JP2010281800A - Cell analyzer and method of analyzing cell - Google Patents

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秀幸 田中
Kazuhiro Kohama
一弘 小濱
Naoya Ota
直哉 太田
Shunichiro Asaoka
峻一朗 朝岡
Kenji Mogi
健司 茂木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for obtaining a situation in a cell (electron microscopy expressed by an entire biomatter) under diversified environment (morbid state) conditions by suppressing destruction of cells when producing observation samples and for correlating position information of specific substances in the same visual field. <P>SOLUTION: An analyzer of cells includes: a storage section for storing a first image including information on cell structure of the cells, and a second image that includes the first image and includes information on the inside of the cells and information on a substance related to the cell structure of the cells; a position identifying section for extracting the cell structure from the first image, extracting cell structure related to the substance from the second image, comparing each extracted cell structure, and identifying to which position of the first image the second image corresponds; and a coupling section for overlapping the second image to the identified position of the first image, based on the identification result by the position identifying section. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、細胞解析装置、及び細胞解析方法に関する。   The present invention relates to a cell analysis device and a cell analysis method.

医学を進歩させるために日々行われている研究の一つとして、細胞内における特定蛋白質を観察する研究がある。この研究のメリットとして、病気になったとき異常が起きている細胞内で特定蛋白質がどのように局在するかを観察可能である点、異なる種類の蛋白質同士が隣接している際にお互いにどのような影響を与えるのか観察可能である点が挙げられる。上記研究を進めることで、細胞の状態がより細部まで把握可能となり、人体に現れる様々な症状の解明が期待できる。細胞内の特定蛋白質を観察する方法として、抗体に蛍光色素を標識し、蛍光顕微鏡で観察する蛍光抗体染色法等が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。   One of the daily researches to advance medicine is to observe specific proteins in cells. As a merit of this research, it is possible to observe how specific proteins are localized in cells that are abnormal when they become ill, and when different types of proteins are adjacent to each other, It is possible to observe what kind of effect it has. By proceeding with the above research, it is possible to understand the state of cells in more detail and to elucidate various symptoms appearing in the human body. As a method for observing a specific protein in a cell, a fluorescent antibody staining method in which a fluorescent dye is labeled on an antibody and observed with a fluorescence microscope is known (see, for example, Patent Document 1).

国際公開第2005/035751号パンフレットInternational Publication No. 2005/035751 Pamphlet

細胞内での特定蛋白質を観察する研究が行われている。この研究のメリットとして、病気の際の、細胞内での特定蛋白質の局在状況の観察が可能となる点が挙げられる。従って、上記研究は、細胞の状態がより細部まで把握可能となり、人体に現れる様々な症状の解明につながるものとして医学的に期待されている。   Research has been conducted to observe specific proteins in cells. The merit of this research is that it is possible to observe the localization of specific proteins in cells during disease. Therefore, the above research is medically expected to be able to understand the state of cells in more detail and to elucidate various symptoms appearing in the human body.

従来の観察方法として、抗体に蛍光色素を標識し、蛍光顕微鏡で観察する蛍光抗体染色法が知られている。近年の顕微鏡の性能が向上したことにより、細胞内微細構造における標識蛋白質のおおまかな位置まで推測できるようになってきている。しかしながら、蛍光顕微鏡で観察する方法では、細胞内での標識蛋白質の正確な位置を得ることはできない。   As a conventional observation method, a fluorescent antibody staining method in which a fluorescent dye is labeled on an antibody and observed with a fluorescence microscope is known. With the recent improvement in the performance of microscopes, it has become possible to estimate the approximate position of the labeled protein in the intracellular microstructure. However, the method of observing with a fluorescence microscope cannot obtain the exact position of the labeled protein in the cell.

一方、電子顕微鏡を用いての蛋白質の位置解析法は、金コロイド2次抗体を用いた免疫電顕法として確立されている。しかし、この方法では、観察試料調製過程での細胞膜の著しい破壊などが伴い、微細構造の保持が失われた観察像となることが懸念されている。   On the other hand, a protein position analysis method using an electron microscope has been established as an immunoelectron microscopic method using a colloidal gold secondary antibody. However, in this method, there is a concern that the observation image may have lost the fine structure due to the remarkable destruction of the cell membrane during the preparation of the observation sample.

蛍光顕微鏡で得られる画像(光顕像)と電子顕微鏡で得られる画像(電顕像)を重ね合わせることができれば、物質の細胞内での位置情報などが得られ研究や診断などに有用と考えられる。しかしながら、両画像は極端に観察可能倍率と画像分解度が違う(光顕像の約数%の視野が電顕像の1画像に相当する)為、両画像の同視野の特定は目視での試行錯誤になるとともに、回転角度の算出も目算での繰り返しのあてはめ作業となり、光顕像と電顕像を正確に重ね合わせる工程は非常に面倒で困難な作業であった。
上記した背景に鑑み、重ね合わせの工程の問題を解消することで、本発明では、観察試料調製時の細胞破壊を抑制しつつ、様々の環境(病態)条件での細胞内状況(全生体物質で現される電顕像)を得るとともに、同視野での特定の物質の位置情報を相関させる細胞解析方法の提供を課題とする。
If the image obtained by the fluorescence microscope (light microscopic image) and the image obtained by the electron microscope (electron microscopic image) can be overlaid, the positional information of the substance in the cell can be obtained, which is considered useful for research and diagnosis. . However, both images have extremely different observable magnification and resolution (the field of view of about several percent of the light microscope image corresponds to one image of the electron microscope image). In addition to making mistakes, the calculation of the rotation angle is an iterative fitting operation, and the process of accurately superimposing the light microscope image and the electron microscope image is a very troublesome and difficult task.
In view of the background described above, by solving the problem of the overlaying process, the present invention suppresses cell destruction during preparation of the observation sample, while suppressing intracellular conditions (total biological materials) under various environmental (pathological conditions) conditions. It is an object to provide a cell analysis method that correlates position information of a specific substance in the same field of view.

本発明では、上述した課題を解決するため、同視野の異なる情報を含む画像の重ね合わせ工程を自動化する画像解析プログラムの開発に着手した。全ての生体物質で現される細胞構造に関する情報を有する第一画像(例えば、電子顕微鏡画像)と、第一画像を含み、かつ、前記細胞の細胞構造と関連付けられた特定の物質に関する情報を有する第二画像(例えば、光学顕微鏡画像)とを重ねることとした。二つの像を重ねて観察することで、細胞内の物質のより正確な位置を得ることができる。また、金コロイド2次抗体を用いた免疫電顕法のように細胞膜を傷つけることなく解析を行うことができる。   In the present invention, in order to solve the above-described problems, development of an image analysis program for automating the superimposing process of images including information with different fields of view has been started. A first image (e.g., an electron microscope image) having information on cell structure expressed in all biological materials, and information on a specific substance including the first image and associated with the cell structure of the cell The second image (for example, an optical microscope image) was overlapped. By observing the two images in a superimposed manner, a more accurate position of the substance in the cell can be obtained. In addition, analysis can be performed without damaging the cell membrane as in immunoelectron microscopy using a colloidal gold secondary antibody.

より詳細には、本発明は、細胞内における物質の位置を特定する解析装置であって、前記細胞内に含まれる複数の物質の情報及び該細胞の細胞構造に関する情報を有する第一画像と、前記第一画像を含み、かつ、前記細胞内に含まれる物質のうちの物質に関する情報であって、前記細胞の細胞構造と関連付けられた物質に関する情報を有する第二画像と、を格納する記憶部と、前記第一画像と前記第二画像の双方から、前記第二画像に含まれる物質と関連する細胞構造を抽出し、抽出した夫々の細胞構造を照合して、前記第二画像が前記第一画像のどの位置に対応するかを特定する位置特定部と、前記位置特定部による特定結果に基づいて、前記第二画像を前記第一画像の特定された位置に重ねる結合部と、を備える。   More specifically, the present invention is an analysis device for specifying the position of a substance in a cell, the first image having information on a plurality of substances contained in the cell and information on the cell structure of the cell, A storage unit that stores the second image that includes the first image and has information on a substance among substances contained in the cell and has information related to the cell structure of the cell. And extracting a cell structure associated with a substance contained in the second image from both the first image and the second image, collating each extracted cell structure, and the second image is the first image. A position specifying unit that specifies which position of one image corresponds to, and a combining unit that superimposes the second image on the specified position of the first image based on a specifying result by the position specifying unit. .

本発明では、異なる性質の画像を重ねることで、細胞を傷つけることなく、細胞内における物質の位置をより正確に得ることができる。異なる性質の画像のうちの一つは、細胞の細胞構造に関する情報を有する第一画像である。第一画像は、細胞内に含まれる複数の物質の情報及び細胞構造に関する情報を含む、細胞の全ての情報を含むものであることが好ましい。一方、第一画像と性質の異なる画像とは、第一画像を含み、かつ、前記細胞の細胞構造と関連付けられた物質に関する情報を有する画像である。第一画像を含むとは、第二画像が第一画像よりも広範囲を写しており、第一画像が第二画像に含まれていることを意味する。このように互いに性質の異なる画像を重ねることで、細胞構造に関する情報を有する第一画像上で、物質の動向を観察することが可能となる。その結果、物質の正確な位置を得ることが可能となる。   In the present invention, by superimposing images having different properties, the position of the substance in the cell can be obtained more accurately without damaging the cell. One of the images having different properties is a first image having information on the cell structure of the cell. The first image preferably includes all information of the cell including information on a plurality of substances contained in the cell and information on the cell structure. On the other hand, an image having a property different from that of the first image is an image that includes the first image and has information on a substance associated with the cell structure of the cell. The inclusion of the first image means that the second image is captured in a wider range than the first image, and the first image is included in the second image. By superimposing images having different properties from each other in this way, it is possible to observe the trend of the substance on the first image having information on the cell structure. As a result, it is possible to obtain an accurate position of the substance.

