JP2011095182A - 細胞分析装置及び細胞分析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の細胞分析装置は、測定試料中の細胞から特徴パラメータを取得して所定の対象細胞を弁別し、かつ弁別された対象細胞の数を含む分析結果を取得する分析部と、測定試料流中の細胞の画像を撮像する撮像部と、弁別された対象細胞の画像と分析結果を表示する表示部と、表示部に表示された画像と対応する細胞を対象細胞から除外すべき指示を入力する入力部と、入力部からの除外入力に応じて分析結果を再取得する制御部と、を備える。
【選択図】 図11
Description
例えば、下記特許文献1に記載されている細胞分析装置は、細胞を含む試料流を形成するフローセルと、フローセル中の試料流に光を照射する光源と、光を照射されることで試料流中の細胞から生じる散乱光信号及び蛍光信号を検出する検出部と、検出部により検出された信号を解析することで特徴パラメータを算出する信号解析部と、を備え、この信号解析部により算出された特徴パラメータに基づき、試料中の細胞から癌細胞及び異型細胞を弁別するように構成されている。
また、特許文献1には、この細胞分析装置が、特徴パラメータに基づき試料中の細胞から癌細胞及び異型細胞を正しく弁別できているかを確認するために、カメラによって細胞の画像を撮像し、その画像を確認することが記載されている。
ここで、撮像部によって撮像された画像には、対象細胞の形態(外形や内部構造)が現れるため、この画像に基づいて対象細胞を弁別すればより正確な弁別が行え、分析結果もより正確になるといえる。そのため、本発明の細胞分析装置において、撮像部により撮像された画像に基づいて対象細胞の弁別が行われた結果、入力部に前記表示部に表示された画像と対応する細胞を対象細胞から除外すべき指示が入力されると、制御部は、前記入力部からの除外入力に応じて分析結果を再取得する。これにより、分析精度を高めることができるようにしている。
この構成により、例えば、測定試料中の対象細胞と他の細胞との比率と、ある疾患と間に何らかの関連性がある場合には、その関連性に応じた閾値を予め定めておき、当該比率が閾値を越えた場合にその旨の情報を表示部に表示することによって、使用者は疾患の可能性を見落とすことなく表示部の表示から容易に読み取ることができる。
これによれば、特徴パラメータに基づいて当初は異常細胞と弁別された細胞が、画像に基づいた弁別によって異常細胞でも正常細胞でもない分析対象外の細胞であると判断された場合に、その細胞を、当初の異常細胞から除くことによって、異常細胞と正常細胞との比率を正確に取得することができる。
これによれば、特徴パラメータに基づいて当初は異常細胞と弁別された細胞が、画像に基づいた弁別によって正常細胞であると判断された場合に、その細胞を、当初の異常細胞から除くとともに正常細胞に加えることによって、異常細胞と正常細胞との比率を正確に取得することができる。
[細胞分析装置の全体構成]
図1は、本発明の実施の形態に係る細胞分析装置10の斜視説明図である。この細胞分析装置10は、患者から採取した細胞を含む測定試料をフローセルに流し、このフローセルを流れる測定試料にレーザ光を照射し、測定試料からの光(前方散乱光、側方蛍光等)を検出・分析することで、上記細胞に癌細胞や異型細胞(以下、これらを「異常細胞」ともいう)が含まれているか否かを判断するのに用いられる。具体的には、子宮頸部の上皮細胞を用いて子宮頸癌をスクリーニングするのに用いられる。細胞分析装置10は、試料の測定等を行う装置本体12と、この装置本体12に接続され、測定結果の分析等を行うシステム制御部13とを備えている。
測定制御部16は、マイクロプロセッサ20、記憶部21、I/Oコントローラ22、センサ信号処理部23、駆動部制御ドライバ24、及び外部通信コントローラ25等を備えている。記憶部21は、ROM、RAM等からなり、ROMには、駆動部17を制御するための制御プログラム、及び、制御プログラムの実行に必要なデータが格納されている。マイクロプロセッサ20は、制御プログラムをRAMにロードし、又はROMから直接実行することが可能である。
