample in which the first staining and a predetermined staining component are stained and the second staining observed by an observation method different from the first staining is performed. First image acquisition means for acquiring a first specimen image by imaging
A second image acquisition means for acquiring a second specimen image by imaging the staining state of the specimen by the second staining;
Area specifying means for specifying an area of the predetermined specimen component in the first specimen image based on the second specimen image;
Based on the first specimen image, an observation image representing the staining state of the specimen by the first staining and representing at least a part of the predetermined specimen component in the specimen is generated. Observation image generating means for
An image processing apparatus comprising:
前記観察画像生成手段は、前記第1の標本画像の各画素における前記色素の色素量をもとに、前記標本の前記第1の染色による染色状態を表した標本染色画像を合成する染色画像合成手段を含み、前記標本染色画像中で前記所定の標本構成要素の領域の少なくとも一部の画素の画素値を所定の表示色で置き換えた画像を前記観察画像として生成することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 Dye amount estimation means for estimating the dye amount of the dye used for the first staining that stains the corresponding position on the sample based on the pixel value of each pixel of the first sample image ,
The observation image generation means synthesizes a stained image that synthesizes a specimen stained image representing a staining state of the specimen by the first staining based on a dye amount of the dye in each pixel of the first specimen image. Means for generating, as the observation image, an image in which pixel values of at least some of the pixels of the region of the predetermined specimen component are replaced with a predetermined display color in the specimen-stained image. The image processing apparatus according to 1.
前記色素量推定手段は、前記複数の色素毎の色素量を推定し、
前記観察画像生成手段は、前記第1の標本画像の各画素における前記複数の色素のうちの所定の色素の色素量をもとに、前記標本の前記所定の色素のみの染色状態を表した標本単染色画像を合成する単染色画像合成手段を含み、前記標本単染色画像中で前記所定の標本構成要素の領域の少なくとも一部の画素の画素値を所定の表示色で置き換えた画像を前記観察画像として生成することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 The first staining is performed using a plurality of pigments,
The dye amount estimating means estimates a dye amount for each of the plurality of dyes,
The observation image generating means is a sample representing a staining state of only the predetermined dye of the sample based on a dye amount of the predetermined dye among the plurality of dyes in each pixel of the first sample image A single-stained image synthesizing unit that synthesizes a single-stained image, and the image obtained by replacing pixel values of at least some of the pixels in the region of the predetermined sample component in the sample single-stained image with a predetermined display color The image processing apparatus according to claim 2, wherein the image processing apparatus is generated as an image.
前記観察画像生成手段は、前記識別対象箇所を識別可能に表した観察画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 Based on the characteristic value of the first sample image, comprising a target location detection means for detecting an identification target location from the region of the predetermined sample component in the first sample image,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the observation image generation unit generates an observation image in which the identification target portion can be identified.
前記対象箇所検出手段は、前記第1の標本画像の各画素における前記色素の色素量を前記特徴値として用いて前記識別対象箇所を検出することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。 Dye amount estimation means for estimating the dye amount of the dye used for the first staining that stains the corresponding position on the sample based on the pixel value of each pixel of the first sample image ,
The image processing apparatus according to claim 4, wherein the target location detection unit detects the identification target location using a pigment amount of the pigment in each pixel of the first specimen image as the feature value. .
前記対象箇所検出手段は、前記第1の標本画像中の前記所定の標本構成要素の領域の形態特徴量を算出する特徴量算出手段を含み、該形態特徴量を前記特徴値として用いて前記識別対象箇所を検出することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。 The specimen component is a predetermined cell component constituting a cell,
The target location detection means includes feature quantity calculation means for calculating a morphological feature quantity of the region of the predetermined specimen component in the first specimen image, and the identification is performed using the morphological feature quantity as the feature value. The image processing apparatus according to claim 4, wherein a target portion is detected.
前記第1の標本画像の各画素の画素値をもとに、対応する前記標本上の位置を染色している前記ヘマトキシリンおよび前記エオジンの色素量を推定する色素量推定手段と、
前記第1の標本画像の各画素における前記ヘマトキシリンの色素量をもとに、前記標本の前記ヘマトキシリンのみの染色状態を表したヘマトキシリン単染色画像を合成する単染色画像合成手段と、
を備え、
前記対象箇所検出手段は、前記ヘマトキシリン単染色画像の色情報を前記特徴値として用いて前記識別対象箇所を検出することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。 The first staining is hematoxylin-eosin staining using hematoxylin and eosin as pigments;
Based on the pixel value of each pixel of the first sample image, a dye amount estimating means for estimating the dye amount of the hematoxylin and the eosin staining the corresponding position on the sample;
Based on the amount of hematoxylin dye in each pixel of the first sample image, single-stained image synthesis means for synthesizing a hematoxylin single-stained image representing the staining state of only the hematoxylin of the sample;
With
The image processing apparatus according to claim 4, wherein the target location detection unit detects the identification target location using color information of the hematoxylin single-stained image as the feature value.
前記標本の前記第2の染色による染色状態を撮像して第2の標本画像を取得する第2の画像取得工程と、
前記第2の標本画像をもとに、前記第1の標本画像中の前記所定の標本構成要素の領域を特定する領域特定工程と、
前記第1の標本画像をもとに、前記標本の前記第1の染色による染色状態を表し、かつ前記標本内の前記所定の標本構成要素の少なくとも一部を識別可能に表した観察画像を生成する観察画像生成工程と、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 A staining state by the first staining of a sample in which the first staining and a predetermined staining component are stained and the second staining observed by an observation method different from the first staining is performed. A first image acquisition step of acquiring a first specimen image by imaging
A second image acquisition step of acquiring a second specimen image by imaging the staining state of the specimen by the second staining;
An area specifying step for specifying an area of the predetermined specimen component in the first specimen image based on the second specimen image;
Based on the first specimen image, an observation image representing the staining state of the specimen by the first staining and representing at least a part of the predetermined specimen component in the specimen is generated. An observation image generation step to perform,
An image processing method comprising:
第1の染色と、所定の標本構成要素を染色し、前記第1の染色とは異なる観察方法で観察される第2の染色とが多重に施された標本の前記第1の染色による染色状態を撮像して第1の標本画像を取得する第1の画像取得ステップと、
前記標本の前記第2の染色による染色状態を撮像して第2の標本画像を取得する第2の画像取得ステップと、
前記第2の標本画像をもとに、前記第1の標本画像中の前記所定の標本構成要素の領域を特定する領域特定ステップと、
前記第1の標本画像をもとに、前記標本の前記第1の染色による染色状態を表し、かつ前記標本内の前記所定の標本構成要素の少なくとも一部を識別可能に表した観察画像を生成する観察画像生成ステップと、
を実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 On the computer,
A staining state by the first staining of a sample in which the first staining and a predetermined staining component are stained and the second staining observed by an observation method different from the first staining is performed. A first image acquisition step of acquiring a first specimen image by imaging
A second image acquisition step of capturing a second specimen image by imaging a staining state of the specimen by the second staining;
An area specifying step for specifying an area of the predetermined specimen component in the first specimen image based on the second specimen image;
Based on the first specimen image, an observation image representing the staining state of the specimen by the first staining and representing at least a part of the predetermined specimen component in the specimen is generated. An observation image generation step to perform,
An image processing program for executing
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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: 20140304 |