性質の異なる画像を重ねるに際しては、第二画像が第一画像のどの位置に対応しているかを特定する必要がある。第二画像が第一画像のどの位置に対応しているかを特定する場合、第一画像に対する第二画像の位置だけでなく、第一画像に対する第二画像の角度も特定しなければならない。このような特定は、人間が経験に基づいて行うこともできるが、経験が前提となる上、経験を有する者でも特定が困難な場合もある。本発明では、位置特定部が、性質の異なる画像に共通する情報としての細胞構造を照合することで、第二画像が前記第一画像のどの位置に対応するかを特定する。すなわち、第一画像と第二画像は、異なる性質の画像であるものの、細胞構造に関する情報(例えば、細胞膜の形状)を共通の情報として有している。そこで、特定部は、共通する情報としての細胞構造を照らし合わせることで、第二画像が前記第一画像のどの位置に対応するかを特定する。第二画像に含まれる物質は細胞構造と関連付けられているので、結合部が、第一画像と第二画像とを重ねると、第一画像上で、物質の位置を特定することが可能となる。
「細胞構造と関連付けられている」とは、物質が細胞膜や細胞壁など、細胞の輪郭を示す部位に局在し、これを画像化することにより細胞構造の情報が得られることをいう。
When overlapping images having different properties, it is necessary to specify which position of the first image the second image corresponds to. When specifying to which position of the first image the second image corresponds, not only the position of the second image with respect to the first image but also the angle of the second image with respect to the first image must be specified. Such identification can be performed by humans based on experience. However, experience is a prerequisite, and even an experienced person may find it difficult to identify. In the present invention, the position specifying unit specifies which position of the first image the second image corresponds to by collating cell structures as information common to images having different properties. That is, although the first image and the second image are images having different properties, they have information regarding the cell structure (for example, the shape of the cell membrane) as common information. Therefore, the specifying unit specifies which position of the first image the second image corresponds to by comparing the cell structure as common information. Since the substance included in the second image is associated with the cell structure, the position of the substance can be specified on the first image when the coupling unit overlaps the first image and the second image. .
“Associated with a cell structure” means that a substance is localized at a site showing the outline of a cell, such as a cell membrane or a cell wall, and information on the cell structure can be obtained by imaging the substance.

ここで、本発明において、前記記憶部は、電子顕微鏡画像としての前記第一画像と、標識される前記物質を写す標識画像としての前記第二画像と、を格納するようにしてもよい。電子顕微鏡画像には、細胞内外の全ての物質情報が含まれる。一方、標識画像では、例えば、蛍光抗体染色により特定の物質を映し出すことができる。従って、このような画像を重ねることで、電子顕微鏡画像上で標識される物質(染色された物質)の動向を確認することが可能となる。   Here, in the present invention, the storage unit may store the first image as an electron microscope image and the second image as a label image that captures the substance to be labeled. The electron microscope image includes information on all substances inside and outside the cell. On the other hand, in the labeled image, for example, a specific substance can be projected by fluorescent antibody staining. Therefore, by superimposing such images, it is possible to confirm the trend of the substance (stained substance) labeled on the electron microscope image.

また、本発明において、前記第二画像は、前記物質の情報として、特定の蛋白質の情報を有してもよい。本発明によれば、細胞内における特定の蛋白質の位置をより正確に特定することが可能となる。   In the present invention, the second image may include information on a specific protein as information on the substance. According to the present invention, the position of a specific protein in a cell can be specified more accurately.

また、本発明において、前記位置特定部は、前記物質としての蛋白質に関連する細胞構造として、該蛋白質に隣接する細胞膜の形状に関する情報を取得し、抽出した夫々の細胞膜の形状を照合して、前記第二画像が前記第一画像のどの位置に対応するかを特定するようにしてもよい。蛋白質、特にタリンは、細胞膜に隣接するように存在するといった特徴を有する。換言すると、蛋白質が存在する位置は、細胞膜の形状と密接に関連している。そこで、このような関連性を利用することで、細胞膜の形状から二つの画像(第一画像、第二画像)の照合が可能となる。   Further, in the present invention, the position specifying unit obtains information on the shape of the cell membrane adjacent to the protein as a cell structure related to the protein as the substance, collates the shape of each extracted cell membrane, You may make it pinpoint which position of said 1st image the said 2nd image respond | corresponds. Proteins, particularly talin, are characterized by being present adjacent to the cell membrane. In other words, the position where the protein is present is closely related to the shape of the cell membrane. Therefore, by using such a relationship, it is possible to collate two images (first image and second image) from the shape of the cell membrane.

前記位置特定部は、第二画像における黒色の画素のうち第一画像における黒色の画素と重なった割合と、第二画像における白色の画素のうち第一画像における白色の画素と重なった割合と、第二画像における黒色の画素のうち第一画像における白色の画素と重なった割合と、第二画像における白色の画素のうち第一画像における黒色の画素と重なった割合と、に基づいて算出される指標を用いて、第一画像と第二画像とが一致するか否かを判断し、前記第二画像が前記第一画像のどの位置に対応するかを特定するようにしてもよい。このような指標を用いることで、第一画像と第二画像を照合する際の正確性をより向上することができる。   The position specifying unit includes a ratio of overlapping black pixels in the first image among black pixels in the second image, and a ratio of overlapping white pixels in the first image among white pixels in the second image; Calculated based on the proportion of black pixels in the second image that overlap with white pixels in the first image and the proportion of white pixels in the second image that overlap with black pixels in the first image An index may be used to determine whether or not the first image and the second image match, and the position of the first image corresponding to the second image may be specified. By using such an index, the accuracy at the time of collating the first image and the second image can be further improved.

ここで、本発明において、前記記憶部は、前記第二画像と同じ試料から得られることで前記第二画像に関連付けられた第三画像であって、前記物質とは異なる特定物質を写す第三画像を更に格納し、前記位置特定部は、前記第三画像に関連付けられている第二画像より抽出される細胞構造と、前記第一画像から抽出される細胞構造とを照合して、前記第三画像が前記第一画像のどの位置に対応するかを特定し、前記結合部は、前記位置特定部による特定結果に基づいて、前記第三画像を前記第一画像の特定された位置に更に重ねるようにしてもよい。
特定物質としては、細胞内での局在が不明なタンパク質などが例示される。
Here, in the present invention, the storage unit is a third image that is obtained from the same sample as the second image and is associated with the second image, and is a third image that copies a specific substance different from the substance. An image is further stored, and the position specifying unit collates the cell structure extracted from the second image associated with the third image with the cell structure extracted from the first image, and The position where the three images correspond to the first image is specified, and the combining unit further sets the third image to the specified position of the first image based on the specifying result by the position specifying unit. You may make it overlap.
Examples of the specific substance include a protein whose localization in the cell is unknown.

本発明では、第二画像とは異なる第三画像を更に重ねることができる。この第三画像は、第二画像と同じ試料から得られることで第二画像に関連付けられている。従って、第三画像は、第二画像と異なり細胞構造に関する情報を有していないが、第二画像に関連付けられているので、第二画像に含まれる細胞構造に関する情報から、第一画像との照合が可能となる。従って、本発明によれば、細胞構造と関連付けられていない物質であっても、第二画像と同じ試料から得られる画像であれば、特定の物質を第一画像上で確認することが可能となる。すなわち、特定物質の細胞内での位置が特定できる。物質と特定物質は、例えば、別々の蛍光物質で標識された抗体を用いて染色し、照射するレーザーの波長を変更するなどして異なる色で表示されるようにすればよい。   In the present invention, a third image different from the second image can be further superimposed. The third image is related to the second image by being obtained from the same sample as the second image. Therefore, unlike the second image, the third image does not have information on the cell structure, but is associated with the second image, so the information on the cell structure included in the second image Verification is possible. Therefore, according to the present invention, it is possible to confirm a specific substance on the first image as long as it is an image obtained from the same sample as the second image, even if the substance is not associated with the cell structure. Become. That is, the position of the specific substance in the cell can be specified. The substance and the specific substance may be displayed in different colors by, for example, staining with antibodies labeled with different fluorescent substances and changing the wavelength of the laser to be irradiated.

ここで、本発明は、上述した解析装置と同等の機能及び作用効果を有する解析方法としてもよい。具体的には、本発明は、細胞を解析する解析方法であって、コンピュータが、記憶装置に、前記細胞の細胞構造に関する情報を有する第一画像と、前記第一画像を含み、かつ、前記細胞に含まれる物質に関する情報であって、前記細胞の細胞構造と関連付けられた物質に関する情報を有する第二画像と、を格納する記憶ステップと、前記第一画像から前記細胞構造を抽出し、前記第二画像から前記物質と関連付けられた細胞構造を抽出し、抽出した夫々の細胞構造を照合して、前記第二画像が前記第一画像のどの位置に対応するかを特定する位置特定ステップと、前記位置特定ステップによる特定結果に基づいて、前記第二画像を前記第一画像の特定された位置に重ねる結合ステップと、を実行する。   Here, this invention is good also as an analysis method which has a function and an effect equivalent to the analysis apparatus mentioned above. Specifically, the present invention is an analysis method for analyzing a cell, wherein the computer includes, in a storage device, a first image having information on a cell structure of the cell, the first image, and A storage step of storing information relating to a substance contained in a cell, the second image having information relating to a substance associated with the cell structure of the cell, and extracting the cell structure from the first image, A position specifying step of extracting a cell structure associated with the substance from a second image, collating each of the extracted cell structures, and specifying which position of the first image the second image corresponds to; And a combining step of superimposing the second image on the specified position of the first image based on the specifying result of the position specifying step.

また、本発明は、上記解析方法を実現させるプログラムであってもよい。更に、本発明は、そのようなプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体であってもよい。この場合、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。なお、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、又は化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。   The present invention may be a program for realizing the analysis method. Furthermore, the present invention may be a computer-readable recording medium that records such a program. In this case, the function can be provided by causing a computer or the like to read and execute the program of the recording medium. Note that a computer-readable recording medium is a recording medium that accumulates information such as data and programs by electrical, magnetic, optical, mechanical, or chemical action and can be read from a computer or the like. Say.

本発明によれば、観察試料調製時の細胞の破壊を抑制しつつ、様々の環境(病態)条件での細胞内状況(全生体物質で現される電顕像)を得るとともに、同視野での特定の物質の位置情報を相関させる技術を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to obtain intracellular conditions (electron microscopic images expressed by all biological materials) under various environmental (pathological conditions) conditions while suppressing cell destruction during observation sample preparation, It is possible to provide a technique for correlating position information of specific substances.