図3は、システム制御部13のブロック図である。システム制御部13は、パーソナルコンピュータ等からなり、本体27と、表示部28と、入力部29とから主に構成されている。本体27は、CPU27aと、ROM27bと、RAM27cと、ハードディスク27dと、読出装置27eと、入出力インターフェース27fと、画像出力インターフェース27gと、から主に構成されている。これらの間は、バス27hによって通信可能に接続されている。
図4は、光学検出部3及び撮像部26の構成を示す図である。この光学検出部3は、半導体レーザからなる光源53を備え、この光源53から放射されたレーザ光は、レンズ系52を経てフローセル51を流れる測定試料に集光する。このレーザ光により測定試料中の細胞から生じた前方散乱光は、対物レンズ54及びフィルタ56を経てフォトダイオード(検出器)55に検出される。なお、レンズ系52は、コリメータレンズ、シリンダーレンズ、コンデンサーレンズ等を含むレンズ群から構成されている。
(分析対象細胞の分類に使用する特徴パラメータ)
測定試料中には、分析対象細胞以外に、粘液、血液の残りカス、細胞の破片等のデブリスや白血球等(以下、これらを「デブリス等」ともいう)が含まれることがある。このデブリス等が測定試料中に多量に含まれていると、そのデブリス等からの蛍光がノイズとして検出され、測定精度を低下させることになる。そのため、本実施の形態では、信号処理回路4が、フォトダイオード55から出力された前方散乱光信号から分析対象細胞を含む粒子の大きさを反映した複数の特徴パラメータとして、前方散乱光の信号波形のパルス幅(FSCW)と、前方散乱光の信号波形のピーク値(FSCP)とを取得する。
本実施の形態では、フローセル51を流れる測定試料からの蛍光をフォトマルチプライヤ59が検出し、信号処理回路4は、フォトマルチプライヤ59から出力された蛍光信号から複数の特徴パラメータとして、信号の波形の高さを反映した値である蛍光信号波形のピーク値(PEAK)を取得するとともに、信号の波形の稜線の長さを反映した値である信号波形の差分積分値(DIV)を取得する。
細胞が癌化・異型化すると、細胞分裂が活発化する結果、DNA量が正常細胞に比べて多くなる。そこで、このDNA量を癌化・異型化の指標とすることができる。核中のDNA量を反映する値としては、レーザ光が照射される分析対象細胞からの蛍光信号のパルスの面積(蛍光量)(SFLI)とすることができる。図7(b)に示すように、蛍光信号のパルスの面積(蛍光量)(SFLI)は、ベースライン(BaseLine 1)と蛍光信号波形とで囲まれた部分の面積を表す。信号処理回路4は、フォトマルチプライヤ59から出力された蛍光信号から、特徴パラメータとして分析対象細胞の核のDNA量を反映した値である蛍光信号のパルスの面積(蛍光量)(SFLI)を取得する。そして、システム制御部13は、この蛍光量が所定の閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合には、対象の細胞を異常なDNA量を有するDNA異常細胞として分類する。
2個以上の細胞が互いに凝集した状態でレーザ光のビームスポットを通過すると、複数の核からの蛍光がフォトマルチプライヤ59で検出され、全体として大きな面積のパルスが出力されると考えられる。しかしながら、前述したように、本実施の形態によれば、蛍光信号波形の差分積分値をピーク値で除した値(DIV/PEAK)を利用して、凝集細胞によるデータを高精度に除外することができる。したがって、本実施の形態では、DNA量異常細胞に分類された細胞のうち、凝集細胞にも分類されたものを除外することによって、真に異常細胞である癌・異型細胞を弁別する。これにより、凝集細胞であるが故に大きなDNA量を有するものとして測定された細胞を、異常細胞として誤って分類するのを防止することができる。
なお、各光信号や特徴パラメータにより異常細胞として弁別された細胞は、後述するように撮像部26によって撮像され、その画像データは、システム制御部13に送信される。
次に、細胞分析装置10(図1参照)を用いた細胞分析方法の実施の形態について説明する。
まず、フローセルに流す測定試料の調製が使用者の手動により行われる。具体的には、患者の子宮頸部から採取した細胞(上皮細胞)に遠心(濃縮)、希釈(洗浄)、攪拌(タッピング)、PI染色等の公知の処理を施すことで測定試料が調製される。
ついで、使用者により、調製された測定試料が試験管(図示せず)に収容され、試験管が装置本体のピペット(図示せず)下方位置に設置される。
まず、システム制御部13の電源が入れられると、システム制御部13のCPU27aは、システム制御部13に格納されているコンピュータプログラムの初期化を行う(ステップS101)。次に、CPU27aは、使用者からの測定指示を受け付けたか否かを判断し(ステップS102)、測定指示を受け付けた場合には、I/Oインターフェース27fを介して、測定開始信号を装置本体12に送信する(ステップS103)。
まず、CPU27aは、装置本体12から受信した当該細胞の前方散乱光データの特徴パラメータうち、前方散乱光の信号波形のパルス幅(FSCW)と、前方散乱光の信号波形のピーク値(FSCP)とをハードディスク27dからRAM27cに読み出す(ステップS121)。ついで、CPU27aは、当該細胞が分析対象の細胞であるかを分類する(ステップS122)。ここで、CPU27aは、当該細胞の前方散乱光の信号波形のパルス幅(FSCW)と、前方散乱光の信号波形のピーク値(FSCP)とが所定の範囲内にあれば分析対象の細胞として分類し、所定の範囲外にあれば分析対象細胞以外のデブリス等として除去する。
DIV/PEAK≦2.6・・・(1)
SFLI≧SFLIP・2.5・・・(2)
撮像処理は、所定のタイミングで撮像部26の光源66(図4参照)を発光し、この発光による照明を利用してフローセル51中の当該細胞の画像をカメラ65によって取り込むことにより行う。
システム制御部13は、終了信号を受信したか否かを判断し(ステップS111)、終了信号を受信した場合には、異常細胞比率を計算する処理を行う(ステップS112)。
W=X/Y×100(%)=X/(X+Z)×100(%)・・・(3)
また、異常細胞比率Wは、次の式(4)によるものであってもよい。
W=W/Z×100(%)・・・(4)
ここで、図8には、横軸がパルス幅(FSCW)、縦軸がピーク値(FSCP)のFSCW−FSCPスキャッタグラムが示される。また、図9には、蛍光信号波形の差分積分値をピーク値で除した値(DIV/PEAK)を縦軸にとり、側方散乱光の信号波形のパルス幅(SSCW)を横軸にとる(DIV/PEAK)−SSCWスキャッタグラムが示される。
また、画像表示部75には、「正常」選択ボタン76、「削除」選択ボタン77が設けられている。使用者は、画像表示部75に表示された細胞の画像Pを見て、当該細胞が異常細胞ではなく正常細胞の画像であると判断した場合には、その画像Pをクリックして選択した状態で「正常」選択ボタン76を押すことによって、当該画像Pに係る細胞を異常細胞から除外し、正常細胞として弁別し直すことが可能となっている。
例えば、使用者がある細胞の画像を見てこれを正常細胞であると判断し、その細胞を異常細胞から除外した場合(上記「正常」ボタンを押した場合)には、上記式(3)の分子である異常細胞の数Xから、除外した細胞(正常細胞)の数Naを減じ、異常細胞比率Wの再計算、すなわち、次の式(5)の計算を行う。
W=(X−Na)/Y・・・(5)
W=(X−Nb)/(Y−Nb)・・・(6)