実施形態に係る解析装置の概略構成を示す。1 shows a schematic configuration of an analysis apparatus according to an embodiment. 実施形態に係る解析装置の機能ブロック図を示す。The functional block diagram of the analyzer which concerns on embodiment is shown. 電子顕微鏡画像の一例を示す。An example of an electron microscope image is shown. 共焦点レーザー顕微鏡画像の一例を示す。An example of a confocal laser microscope image is shown. 切り出された共焦点レーザー顕微鏡画像の一例を示す。An example of the confocal laser microscope image cut out is shown. 切り出された共焦点レーザー顕微鏡画像と電子顕微鏡画像とを重ねた画像の一例を示す。An example of the image which overlap | superposed the extracted confocal laser microscope image and the electron microscope image is shown. 実施形態に係る解析処理フローを示す。The analysis processing flow concerning an embodiment is shown. 図3に示す電子顕微鏡画像に対して膨張処理を行ったトレース線画像の一例を示す。An example of the trace line image which performed the expansion process with respect to the electron microscope image shown in FIG. 3 is shown. 2値化が施された共焦点レーザー顕微鏡画像(閾値32)を示す。A confocal laser microscope image (threshold value 32) that has been binarized is shown. 2値化が施された共焦点レーザー顕微鏡画像(閾値40)を示す。A confocal laser microscope image (threshold 40) subjected to binarization is shown. 誤検出の例を示す。An example of false detection is shown. 2値化が施された共焦点レーザー顕微鏡画像であって、高指標領域を有する共焦点レーザー顕微鏡画像の一例を示す。An example of a confocal laser microscope image that has been binarized and has a high index region is shown. 細胞膜をトレースした画像の一例を示す。An example of the image which traced the cell membrane is shown. 指標を得るために比較する領域を示す画像の一例を示す。An example of the image which shows the area | region compared in order to obtain a parameter | index is shown. 重ねた画像の一例を示す。An example of the superimposed image is shown. 黒色の画素同士が重なった箇所を示す画像の一例を示す。An example of the image which shows the location where black pixels overlapped is shown. 白色の画素同士が重なった箇所を示す画像の一例を示す。An example of the image which shows the location where white pixels overlapped is shown. 図13の画像における黒色の画素と図12の画像における白色の画素が重なった箇所を示す画像の一例を示す。An example of the image which shows the location where the black pixel in the image of FIG. 13 and the white pixel in the image of FIG. 12 overlapped is shown. 図13の画像における白色の画素と図12の画像における黒色の画素が重なった箇所を示す画像の一例を示す。An example of the image which shows the location where the white pixel in the image of FIG. 13 and the black pixel in the image of FIG. 12 overlapped is shown. タリンとは異なる蛋白質を写す、切り出された特定共焦点レーザー顕微鏡画像の一例を示す。An example of a cut out specific confocal laser microscope image showing a protein different from talin is shown. 切り出された特定共焦点レーザー顕微鏡画像と電子顕微鏡画像とを重ねた画像の一例を示す。An example of the image which overlap | superposed the extracted confocal laser microscope image and the electron microscope image is shown. 切り出された共焦点レーザー顕微鏡画像と、切り出された特定共焦点レーザー顕微鏡画像と、電子顕微鏡画像とを重ねた画像の一例を示す。An example of the image which overlap | superposed the extracted confocal laser microscope image, the extracted specific confocal laser microscope image, and the electron microscope image is shown. 変形例に係る解析処理フローを示す。The analysis processing flow concerning a modification is shown. 特定(探索)範囲を示す画像の一例を示す。An example of the image which shows the specific (search) range is shown. 探索結果の一例を示す。An example of a search result is shown. 探索した画像の一例を示す。An example of the searched image is shown. 入力画像と出力画像の関係を示す。The relationship between an input image and an output image is shown. 出力画像への指標の埋め込み(1)を示す。The index embedding (1) in the output image is shown. 結果画像への指標の埋め込み(2)を示す。The embedding of the index into the result image (2) is shown. 結果画像への指標の埋め込み(3)を示す。The embedding of the index into the result image (3) is shown. 元になる画像の一例を示す。An example of the original image is shown. 変換後の出力画像の一例を示す。An example of the output image after conversion is shown. 倍率5倍の画像の結果(1)を示す。The result (1) of an image with a magnification of 5 is shown. 倍率5倍の画像の結果(2)を示す。The result (2) of an image with a magnification of 5 is shown. 倍率10倍の画像の結果を示す。The result of an image with a magnification of 10 is shown. 倍率20倍の画像の結果を示す。The result of an image with a magnification of 20 is shown.

次に、本発明に係る解析装置の実施形態について図面に基づいて説明する。以下の説明では、細胞内における蛋白質を観察する場合を例に説明する。   Next, an embodiment of an analysis apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a case where a protein in a cell is observed will be described as an example.

<構成>
図1は、実施形態に係る解析装置100の概略構成を示す。図2は、解析装置100の機能ブロック図を示す。解析装置100は、制御部10を格納する筐体1、ディスプレイ等の表示装置2、ポインティングデバイスやキーボード等の入力装置3、外部機器と接続可能なインターフェース4備える。
<Configuration>
FIG. 1 shows a schematic configuration of an analysis apparatus 100 according to the embodiment. FIG. 2 shows a functional block diagram of the analysis apparatus 100. The analysis device 100 includes a housing 1 that stores the control unit 10, a display device 2 such as a display, an input device 3 such as a pointing device and a keyboard, and an interface 4 that can be connected to an external device.

表示装置2は、例えば、液晶表示装置、プラズマディスプレイパネル、CRT(Cathode Ray Tube)、エレクトロルミネッセンスパネル等である。なお、図示されていないが、表示装置2には、画像データを格納するRAM、およびRAMのデータに基づき表示装置2を駆動する駆動回路が含まれる。但し、画像データを格納するRAM、表示装置2を駆動する駆動回路等は、画像処理基板として、表示装置2とは独立に設けてもよい。   The display device 2 is, for example, a liquid crystal display device, a plasma display panel, a CRT (Cathode Ray Tube), an electroluminescence panel, or the like. Although not shown, the display device 2 includes a RAM that stores image data and a drive circuit that drives the display device 2 based on the data in the RAM. However, a RAM for storing image data, a drive circuit for driving the display device 2, and the like may be provided independently of the display device 2 as an image processing board.

入力装置3は、コンピュータの入力装置であり、例えば、キーボード、ポインティングデバイス等が含まれる。ポインティングデバイスの種類には特に限定はなく、マウス、トラックボール、ダイヤル式操作装置、スティック形式でディスプレイ上のポインタを移動する装置、静電容量によってユーザ(以下、解析者ともいう。)の指の操作を検出するデバイス、タッチパネル、ジョイスティック等、ユーザのニーズ等に応じて、適切なものを使用すればよい。   The input device 3 is a computer input device, and includes, for example, a keyboard and a pointing device. The type of pointing device is not particularly limited, and a mouse (trackball), a dial-type operation device, a device that moves a pointer on a display in a stick form, or a finger of a user (hereinafter also referred to as an analyst) by capacitance. A device that detects an operation, a touch panel, a joystick, or the like may be used depending on the needs of the user.

キーボードは、ユーザの入力操作に応じて、入力されたキーに対応する電気信号をキーボードの不図示のキーボードコントローラに送信する。キーボードコントローラは、その電気信号に対応する符号をCPU11に送信する。CPU11のデバイスドライバは、OSが内蔵するフォントデータ(輪郭線を描くためのいくつかの点の座標とそれを結ぶ曲線の方程式)に基づき、その符号に対応するフォントの輪郭線を形成し(True Fontと呼ぶ)表示装置2に表示する。また、CPU11は、ユーザの入力操作に応じて、文字入力先を示す文字カーソルを画面上に表示し、画面上を移動させる。   The keyboard transmits an electrical signal corresponding to the input key to a keyboard controller (not shown) of the keyboard in response to a user input operation. The keyboard controller transmits a code corresponding to the electrical signal to the CPU 11. The device driver of the CPU 11 forms a font outline corresponding to the code based on font data (coordinates of several points for drawing the outline and a curve equation connecting them) built in the OS (True). Display on the display device 2. Further, the CPU 11 displays a character cursor indicating a character input destination on the screen in accordance with a user input operation, and moves the screen.

ポインティングデバイスは、ユーザ操作を検知して、操作信号を不図示のポインティングデバイス制御装置(例えば、不図示のマウスコントローラ、又は、インターフェース4等)に送信する。操作信号を受けたポインティングデバイス制御装置は、操作の方向および操作量を生成するための情報をCPU11に送信する。CPU11のデバイスドライバは、ポインティングデバイス制御装置からの操作信号に基づき、表示装置2上の画面にポインタを表示し、画面上を移動させる。   The pointing device detects a user operation and transmits an operation signal to a pointing device control apparatus (not shown) (for example, a mouse controller not shown or the interface 4). Upon receiving the operation signal, the pointing device control apparatus transmits information for generating the operation direction and the operation amount to the CPU 11. The device driver of the CPU 11 displays a pointer on the screen on the display device 2 based on an operation signal from the pointing device control device, and moves the screen.

インターフェース4は、USB等のシリアルインターフェース、あるいは、PCI(Peripheral Component Interconnect)、ISA(Industry Standard Architecture )、EISA(Extended ISA)、ATA(AT Attachment)、IDE(Integrated Drive Electronics)、IEEE1394、SCSI(Small Computer System Interface)等のパラレルインターフェースのいずれでもよい。   The interface 4 may be a serial interface such as USB, or PCI (Peripheral Component Interconnect), ISA (Industry Standard Architecture), EISA (Extended ISA), ATA (AT Attachment STI, E13 Any of parallel interfaces such as Computer System Interface may be used.

制御部10は、CPU(中央演算処理装置)11、メモリ12、位置特定部13、結合部14、出力部15、記憶部16を備える。CPU11は、バス17を介して上述した記憶部16等の各ハードウェアと接続されている。CPU11は、記憶部16等のハードウェアを制御すると共に、例えばメモリ12に格納された制御プログラムに従って、所定の処理を実行する。   The control unit 10 includes a CPU (central processing unit) 11, a memory 12, a position specifying unit 13, a combining unit 14, an output unit 15, and a storage unit 16. The CPU 11 is connected to each hardware such as the storage unit 16 described above via the bus 17. The CPU 11 controls hardware such as the storage unit 16 and executes predetermined processing according to a control program stored in the memory 12, for example.

メモリ12は、揮発性のRAM(Random Access Memory)と、不揮発性のROM(Read Only Memory)を含む。ROMには、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read−Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory)のような書き換え可能な半導体メモリを含む。   The memory 12 includes a volatile RAM (Random Access Memory) and a nonvolatile ROM (Read Only Memory). The ROM includes a rewritable semiconductor memory such as a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory), and an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory).

記憶部16は、ハードディスクドライブ(以下、HDDとする。)や書き換え可能な半導体メモリによって構成することができる。記憶部16は、本発明の第一画像に相当する電子顕微鏡画像、本発明の第二画像に相当する標識画像等を記憶する。   The storage unit 16 can be configured by a hard disk drive (hereinafter referred to as HDD) or a rewritable semiconductor memory. The storage unit 16 stores an electron microscope image corresponding to the first image of the present invention, a marker image corresponding to the second image of the present invention, and the like.