また、上記した実施の形態では、異常細胞比率を単に表示部に表示しているだけであるが、これに限定されるものではなく、例えば、患者が癌に侵されているか否かを示す情報を異常細胞比率とともに表示してもよい。例えば、異常細胞比率が、癌の可能性が高いと考えられる所定の閾値を超えている場合には、癌に侵されている旨のコメントを異常細胞比率とともに表示したり、異常細胞比率の表示色を赤色等に変更したり、表示を点滅又は反転等させたりすることによって当該表示を目立たせてもよい。これにより、使用者は、患者が癌に侵されているか否かを画面の表示から容易に読み取ることができ、分析結果の見落としや見誤り等を抑制することができる。
上記した実施の形態では、異常細胞の画像だけでなく、数値情報(分析結果)やスキャッタグラムを表示しているが、これらは表示部に表示せず、印刷によって紙等に出力してもよい。
10 細胞分析装置
12 装置本体
13 システム制御部
16 測定制御部
26 撮像部
28 表示部
53 光源
Claims (12)
- 測定試料中の細胞から特徴パラメータを取得して所定の対象細胞を弁別し、かつ弁別された対象細胞の数を含む分析結果を取得する分析部と、
前記測定試料中の細胞の画像を撮像する撮像部と、
弁別された対象細胞の画像と分析結果を表示する表示部と、
前記表示部に表示された画像と対応する細胞を対象細胞から除外すべき指示を入力する入力部と、
前記入力部からの除外入力に応じて分析結果を再取得する制御部と、を備えた細胞分析装置。 - 前記分析結果が、測定試料中の前記対象細胞と他の細胞との比率を示す情報を含み、
前記制御部は、前記比率が所定の閾値を越えたときに、その旨の情報を前記表示部に表示させる請求項1に記載の細胞分析装置。 - 前記対象細胞が異常細胞であり、
前記分析結果が、測定試料中の異常細胞の数と正常細胞の数との比率を示す情報を含み、
前記入力部は、異常細胞であると弁別された細胞を異常細胞から削除する指示及び異常細胞を正常細胞として訂正する指示の入力が可能である請求項1又は2に記載の細胞分析装置。 - 前記制御部は、前記削除指示が前記入力部に入力された場合には、削除される細胞の数を異常細胞の数に反映させて分析結果を再取得する請求項3に記載の細胞分析装置。
- 前記制御部は、前記訂正指示が前記入力部に入力された場合には、訂正される細胞の数を異常細胞の数と正常細胞の数との双方に反映させて分析結果を再取得する請求項3に記載の細胞分析装置。
- 前記制御部は、前記分析部により取得された特徴パラメータに関する情報を前記表示部に表示させる請求項1〜5のいずれか1つに記載の細胞分析装置。
- 前記対象細胞が、癌細胞及び異型細胞のうち少なくとも一方を含む請求項1〜6のいずれか1つに記載の細胞分析装置。
- 前記測定試料に含まれる細胞が、被験者の子宮頸部から採取された細胞である請求項1〜7のいずれか1つに記載の細胞分析装置。
- 前記測定試料に含まれる細胞が、染色試薬により核染色されている請求項1〜8のいずれか1つに記載の細胞分析装置。
- 前記検出部は、少なくとも試料中の細胞から生じる蛍光信号を検出する請求項1〜9のいずれか1つに記載の細胞分析装置。
- 測定試料中の細胞から特徴パラメータを取得して所定の対象細胞を弁別し、かつ弁別された対象細胞の数を含む分析結果を取得する分析部と、
前記測定試料中の細胞の画像を撮像する撮像部と、
分析結果を表示する表示部と、
前記分析部によって対象細胞であると弁別された細胞の画像に基づき、当該細胞が対象細胞であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に応じて分析結果を再取得する制御部と、を備えた細胞分析装置。 - 測定試料中の細胞から特徴パラメータを取得して所定の対象細胞を弁別し、かつ弁別された対象細胞の数を含む分析結果を取得するステップと、
前記測定試料中の細胞を撮像するステップと、
弁別された対象細胞の画像と分析結果を表示するステップと、
対象細胞から除外すべき指示の入力を受け付けるステップと、
受け付けた除外すべき指示に応じて分析結果を再取得するステップと、を含む細胞分析方法。
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