ここで、図3は、電子顕微鏡画像の一例を示す。図3の電子顕微鏡画像は、細胞の情報全てを含んでいる。すなわち、電子顕微鏡画像は、特定の蛋白質のみを写し出すことができないことから、細胞に含まれる数種類の蛋白質、細胞膜、細胞壁といった細胞を構成する全ての情報を有する。一方、図4は、共焦点レーザー顕微鏡画像の一例を示す。図4に示す共焦点レーザー顕微鏡画像は、特定の蛋白質(本実施形態では、タリン。)のみを写している。すなわち、共焦点レーザー顕微鏡画像は、観察したい蛋白質に特別な処理(例えば、蛍光抗体染色や蛍光標識)を施すことでその蛋白質のみを写し出すことが可能である。また、図4に示す共焦点レーザー顕微鏡画像は、電子顕微鏡画像より広範囲を写している。つまり、図3の電子顕微鏡画像は、共焦点レーザー顕微鏡画像に含まれている。   Here, FIG. 3 shows an example of an electron microscope image. The electron microscope image of FIG. 3 includes all cell information. That is, since an electron microscope image cannot project only a specific protein, it has all the information constituting the cell such as several types of proteins contained in the cell, cell membrane, and cell wall. On the other hand, FIG. 4 shows an example of a confocal laser microscope image. The confocal laser microscope image shown in FIG. 4 shows only a specific protein (in this embodiment, talin). That is, the confocal laser microscope image can be copied only by subjecting the protein to be observed to a special treatment (for example, fluorescent antibody staining or fluorescent labeling). Further, the confocal laser microscope image shown in FIG. 4 shows a wider range than the electron microscope image. That is, the electron microscope image of FIG. 3 is included in the confocal laser microscope image.

位置特定部13は、電子顕微鏡画像と共焦点レーザー顕微鏡画像の双方から、共焦点レーザー顕微鏡画像に含まれるタリンと関連する細胞膜の形状を切り出し、切り出した夫々の細胞膜の形状を照合して、共焦点レーザー顕微鏡画像が電子顕微鏡画像のどの位置に対応するかを特定する。図5は、切り出された共焦点レーザー顕微鏡画像の一例である。位置特定部13は、このように切り出された共焦点レーザー顕微鏡画像と電子顕微鏡画像とを照合し、共焦点レーザー顕微鏡画像が電子顕微鏡画像のどの位置に対応するかを特定する。   The position specifying unit 13 cuts out the shape of the cell membrane associated with talin contained in the confocal laser microscope image from both the electron microscope image and the confocal laser microscope image, collates the shape of each cut out cell membrane, The position of the electron microscope image corresponding to the focused laser microscope image is specified. FIG. 5 is an example of a confocal laser microscope image cut out. The position specifying unit 13 compares the confocal laser microscope image and the electron microscope image cut out in this manner, and specifies which position of the electron microscope image the confocal laser microscope image corresponds to.

結合部14は、位置特定部13による特定結果に基づいて、共焦点レーザー顕微鏡画像を電子顕微鏡画像に重ねる。図6は、切り出された共焦点レーザー顕微鏡画像と電子顕微鏡画像とを重ねた画像の一例を示す。図6に示すように、細胞内の全てを写す電子顕微鏡画像上でタリンの位置を特定することが可能となる。記憶部16には、上記切り出された画像や重ねた画像も記憶される。なお、位置特定部13や結合部14による処理を含む、解析装置100による解析処理の詳細については、後述する。   The coupling unit 14 superimposes the confocal laser microscope image on the electron microscope image based on the identification result by the position identifying unit 13. FIG. 6 shows an example of an image obtained by superimposing the extracted confocal laser microscope image and the electron microscope image. As shown in FIG. 6, the position of talin can be specified on an electron microscope image showing all the cells. The storage unit 16 also stores the clipped image and the superimposed image. The details of the analysis processing by the analysis apparatus 100 including the processing by the position specifying unit 13 and the combining unit 14 will be described later.

出力部15は、記憶部16が記憶する各種画像を出力する。具体的には、出力部15は、電子顕微鏡画像、共焦点レーザー顕微鏡画像、位置特定部13による特定結果、結合部14によって重ね合わされた画像等を表示装置2に表示させる。なお、出力部15は、各種画像を、インターフェース4を介して解析装置100の外部に出力することもできる。   The output unit 15 outputs various images stored in the storage unit 16. Specifically, the output unit 15 causes the display device 2 to display an electron microscope image, a confocal laser microscope image, a specification result by the position specifying unit 13, an image superimposed by the combining unit 14, and the like. The output unit 15 can also output various images to the outside of the analysis apparatus 100 via the interface 4.

<解析処理>
図7は、実施形態に係る解析処理フローを示す。以下では、制御部10の内部構成をCPU11で実行されるプログラムで実現する場合を例に説明する。しかし、このような構成に代えて、制御部10の内部構成のいずれか1以上をCPU11とは異なるプロセッサ、ハードウェア回路等によって実現してもよい。すなわち、CPU11の処理能力と、処理量によっては、図2のそれぞれの構成要素を異なるプロセッサ、あるいは、デジタル回路で構成してもよい。CPU11以外のプロセッサあるいはデジタル回路を含む場合であっても、それらの処理手順は、図7に示したもの同様である。すなわち、本実施形態に係る解析装置100は、CPU11のプログラムとして、あるいは、専用プロセッサによって、さらには、専用のデジタル回路によって実現できる。
<Analysis processing>
FIG. 7 shows an analysis processing flow according to the embodiment. Hereinafter, a case where the internal configuration of the control unit 10 is realized by a program executed by the CPU 11 will be described as an example. However, instead of such a configuration, any one or more of the internal configurations of the control unit 10 may be realized by a processor, a hardware circuit, or the like different from the CPU 11. That is, depending on the processing capability and processing amount of the CPU 11, each component shown in FIG. 2 may be configured by a different processor or digital circuit. Even when a processor or a digital circuit other than the CPU 11 is included, the processing procedure is the same as that shown in FIG. That is, the analysis apparatus 100 according to the present embodiment can be realized as a program of the CPU 11, a dedicated processor, or a dedicated digital circuit.

ステップS01では、位置特定部13は、記憶部16にアクセスし、電子顕微鏡画像及び共焦点レーザー顕微鏡画像を取得する。解析対象とする画像の選択は、解析者が、表示装置2を参照しながら入力装置3を介して行うことができる。画像が取得されるとステップS02へ進む。   In step S01, the position specifying unit 13 accesses the storage unit 16 and acquires an electron microscope image and a confocal laser microscope image. The image to be analyzed can be selected by the analyst via the input device 3 while referring to the display device 2. If an image is acquired, it will progress to step S02.

ステップS02では、位置特定部13は、電子顕微鏡画像から細胞膜の形状を抽出する。細胞膜の形状の抽出は、解析者が、表示装置2を参照しながら、入力装置3を介して細胞膜をトレースすることで行うことができる。位置特定部13は、解析者の意思が反映された操作装置3からの信号を受信することで、細胞膜の形状(以下、トレース線ともいう。)を抽出する。なお、位置特定部13は、細胞膜の境界における輝度の差異を判断して、細胞膜の形状を自動的に判断して抽出してもよい。なお、電子顕微鏡画像は、例えば細胞壁上や、細胞上といった細胞膜以外のところにノイズのような模様を有する。これらの模様も細胞内の物質であるが、自動で抽出する場合には、これらの模様も抽出され、細胞膜の形状だけを正確に抽出できない場合がある。したがって、解析者が、細胞膜をトレースしそのトレースした線のみの画像を作成することで、正確な細胞膜の形状の抽出を実現できる。   In step S02, the position specifying unit 13 extracts the shape of the cell membrane from the electron microscope image. Extraction of the shape of the cell membrane can be performed by an analyst tracing the cell membrane via the input device 3 while referring to the display device 2. The position specifying unit 13 extracts the shape of the cell membrane (hereinafter also referred to as a trace line) by receiving a signal from the operating device 3 that reflects the intention of the analyst. The position specifying unit 13 may determine the difference in luminance at the boundary of the cell membrane and automatically determine and extract the shape of the cell membrane. Note that the electron microscope image has a noise-like pattern other than the cell membrane, for example, on the cell wall or on the cell. These patterns are also intracellular substances. However, in the case of automatic extraction, these patterns are also extracted, and it may be impossible to accurately extract only the shape of the cell membrane. Therefore, an analyst can trace the cell membrane and create an image of only the traced line, thereby realizing accurate extraction of the shape of the cell membrane.

なお、電子顕微鏡画像は、撮影時の細胞の状態によっては共焦点レーザー顕微鏡画像のタリンと正確に一致しないことも想定される。そこで、多少の誤差にも対応できるよう抽出したトレース線に、トレース線を太くする膨張処理を施してもよい。図8は、図3に示す電子顕微鏡画像に対して膨張処理を行ったトレース線画像の一例を示す。   It is assumed that the electron microscope image does not exactly match the talin of the confocal laser microscope image depending on the state of the cell at the time of photographing. Therefore, the extracted trace line may be subjected to an expansion process for making the trace line thicker so as to cope with some errors. FIG. 8 shows an example of a trace line image obtained by performing expansion processing on the electron microscope image shown in FIG.

ここで、膨張処理について更に詳細に説明する。膨張処理とは、細胞膜に対応するトレース線などを1画素分大きくする処理である。出力画像をgとし、出力画像の注目画素をgyとした場合、この操作は数1に示す式で定義できる。ここで1−画素とは画素値0であり、0−画素とは画素値255である。また、4−近傍とは表1のX0を注目画素としたときのX1、X3、X5、X7のことであり、8−近傍とはX1〜X8全てのことである。 Here, the expansion process will be described in more detail. The expansion process is a process for enlarging the trace line corresponding to the cell membrane by one pixel. When the output image is g and the target pixel of the output image is g y , this operation can be defined by the equation shown in Equation 1. Here, 1-pixel has a pixel value of 0, and 0-pixel has a pixel value of 255. The 4-neighbor is X 1 , X 3 , X 5 , X 7 when X 0 in Table 1 is the target pixel, and the 8-neighbor is all X 1 to X 8. .

Figure 2010281800
Figure 2010281800

Figure 2010281800
Figure 2010281800

電子顕微鏡画像から細胞膜の形状が抽出されるとステップS03へ進む。   When the shape of the cell membrane is extracted from the electron microscope image, the process proceeds to step S03.

ステップS03では、位置特定部13は、共焦点レーザー顕微鏡画像から細胞膜の形状を抽出する。共焦点レーザー顕微鏡画像では、タリンが色づけされて表示されている(図4参照)。従って、共焦点レーザー顕微鏡画像からの細胞膜の形状の抽出は、共焦点レーザー顕微鏡画像の色づけされているところを抜き出せばよい。この処理は、2値化を施すことで自動的に抽出可能である。すなわち、原画像をf、その注目画素をf(i,j)、結果の画像をft、その注目画素をft(i,j)とし、基準となる値(閾値)をtとしたとき、2値化は数2で示す式で行われる。なお、1−画素、0−画素については、上述した膨張処理と同様である。 In step S03, the position specifying unit 13 extracts the shape of the cell membrane from the confocal laser microscope image. In the confocal laser microscope image, talin is colored and displayed (see FIG. 4). Therefore, extraction of the shape of the cell membrane from the confocal laser microscope image may be performed by extracting the colored portion of the confocal laser microscope image. This process can be automatically extracted by binarization. That is, when the original image is f, the target pixel is f (i, j), the resulting image is f t , the target pixel is f t (i, j), and the reference value (threshold) is t Binarization is performed by the equation shown in Equation 2. In addition, 1-pixel and 0-pixel are the same as the expansion process described above.

Figure 2010281800
Figure 2010281800

ここで、図9は、2値化が施された共焦点レーザー顕微鏡画像(閾値32)を示す。また、図10は、2値化が施された共焦点レーザー顕微鏡画像(閾値40)を示す。タリンは、もともとそれぞれが離れて分布しており、閾値tを高くしすぎると、図10のように細胞膜として取り出した箇所が途切れ途切れになることがある。従って、閾値は、例えば32程度とすることが好ましい。共焦点レーザー顕微鏡画像からの細胞膜の形状が抽出されると、ステップS04へ進む。   Here, FIG. 9 shows a confocal laser microscope image (threshold 32) that has been binarized. FIG. 10 shows a confocal laser microscope image (threshold 40) that has been binarized. Tallinn is originally distributed at a distance from each other, and if the threshold value t is set too high, a portion taken out as a cell membrane may be interrupted as shown in FIG. Therefore, the threshold is preferably about 32, for example. When the shape of the cell membrane is extracted from the confocal laser microscope image, the process proceeds to step S04.

ステップS04では、位置特定部13は、抽出した夫々の細胞膜の形状を照合して、共焦点レーザー顕微鏡画像が電子顕微鏡画像のどの位置に対応するかを特定する。より詳細には、位置特定部13は、上記位置の特定に関する処理を、テンプレートマッチングという処理方法で行う。テンプレートマッチングとは、入力画像とテンプレート画像とを重ねテンプレート画像を移動させながら比較・照合し両者が一致するか判定する探索方法である。本実施形態では、テンプレート画像として、ステップ02を実行することで得られたトレース線画像(図8参照)を用い、入力画像として、ステップS03を実行することで得られた、2値化が施された共焦点レーザー顕微鏡画像(図9参照)を用いる。   In step S04, the position specifying unit 13 compares the extracted shapes of the cell membranes and specifies which position of the electron microscope image the confocal laser microscope image corresponds to. More specifically, the position specifying unit 13 performs the process relating to the position specification by a processing method called template matching. Template matching is a search method in which an input image and a template image are overlapped and compared and collated while moving the template image to determine whether they match. In this embodiment, the trace line image (see FIG. 8) obtained by executing step 02 is used as the template image, and the binarization obtained by executing step S03 is performed as the input image. The confocal laser microscope image (see FIG. 9) is used.

本実施形態では、テンプレート画像と入力画像が一致したかどうか判断する場合、指標を用いる。指標(score)には、テンプレート画像と入力画像の画素の一致した割合、一致しなかった割合を使用する。指標は、数3に示す式によって表すことができる。   In this embodiment, an index is used when determining whether or not the template image and the input image match. As the index (score), a ratio of matching and non-matching of the pixels of the template image and the input image is used. The index can be expressed by the equation shown in Equation 3.

Figure 2010281800
Figure 2010281800

ここで、テンプレート画像と入力画像の重なり合っている箇所が類似している場合、テンプレート画像の黒色の画素のうち入力画像の黒色の画素と重なった割合、及びテンプレート画像の白色の画素のうち入力画像の白色の画素と重なった割合が高くなり、その結果、指標が高くなる。逆にテンプレート画像と入力画像の重なり合っている箇所が類似していない場合、テンプレート画像の黒色の画素のうち入力画像の白色の画素と重なった割合、テンプレート画像の白色の画素のうち入力画像の黒色の画素と重なった割合が高くなるので指標が低くなる。   Here, when the overlapping portion of the template image and the input image is similar, the ratio of the black pixels of the template image that overlap with the black pixels of the input image, and the input image of the white pixels of the template image The ratio of overlapping with the white pixel of becomes higher, and as a result, the index becomes higher. Conversely, if the overlapping part of the template image and the input image is not similar, the ratio of the black pixels of the template image that overlap with the white pixels of the input image, the black of the input image of the white pixels of the template image Since the ratio of overlapping with the pixel of this becomes higher, the index becomes lower.

なお、上記指標は、本来形状を比べるだけなら黒色の画素のみが重なり合っている割合を指標にすることで、テンプレート画像と入力画像が一致したかどうかの判断が可能である。但し、例えば、違う色の画素が重なりあった割合を引き、白を判定に加えることで、黒色の領域に重なることがあっても誤って指標が高くなることを抑制することができる。例えば、図11のよう◎の位置を特定(探索)しようとする場合、○なら黒色の画素のみの計算でも指標は高くならない。しかし、●のような場合、黒色の画素が一応重なりあっているため、テンプレート画像とは違うのに指標が高く出ることが想定される。しかしながら、ここで色が一致していない割合を引くことで、例えば●のときに指標が高くなることを抑制することができる。   Note that the above-described index can be determined whether or not the template image and the input image match by using the ratio of only the black pixels overlapping if the shape is originally compared. However, for example, by subtracting the ratio of overlapping pixels of different colors and adding white to the determination, it is possible to prevent the index from being erroneously increased even if it overlaps the black region. For example, when trying to identify (search) the position of 探索 as shown in FIG. 11, if it is ◯, the index does not increase even when calculating only black pixels. However, in the case of ●, since the black pixels overlap each other, it is assumed that the index is high even though it is different from the template image. However, by subtracting the proportion of the colors that do not match here, for example, it is possible to suppress an increase in the index at the time of ●.

ここで、上述した指標を用いた処理について具体的に例を挙げて説明する。以下、位置特定部13が、図12の画像上で図13の画像の位置を特定(探索)する場合について説明する。図12の四角Xで囲まれている領域は、図13の画像を重ねると一番高い指標が得られる領域である。なお、図13における領域aは、画像を回転させたときに生じる余白であり、領域aが、重なるところは指標の計算とは関係しない。すなわち、指標は、図14における領域a1の範囲での画素を参照することで得られる。   Here, the process using the above-described index will be described with a specific example. Hereinafter, a case where the position specifying unit 13 specifies (searches) the position of the image of FIG. 13 on the image of FIG. 12 will be described. The area surrounded by the square X in FIG. 12 is an area where the highest index is obtained when the images in FIG. 13 are superimposed. Note that a region a in FIG. 13 is a margin generated when the image is rotated, and the overlapping of the regions a is not related to the calculation of the index. That is, the index is obtained by referring to the pixels in the range of the area a1 in FIG.

(bbの算出)
ここで、図15Aは、図12に示す画像に図13に示す画像を重ねることで得られる画像を示す。黒い領域bは、2値化タリン画像(図12に示す入力画像)、薄いグレーの領域cは、細胞膜をトレースした画像(図13に示すテンプレート画像)である。指標を得るために必要な割合として、まずbbの値(テンプレート画像のうち入力画像の黒と重なった割合)が求められる。具体的には、図13の画像(テンプレート画像)の黒色の画素のうち、図12の画像(入力画像)の黒色の画素と重なる部分が求められる。この重なる部分は、図12の画像と図13の画像とを比較・照合することで得られる。図15Bは、比較・照合結果であり、重なる部分は、図15Bにおいて、領域dで示されている。図15Bに示す画像から、領域dは、図13の黒色の画素に対して76%を占める。従って、bb=76となる。
(Calculation of bb)
Here, FIG. 15A shows an image obtained by superimposing the image shown in FIG. 13 on the image shown in FIG. A black area b is a binarized Tallinn image (input image shown in FIG. 12), and a light gray area c is an image obtained by tracing a cell membrane (template image shown in FIG. 13). As a ratio necessary for obtaining the index, first, a value of bb (a ratio of the template image overlapping the black of the input image) is obtained. Specifically, among the black pixels of the image (template image) of FIG. 13, a portion overlapping with the black pixels of the image (input image) of FIG. 12 is obtained. This overlapping portion is obtained by comparing / collating the image of FIG. 12 with the image of FIG. FIG. 15B shows the comparison / collation result, and the overlapping portion is indicated by a region d in FIG. 15B. From the image shown in FIG. 15B, the area d occupies 76% of the black pixels in FIG. Therefore, bb = 76.

(wwの算出)
次に、指標を得るために必要な割合として、ww(テンプレート画像の白のうち入力画像の白と重なった割合)の値が求められる。この重なる部分は、図12の画像と図13の画像とを比較・照合することで得られる。図15Cは、図13の画像(テンプレート画像)における白色の画素と図12の画像(入力画像)における白色の画素とが重なっている箇所を示す。白色の画素同士が重なった部分は、図15Cにおいて領域eで示す。図15Cにおいて、領域eは、図13の白色の画素に対して60%を占める。従って、ww=60となる。
(Calculation of ww)
Next, the value of ww (the ratio of the white of the template image that overlaps the white of the input image) is obtained as the ratio necessary for obtaining the index. This overlapping portion is obtained by comparing / collating the image of FIG. 12 with the image of FIG. FIG. 15C shows a portion where white pixels in the image (template image) in FIG. 13 overlap with white pixels in the image (input image) in FIG. A portion where white pixels overlap each other is indicated by a region e in FIG. 15C. In FIG. 15C, the region e occupies 60% of the white pixels in FIG. Therefore, ww = 60.

(wbの算出)
次に、指標を得るために必要な割合として、wb(テンプレート画像の黒のうち入力画像の白と重なった割合)の値が求められる。図15Dは、図13の画像(テンプレート画像)における黒色の画素と図12の画像(入力画像)における白色の画素が重なっている箇所を示す。図13の画像における黒色の画素と図12の画像における白色の画素とが重なっている部分は、図15Dにおいて領域fで示す。図15Dにおいて、領域fは、図13の黒色の画素に対して24%を占める。従って、wb=24となる。
(Calculation of wb)
Next, as a ratio necessary for obtaining the index, a value of wb (a ratio of black of the template image that overlaps with white of the input image) is obtained. FIG. 15D shows a location where black pixels in the image (template image) of FIG. 13 overlap with white pixels in the image (input image) of FIG. A portion where the black pixel in the image of FIG. 13 and the white pixel in the image of FIG. 12 overlap is indicated by a region f in FIG. 15D. In FIG. 15D, the region f occupies 24% of the black pixels in FIG. Therefore, wb = 24.

次に、指標を得るために必要な割合として、bw(テンプレート画像の白のうち入力画像の黒と重なった割合)の値が求められる。図15Eは、図13の画像(テンプレート画像)における白色の画素と図12の画像(入力画像)における黒色の画素とが重なっている箇所を示す。図13の画像における白色の画素と図12の画像における黒色の画素とが重なっている部分は、図15Eにおいて、領域gで示す。図15Eにおいて、領域gは、図13の白色の画素に対して40%を占める。従って、bw=40となる。   Next, as a ratio necessary for obtaining the index, a value of bw (a ratio of the white of the template image overlapping the black of the input image) is obtained. FIG. 15E shows a portion where a white pixel in the image (template image) in FIG. 13 and a black pixel in the image (input image) in FIG. 12 overlap. A portion where the white pixel in the image of FIG. 13 and the black pixel in the image of FIG. 12 overlap is indicated by a region g in FIG. 15E. In FIG. 15E, the region g occupies 40% of the white pixel in FIG. Therefore, bw = 40.

以上の結果から、指標(score)=bb−wb+ww−bw=76−24+60−40=72となる。すなわち、本実施形態での指標は、72となる。なお、細胞膜をトレースした画像(テンプレート画像)と2値化タリン画像(入力画像)の重なり合っている箇所が類似している場合、bb、wwの値が高くなり、その結果、指標も高くなる。一方、細胞膜をトレースした画像とタリン画像の重なり合っている箇所が類似していない場合、wb、bwの値が高くなるので指標が低くなる。従って、指標によって、細胞膜をトレースした画像とタリン画像の重なり合っている箇所がどの程度類似しているかを判断することが可能となる。   From the above results, index (score) = bb−wb + ww−bw = 76−24 + 60−40 = 72. That is, the index in this embodiment is 72. In addition, when the overlapping part of the image (template image) which traced the cell membrane and the binarized Tallinn image (input image) are similar, the value of bb and ww becomes high, and as a result, the index also becomes high. On the other hand, when the overlapping part of the image obtained by tracing the cell membrane and the Tallinn image are not similar, the values of wb and bw are high and the index is low. Therefore, it is possible to determine how similar the overlapping portion of the image obtained by tracing the cell membrane and the Tallinn image is based on the index.

なお、指標は、−200≦score≦200の値をとることが好ましい。従って、上記のように指標が72の場合、全体では凡そ70%が一致することになる。また、例えば指標が8である場合には、凡そ50%が一致したことになる。   The index preferably takes a value of −200 ≦ score ≦ 200. Therefore, when the index is 72 as described above, approximately 70% of the index matches as a whole. For example, when the index is 8, approximately 50% coincides.

なお、以上の方法で位置を特定するに際しては、テンプレート画像として扱う電子顕微鏡画像の細胞膜がどの角度で入力画像上に写っているかを特定し、更に、入力画像上でのテンプレート画像の縮尺に誤差があることを考慮する必要がある。そこで、本実施形態では、図13の画像(テンプレート画像)を0°〜359°の範囲で回転させ、更に、図13の画像の縮尺率に幅を持たせ図13の画像の大きさを変化させるといった処理が実行される。縮尺率の幅については、画像の横の長さの縮尺率をX、画像の縦の長さの縮尺率をYとするとき、0.07≦X≦0.11、0.06≦Y≦0.10の範囲をとることが好ましい。   When specifying the position by the above method, specify the angle at which the cell membrane of the electron microscope image treated as the template image appears on the input image, and further, an error may occur in the scale of the template image on the input image. It is necessary to consider that there is. Therefore, in the present embodiment, the image (template image) in FIG. 13 is rotated in the range of 0 ° to 359 °, and the scale of the image in FIG. 13 is increased to change the size of the image in FIG. Is executed. Regarding the width of the scale ratio, when the scale ratio of the horizontal length of the image is X and the scale ratio of the vertical length of the image is Y, 0.07 ≦ X ≦ 0.11, 0.06 ≦ Y ≦ It is preferable to take the range of 0.10.

抽出した夫々の細胞膜の形状を照合して、共焦点レーザー顕微鏡画像が電子顕微鏡画像のどの位置に対応するかが特定されると、ステップS05へ進む。   When the extracted shapes of the cell membranes are collated and the position of the confocal laser microscope image corresponding to the electron microscope image is specified, the process proceeds to step S05.

ステップS05では、結合部14が、位置特定部13による特定結果に基づいて、共焦点レーザー顕微鏡画像を電子顕微鏡画像に重ねる。続いて、ステップS06では、出力部15は、重ねた画像(図6参照。)を表示装置2に出力する。以上説明した解析処理を行うことで、細胞内の全てを写す電子顕微鏡画像上でタリンの位置だけを特定することが可能となる。   In step S <b> 05, the combining unit 14 superimposes the confocal laser microscope image on the electron microscope image based on the specification result by the position specifying unit 13. Subsequently, in step S06, the output unit 15 outputs the superimposed image (see FIG. 6) to the display device 2. By performing the analysis processing described above, it is possible to specify only the position of talin on an electron microscope image showing all the cells.

<変形例>
変形例に係る解析装置100は、タリンとは異なる蛋白質を写す特定共焦点レーザー顕微鏡画像(蛍光抗体染色:本発明の第三画像に相当する)を電子顕微鏡画像に重ねる。その結果、変形例に係る解析装置100によれば、電子顕微鏡画像上でタリン以外の蛋白質の位置を特定することが可能となる。変形例に係る解析装置100も、その基本的な構成は、先に説明した解析装置100と同じであるのでその説明は、割愛する。
<Modification>
The analysis apparatus 100 according to the modified example superimposes a specific confocal laser microscope image (fluorescent antibody staining: corresponding to the third image of the present invention) that captures a protein different from talin on an electron microscope image. As a result, according to the analysis apparatus 100 according to the modified example, it is possible to specify the position of a protein other than talin on the electron microscope image. The basic configuration of the analysis apparatus 100 according to the modified example is the same as that of the analysis apparatus 100 described above, and the description thereof is omitted.

相違点について説明すると、変形例に係る解析装置100の記憶部16は、タリンとは異なる蛋白質を写す特定共焦点レーザー顕微鏡画像を更に格納する。この特定共焦点レーザー顕微鏡画像は、共焦点レーザー顕微鏡画像と同じ試料から得られるものであるが、蛍光物質の種類を変え、照射するレーザーの波長を変更することで、タリンとは異なる蛋白質を写す。図16は、タリンとは異なる蛋白質を写す、切り出された特定共焦点レーザー顕微鏡画像の一例を示す。図16における斜線で囲まれた領域は、タリンとは異なる蛋白質を示す。タリンと異なる蛋白質は、位置の確認が求められ、かつ、所定の波長のレーザーを照射することでタリンとは異なる色で表示できるものであればよく、特に限定されない。なお、共焦点レーザー顕微鏡画像と同じ試料から得られるものであれば、タリンとは異なる蛋白質に代えて他の物質を映すようにしてもよい。   Explaining the difference, the storage unit 16 of the analysis apparatus 100 according to the modified example further stores a specific confocal laser microscope image showing a protein different from Tallin. This specific confocal laser microscope image is obtained from the same sample as the confocal laser microscope image, but by changing the type of fluorescent material and changing the wavelength of the laser to be irradiated, a protein different from talin is copied. . FIG. 16 shows an example of a cut out specific confocal laser microscope image showing a protein different from talin. A region surrounded by diagonal lines in FIG. 16 indicates a protein different from talin. The protein different from talin is not particularly limited as long as it is required to confirm the position and can be displayed in a color different from that of talin by irradiation with a laser having a predetermined wavelength. In addition, as long as it can be obtained from the same sample as the confocal laser microscope image, another substance may be projected instead of a protein different from talin.

一方、図17は、切り出された特定共焦点レーザー顕微鏡画像と電子顕微鏡画像とを重ねた画像の一例を示す。図17によれば、タリンと異なる蛋白質が、細胞の内部に存在していることが確認できる。また、図18は、切り出された共焦点レーザー顕微鏡画像と、切り出された特定共焦点レーザー顕微鏡画像と、電子顕微鏡画像とを重ねた画像の一例を示す。図18によれば、タリン及びタリン以外の蛋白質の位置を、電子顕微鏡画像上で確認することができる。   On the other hand, FIG. 17 shows an example of an image obtained by superimposing the extracted specific confocal laser microscope image and the electron microscope image. According to FIG. 17, it can be confirmed that a protein different from talin is present inside the cell. FIG. 18 shows an example of an image obtained by superimposing the extracted confocal laser microscope image, the extracted specific confocal laser microscope image, and the electron microscope image. According to FIG. 18, the positions of talin and proteins other than talin can be confirmed on an electron microscope image.

ここで、変形例に係る解析装置100で行われる解析処理について説明する。図19は、変形例に係る解析処理フローを示す。図19の処理フローは、電子顕微鏡画像上に、共焦点レーザー顕微鏡画像及び特定共焦点レーザー顕微鏡画像を重ねる場合の処理を示す。なお、図7に示す処理フローと同じ処理については、同様のステップ番号を付すことで詳細な説明は割愛する。   Here, an analysis process performed by the analysis apparatus 100 according to the modification will be described. FIG. 19 shows an analysis processing flow according to the modification. The process flow of FIG. 19 shows the process in the case of superimposing the confocal laser microscope image and the specific confocal laser microscope image on the electron microscope image. In addition, about the process same as the process flow shown in FIG. 7, detailed description is omitted by attaching | subjecting the same step number.

ステップS01−1では、位置特定部13は、記憶部16にアクセスし、電子顕微鏡画像、共焦点レーザー顕微鏡画像、及び特定共焦点レーザー顕微鏡画像を取得する。次に、ステップS02では、位置特定部13は、電子顕微鏡画像から細胞膜の形状を抽出する。次に、ステップS03では、位置特定部13は、共焦点レーザー顕微鏡画像から細胞膜の形状を抽出する。次に、ステップS04では、位置特定部13は、位置特定部13は、抽出した夫々の細胞膜の形状を照合して、共焦点レーザー顕微鏡画像が電子顕微鏡画像のどの位置に対応するかを特定する。位置が特定されると、ステップS05−1へ進む。   In step S01-1, the position specifying unit 13 accesses the storage unit 16 and acquires an electron microscope image, a confocal laser microscope image, and a specific confocal laser microscope image. Next, in step S02, the position specifying unit 13 extracts the shape of the cell membrane from the electron microscope image. Next, in step S03, the position specifying unit 13 extracts the shape of the cell membrane from the confocal laser microscope image. Next, in step S04, the position specifying unit 13 compares the extracted shape of each cell membrane to specify which position of the confocal laser microscope image corresponds to the electron microscope image. . When the position is specified, the process proceeds to step S05-1.

ステップS05−1では、結合部14が、位置特定部13による特定結果に基づいて、共焦点レーザー顕微鏡画像及び特定共焦点レーザー顕微鏡画像を電子顕微鏡画像に重ねる。特定共焦点レーザー顕微鏡画像と共焦点レーザー顕微鏡画像は、同一試料から得られるものであり、照射されるレーザーの波長が異なるだけで、画像の解像度や撮像範囲は同じである。換言すると、特定共焦点レーザー顕微鏡画像と共焦点レーザー顕微鏡画像とは、予め重ねられた状態にある。従って、ステップS04において、共焦点レーザー顕微鏡画像が電子顕微鏡画像のどの位置に対応するかが特定されると、特定共焦点レーザー顕微鏡画像が電子顕微鏡画像のどの位置に対応するかの特定も可能となる。従って、ステップS05−1では、結合部14は、位置特定部13による特定結果に基づいて、共焦点レーザー顕微鏡画像及び特定共焦点レーザー顕微鏡画像を電子顕微鏡画像に重ねることができる。   In step S05-1, the combining unit 14 superimposes the confocal laser microscope image and the specific confocal laser microscope image on the electron microscope image based on the identification result by the position identifying unit 13. The specific confocal laser microscope image and the confocal laser microscope image are obtained from the same sample, and the resolution and imaging range of the image are the same except that the wavelength of the irradiated laser is different. In other words, the specific confocal laser microscope image and the confocal laser microscope image are overlaid in advance. Therefore, in step S04, when the position of the confocal laser microscope image corresponding to the electron microscope image is specified, the position of the specific confocal laser microscope image corresponding to the electron microscope image can be specified. Become. Therefore, in step S05-1, the combining unit 14 can superimpose the confocal laser microscope image and the specific confocal laser microscope image on the electron microscope image based on the specification result by the position specifying unit 13.

変形例として、3枚の画像を重ねる場合を説明したが、電子顕微鏡画像に特定共焦点レーザー顕微鏡画像のみを重ねるようにしてもよい(図17を参照。)。この場合、例えば、共焦点レーザー顕微鏡画像が有する細胞膜の形状に関する情報を特定共焦点レーザー顕微鏡画像にコピーし、特定共焦点レーザー顕微鏡画像が、細胞膜の形状に関する情報を有するようにすればよい。これにより、電子顕微鏡画像の細胞膜の形状と特定共焦点レーザー顕微鏡画像の細胞膜の形状とを照合することが可能となる。その結果、特定共焦点レーザー顕微鏡画像が電子顕微鏡画像のどの位置に対応するかを特定することが可能となる。なお、特定共焦点レーザー顕微鏡画像の枚数を2枚、3枚と増やしてもよい。その結果、電子顕微鏡画像上で複数の特定の蛋白質の位置等を確認することが可能となる。   As a modification, the case where three images are overlaid has been described, but only the specific confocal laser microscope image may be overlaid on the electron microscope image (see FIG. 17). In this case, for example, information regarding the shape of the cell membrane included in the confocal laser microscope image may be copied to the specific confocal laser microscope image, and the specific confocal laser microscope image may include information regarding the shape of the cell membrane. Thereby, it becomes possible to collate the shape of the cell membrane of the electron microscope image with the shape of the cell membrane of the specific confocal laser microscope image. As a result, it is possible to specify which position of the electron microscope image the specific confocal laser microscope image corresponds to. Note that the number of specific confocal laser microscope images may be increased to two or three. As a result, it is possible to confirm the positions of a plurality of specific proteins on the electron microscope image.

ステップS06では、出力部15は、電子顕微鏡画像上に、共焦点レーザー顕微鏡画像及び特定共焦点レーザー顕微鏡画像を重ねた画像(図18参照。)を表示装置2に出力する。以上説明した解析処理を行うことで、細胞内の全てを写す電子顕微鏡画像上でタリンの位置だけでなく、タリンと異なる蛋白質の位置を特定することが可能となる(図18を参照。)。   In step S06, the output unit 15 outputs an image (see FIG. 18) in which the confocal laser microscope image and the specific confocal laser microscope image are superimposed on the electron microscope image to the display device 2. By performing the analysis process described above, it is possible to specify not only the position of talin but also the position of a protein different from talin on an electron microscope image showing all the cells (see FIG. 18).

<試験>
次に、上述した解析装置により実際に行った電子顕微鏡画像の細胞の位置を特定する試験について説明する。
<Test>
Next, a test for specifying the cell position of the electron microscope image actually performed by the above-described analyzer will be described.

<試験条件>
本試験では、電子顕微鏡画像として、複数の倍率のものを用意した。具体的には、電子顕微鏡画像は、5倍のものが2枚、10倍のものが1枚、20倍のものが1枚である。電子顕微鏡画像の細胞膜をトレースする処理にはWindows(登録商標)付属のグラフィックソフトPaint(登録商標)を使用した。処理内容の設定としては、膨張処理は、倍率によりその回数を変化させ、倍率5倍のものには20回、倍率10倍のものには40回、倍率20倍のものには80回とした。また、倍率による画像の大きさの変化については、テンプレート画像を倍率に応じて小さくするのではなく、入力画像の方を大きくすることとした。
<Test conditions>
In this test, electron microscope images having a plurality of magnifications were prepared. Specifically, two electron microscope images are 5 ×, one image is 10 ×, and one image is 20 ×. The graphic software Paint (registered trademark) attached to Windows (registered trademark) was used for tracing the cell membrane of the electron microscope image. As the setting of the processing contents, the number of times of expansion processing is changed according to the magnification, and is 20 times for a magnification of 5 times, 40 times for a magnification of 10 times, and 80 times for a magnification of 20 times. . As for the change in the image size due to the magnification, the template image is not reduced according to the magnification, but the input image is enlarged.

また、本試験では、共焦点レーザー顕微鏡画像として、閾値32で2値化したものを入力画像として使用した。また、特定(探索)の範囲は、図20に示す範囲とした。この範囲は広く1枚の画像に収まりきらないので2枚の画像にわけ、その2枚を探索した。   In this test, a confocal laser microscope image binarized with a threshold value 32 was used as an input image. Further, the range of specification (search) is the range shown in FIG. Since this range is too wide to fit in one image, it was divided into two images, and two of them were searched.

<出力画像について>
今回の試験では結果を判断するための出力画像として図21のような画像を作成した。この画像は、テンプレート画像と入力画像の重なった箇所の指標の高さに応じて色を変化させて表示しているものである。図21に示す画像は、図22のテンプレート画像で実際にマッチングした結果である。そして、図21の画像では、指標の高い領域が、領域hで示されている。
<About output image>
In this test, an image as shown in FIG. 21 was created as an output image for judging the result. This image is displayed by changing the color according to the height of the index at the place where the template image and the input image overlap. The image shown in FIG. 21 is a result of actual matching with the template image of FIG. And in the image of FIG. 21, the area | region where a parameter | index is high is shown by the area | region h.

なお、図21の画像の例は、特定が効果的に行われた例で、指標が高い領域が、一箇所しか特定されていない。また、特定された指標が高い領域以外の指標は低くなっており、指標が高い領域と指標が低い領域との差が顕著である。しかし、指標の高い領域が複数特定されることも想定される。このような場合には、解析装置による判断に加えて、二次的に試験者の判断を用いるようにすればよい。   Note that the example of the image in FIG. 21 is an example in which the identification is effectively performed, and only one region with a high index is identified. In addition, the indices other than the area where the identified index is high are low, and the difference between the area where the index is high and the area where the index is low is significant. However, it is also assumed that a plurality of regions with high indexes are specified. In such a case, in addition to the determination by the analyzer, the tester's determination may be used secondarily.

次に出力画像の作成方法について説明する。説明するに当たり入力画像をf、入力画像の画素値をf(i,j)、出力画像をg、出力画像の画素値をg(i,j)、得られた指標をsとする。また、テンプレート画像の左上の点の座標を(a,b)、右下の点の座標を(c,d)とする。これらを図23に示す。   Next, a method for creating an output image will be described. In the description, it is assumed that the input image is f, the pixel value of the input image is f (i, j), the output image is g, the pixel value of the output image is g (i, j), and the obtained index is s. Further, the coordinates of the upper left point of the template image are (a, b), and the coordinates of the lower right point are (c, d). These are shown in FIG.

まず、出力画像として入力画像と同じサイズの画像を用意し、全ての画素値を0としておく。次に入力画像fのa≦i≦c、b≦j≦dの範囲、つまりテンプレート画像と重なっている箇所での指標sを得る。そして、得られた指標sを、数4で示す式を用いて、出力画像に反映させる。   First, an image having the same size as the input image is prepared as an output image, and all pixel values are set to zero. Next, an index s is obtained in the range of a ≦ i ≦ c and b ≦ j ≦ d of the input image f, that is, in a portion overlapping the template image. Then, the obtained index s is reflected in the output image using the equation shown in Equation 4.

Figure 2010281800
Figure 2010281800

上記の処理について、以下、具体的に例を示して説明する。まず、図24のような状態を考える。テンプレート画像が図24の位置での指標は51である。その指標を得た範囲と同じ範囲の出力画像の画素値を、指標51と比較し大きい方を画素値とする。その結果、出力画像は、図24に示す状態になる。   The above processing will be described below with specific examples. First, consider the state shown in FIG. The index at the position of the template image in FIG. The pixel value of the output image in the same range as the range from which the index is obtained is compared with the index 51, and the larger one is set as the pixel value. As a result, the output image is in the state shown in FIG.

次に図24の状態からテンプレート画像を移動させた状態を考える。ここでは指標が63だったとする。このとき、出力画像は、図25に示す状態となる。   Next, consider a state in which the template image is moved from the state of FIG. Here, it is assumed that the index is 63. At this time, the output image is in the state shown in FIG.

次に列を移動させた状態を考える。このとき指標は60だったとする。このとき対応する画素値は0、51、63の3種類の値を持っている。今度の指標は60なので画素値63以外のものについて画素値の書き換えを行う。すると、出力画像は、図27に示す状態になる。   Next, consider a state in which the column is moved. It is assumed that the index is 60 at this time. At this time, the corresponding pixel values have three types of values of 0, 51, and 63. Since the index this time is 60, pixel values are rewritten for those other than the pixel value 63. Then, the output image is in the state shown in FIG.

このように、本試験では、画素を含んで得られる指標の最大値を各画素値に書き込む処理を行った。そして、得られた画像に対して画素値の変換を行った。変換は、以下の数5に示す式で行った。式中のmaxは、この画像中の画素値の最大値、minは、この画像中の画素値の最小値を表す。   In this way, in this test, a process of writing the maximum value of the index obtained including the pixels to each pixel value was performed. Then, pixel values were converted for the obtained image. The conversion was performed using the formula shown below. In the formula, max represents the maximum pixel value in the image, and min represents the minimum pixel value in the image.

Figure 2010281800
Figure 2010281800

この変換を行うと画素値は、0≦g(i,j)≦255の範囲をとるようになり、指標が高いものほど画素値が0に近く(画像上の色が黒に)、低いものほど画素値が255に近く(画像上の色が白に)なる。   When this conversion is performed, the pixel value takes a range of 0 ≦ g (i, j) ≦ 255, and the higher the index, the closer the pixel value is to 0 (the color on the image is black) and the lower the pixel value is. The closer the pixel value is to 255 (the color on the image is white).

その後、変換を行った画像と図27の画像とを比較し、図27の画像の黒い領域のみを、変換を行った出力画像から取り出す。このときそれ以外の領域は全て画素値を255とする。その画像を図28に示す。図28の画像は本手法、出力画像の項で用いた図12の画像を探索した結果である。さらに図28の画素値255以外の画素値をHSV色空間のH、またS、Vをそれぞれがとり得る最大値に設定したものをRGB色空間に変換し表示すると、図21のようになる。   Thereafter, the converted image and the image of FIG. 27 are compared, and only the black region of the image of FIG. 27 is extracted from the converted output image. At this time, all other regions have a pixel value of 255. The image is shown in FIG. The image of FIG. 28 is the result of searching the image of FIG. 12 used in the section of this method and output image. Furthermore, when pixel values other than the pixel value 255 in FIG. 28 are set to the maximum values that can be taken by H, S, and V in the HSV color space, they are converted into the RGB color space and displayed as shown in FIG.

<結果>
以下の図29、図30、図31、図32にそれぞれの電子顕微鏡画像で探索した結果、もとの電子顕微鏡画像、テンプレート画像として使用した細胞膜のトレース画像、共焦点レーザー顕微鏡画像の該当箇所を拡大した画像を示す。出力画像1あるいは出力画像2上の四角で囲まれた箇所が該当している箇所である。また、共焦点レーザー顕微鏡画像は、いずれもタリンを写している。
<Result>
As a result of searching with the respective electron microscope images in FIG. 29, FIG. 30, FIG. 31, and FIG. 32 below, the corresponding portions of the original electron microscope image, the cell membrane trace image used as the template image, and the confocal laser microscope image are shown. An enlarged image is shown. A portion surrounded by a square on the output image 1 or the output image 2 is a corresponding portion. In addition, all confocal laser microscope images show Tallinn.

結果を見るとどの倍率のものも比較的指標の高いところに位置していることが確認された。特に図29の倍率5倍(1)のものはよく探索できている。なお、図31、図32の高倍率のものは、指標が全体的に高くなっていることから、二次的に試験者の判断を加えた方がより好ましいと考えられる。なお、マッチングの精度を向上させるため、膨張処理の回数を更に増減させてもよい。また、入力画像上での途切れている線をつなぐことでも精度の向上が期待できる。   Looking at the results, it was confirmed that all magnifications are located at relatively high indices. In particular, the one with a magnification of 5 (1) in FIG. 29 is well searched. In addition, it is thought that the thing of the high magnification of FIG. 31, FIG. 32 is more preferable to add a tester's judgment secondary because the parameter | index becomes high as a whole. In order to improve matching accuracy, the number of expansion processes may be further increased or decreased. In addition, the improvement in accuracy can be expected by connecting broken lines on the input image.

<効果>
以上説明したように、実施形態に係る解析装置によれば、電子顕微鏡画像と、共焦点レーザー顕微鏡画像とを重ねることで、細胞を傷つけることなく、細胞内におけるタリンの位置をより正確に得ることができる。すなわち、電子顕微鏡画像上で、細胞内におけるタリンの位置をより正確に得ることができる。その結果、細胞の状態をより細部まで把握可能となり人体に表れる様々な症状の解明に寄与することができる。
<Effect>
As described above, according to the analysis apparatus according to the embodiment, by superimposing the electron microscope image and the confocal laser microscope image, it is possible to more accurately obtain the position of talin in the cell without damaging the cell. Can do. That is, the position of talin in the cell can be obtained more accurately on the electron microscope image. As a result, the cellular state can be grasped in more detail, and it can contribute to the elucidation of various symptoms appearing in the human body.

1・・・筐体
2・・・表示装置
3・・・入力装置
4・・・インターフェース
10・・・制御部
11・・・CPU
12・・・メモリ
13・・・位置特定部
14・・・結合部
15・・・出力部
16・・・記憶部
100・・・解析装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Case 2 ... Display apparatus 3 ... Input device 4 ... Interface 10 ... Control part 11 ... CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Memory 13 ... Position specification part 14 ... Coupling part 15 ... Output part 16 ... Memory | storage part 100 ... Analysis apparatus

Claims (7)

細胞の解析装置であって、
前記細胞の細胞構造に関する情報を有する第一画像と、前記第一画像を含み、かつ、前記細胞に含まれる物質に関する情報であって、前記細胞の細胞構造と関連付けられた物質に関する情報を有する第二画像と、を格納する記憶部と、
前記第一画像から前記細胞構造を抽出し、前記第二画像から前記物質と関連付けられた細胞構造を抽出し、抽出した夫々の細胞構造を照合して、前記第二画像が前記第一画像のどの位置に対応するかを特定する位置特定部と、
前記位置特定部による特定結果に基づいて、前記第二画像を前記第一画像の特定された位置に重ねる結合部と、を備える解析装置。
A cell analysis device,
A first image having information relating to a cell structure of the cell; and information relating to a substance including the first image and contained in the cell, the information relating to a substance associated with the cell structure of the cell. A storage unit for storing two images;
The cell structure is extracted from the first image, the cell structure associated with the substance is extracted from the second image, the extracted cell structures are collated, and the second image is the first image. A position specifying unit for specifying which position corresponds to;
An analysis apparatus comprising: a combining unit that superimposes the second image on the specified position of the first image based on a specifying result by the position specifying unit.
前記記憶部は、電子顕微鏡画像としての前記第一画像と、標識される前記物質を写す標識画像としての前記第二画像と、を格納する請求項1に記載の解析装置。   The analysis device according to claim 1, wherein the storage unit stores the first image as an electron microscope image and the second image as a label image that images the substance to be labeled. 前記第二画像は、前記物質の情報として、蛋白質の情報を有する、請求項1又は2に記載の解析装置。   The analysis apparatus according to claim 1, wherein the second image includes protein information as the substance information. 前記位置特定部は、前記物質としての蛋白質に関連する細胞構造として、該蛋白質に隣接する細胞膜の形状に関する情報を取得し、抽出した夫々の細胞膜の形状を照合して、前記第二画像が前記第一画像のどの位置に対応するかを特定する請求項3に記載の解析装置。   The position specifying unit obtains information on the shape of the cell membrane adjacent to the protein as a cell structure related to the protein as the substance, collates the extracted shape of each cell membrane, and the second image is The analysis apparatus according to claim 3, wherein the position corresponding to the first image is specified. 前記位置特定部は、第二画像における黒色の画素のうち第一画像における黒色の画素と重なった割合と、第二画像における白色の画素のうち第一画像における白色の画素と重なった割合と、第二画像における黒色の画素のうち第一画像における白色の画素と重なった割合と、第二画像における白色の画素のうち第一画像における黒色の画素と重なった割合と、に基づいて算出される指標を用いて、第一画像と第二画像とが一致するか否かを判断し、前記第二画像が前記第一画像のどの位置に対応するかを特定する、請求項1から4の何れか一に記載の解析装置。   The position specifying unit includes a ratio of overlapping black pixels in the first image among black pixels in the second image, and a ratio of overlapping white pixels in the first image among white pixels in the second image; Calculated based on the proportion of black pixels in the second image that overlap with white pixels in the first image and the proportion of white pixels in the second image that overlap with black pixels in the first image 5. The method according to claim 1, wherein it is determined whether or not the first image and the second image match using an index, and the position of the first image corresponding to the second image is specified. An analysis device according to any one of the above. 前記記憶部は、前記第二画像と同じ試料から得られることで前記第二画像に関連付けられた第三画像であって、前記物質とは異なる特定物質を写す第三画像を更に格納し、
前記位置特定部は、前記第三画像に関連付けられている第二画像より抽出される細胞構造と、前記第一画像から抽出される細胞構造とを照合して、前記第三画像が前記第一画像のどの位置に対応するかを特定し、
前記結合部は、前記位置特定部による特定結果に基づいて、前記第三画像を前記第一画像の特定された位置に更に重ねる請求項1から5の何れか一に記載の解析装置。
The storage unit is a third image associated with the second image by being obtained from the same sample as the second image, and further stores a third image showing a specific substance different from the substance,
The position specifying unit collates the cell structure extracted from the second image associated with the third image with the cell structure extracted from the first image, and the third image is Identify which position in the image corresponds to,
The analysis device according to any one of claims 1 to 5, wherein the combining unit further superimposes the third image on a specified position of the first image based on a specifying result by the position specifying unit.
細胞を解析する解析方法であって、
コンピュータが、
記憶装置に、前記細胞の細胞構造に関する情報を有する第一画像と、前記第一画像を含み、かつ、前記細胞に含まれる物質に関する情報であって、前記細胞の細胞構造と関連付けられた物質に関する情報を有する第二画像と、を格納する記憶ステップと、
前記第一画像から前記細胞構造を抽出し、前記第二画像から前記物質と関連付けられた細胞構造を抽出し、抽出した夫々の細胞構造を照合して、前記第二画像が前記第一画像のどの位置に対応するかを特定する位置特定ステップと、
前記位置特定ステップによる特定結果に基づいて、前記第二画像を前記第一画像の特定された位置に重ねる結合ステップと、を実行する解析方法。
An analysis method for analyzing cells,
Computer
A first image having information relating to a cell structure of the cell in a storage device; and information relating to a substance that includes the first image and is contained in the cell, the substance being associated with the cell structure of the cell A storage step for storing a second image having information;
The cell structure is extracted from the first image, the cell structure associated with the substance is extracted from the second image, the extracted cell structures are collated, and the second image is the first image. A position identifying step for identifying which position corresponds to;
An analysis method for executing a combining step of superimposing the second image on the specified position of the first image based on the specifying result of the position specifying step.
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