JP2016027826A - Image processing apparatus, method, and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quantitatively evaluate cooperativity of a motion of a subject to be evaluated.SOLUTION: A motion detection unit of an evaluation index data generation unit detects motions of the subject to be evaluated for each block by using image data on the subject to be evaluated obtained by an imaging unit to take images of the subject to be evaluated. A correlation calculation unit calculates a correlation coefficient of motion amounts of the subject to be evaluated between blocks and further, calculates the average value. An evaluation unit normalizes the correlation coefficient between the blocks by a predetermined function, calculates distribution, normalizes the distribution by a predetermined function, evaluates the correlation of the motions of the subject to be evaluated between the blocks by using the average value and a threshold, and calculates an evaluation value. The disclosure can be applied to an image processing apparatus.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、画像処理装置および方法、並びに、プログラムに関し、特に、評価対象の動きの協同性を非侵襲で定量的に評価することができるようにした画像処理装置および方法、並びに、プログラムに関する。   The present disclosure relates to an image processing apparatus and method, and a program, and more particularly, to an image processing apparatus and method, and a program capable of non-invasively and quantitatively evaluating the cooperativity of movement of an evaluation target.

再生医療の分野においては、細胞を培養して製造した培養細胞を利用し、事故や病気などにより失われた体の細胞、組織、器官などの再生、また機能の回復を図るということが行われている。このような培養細胞として製造できる細胞組織は多岐にわたるが、その中の1つに心筋細胞があり、心臓の治療に用いられる。この培養心筋細胞はそれ自体が拍動に相当する動きをする。そこで、培養心筋細胞の製造段階においては、例えば上記の動きが良好かどうかについての品質評価を行うことが必要になってくる。   In the field of regenerative medicine, the use of cultured cells produced by culturing cells is used to regenerate body cells, tissues, organs, etc. lost due to accidents or illness, and to restore their functions. ing. There are a wide variety of cell tissues that can be produced as such cultured cells, and one of them is a cardiomyocyte, which is used for the treatment of the heart. This cultured cardiomyocyte itself moves corresponding to a pulsation. Therefore, in the production stage of cultured cardiomyocytes, it is necessary to evaluate the quality of whether the above movement is good, for example.

このような培養心筋細胞の品質評価を行うにあたり、例えば現状においては、目視による観察が行われている。また、培養心筋細胞に電極を刺して電位を測定するということも行われている。しかし、目視による観察では、観察者の主観によるところが大きく、客観的で的確な評価結果を得ることが難しい。また、電位を測定する場合においては培養心筋細胞に電極が接触するために非侵襲ではないという問題がある。また、この電位による測定に基づいて定量化できる情報は例えば拍動時間程度に限られる。さらに、測定対象が電極上に制限される。   In evaluating the quality of such cultured cardiomyocytes, for example, in the present situation, visual observation is performed. In addition, the potential is measured by inserting an electrode into a cultured cardiomyocyte. However, visual observation is largely dependent on the subjectivity of the observer, and it is difficult to obtain an objective and accurate evaluation result. Further, when measuring the potential, there is a problem that the electrode is in contact with the cultured cardiomyocytes and is not non-invasive. Further, information that can be quantified based on the measurement by the potential is limited to, for example, about the pulsation time. Furthermore, the measurement object is limited on the electrode.

そこで、従来技術として、心筋細胞を撮影して得られる撮像画面中に測定点を設定し、この測定点の輝度を自動計測して、その計測値から心筋細胞の変形周期を測定しようとする構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, as a conventional technique, a measurement point is set in an imaging screen obtained by photographing cardiomyocytes, and the luminance of the measurement point is automatically measured, and the deformation period of the cardiomyocytes is measured from the measurement value. Is known (see, for example, Patent Document 1).

特開昭63−233392号公報(図1)JP-A-63-233392 (FIG. 1)

しかしながら、特許文献1に記載の方法の場合、輝度の周期的変化を測定対象としているために、測定が可能であるのは拍動周期の時間間隔に限定される恐れがあった。すなわち、非侵襲ではあるが、定量化できる情報が拍動の周期にとどまるという点では、電位を測定する場合と同じ問題を抱えたままとなっており、的確な評価結果を得ることが困難である恐れがあった。   However, in the case of the method described in Patent Document 1, since the periodic change in luminance is the measurement object, there is a possibility that the measurement is limited to the time interval of the pulsation cycle. In other words, although it is non-invasive, the information that can be quantified remains in the cycle of pulsation, it remains the same problem as when measuring potential, and it is difficult to obtain accurate evaluation results. There was a fear.

例えば、再生医療等において培養した心筋細胞を評価する場合、心筋細胞の培養細胞の各部分の動きが協同しているか否かを評価することが望まれるが、特許文献1に記載の方法では、このような評価対象とする物体の動きの協同性を非侵襲で定量的に評価することが困難である恐れがあった。   For example, when evaluating cardiomyocytes cultured in regenerative medicine or the like, it is desired to evaluate whether or not the movement of each part of the cultured cells of the cardiomyocytes is cooperative, but in the method described in Patent Document 1, There is a fear that it is difficult to quantitatively evaluate the cooperativity of the movement of the object to be evaluated in a non-invasive manner.

本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、運動を行う評価対象の動きについて、その協同性を非侵襲で定量的に評価することができるようにすることを目的とする。   The present disclosure has been made in view of such a situation, and an object thereof is to allow non-invasive and quantitative evaluation of the cooperativity of a motion of an evaluation object to be exercised.

本技術の一側面の画像処理装置は、生体から採取された評価対象の画像を構成する複数の部分領域に対して算出された前記評価対象の動きを示す動き情報を用いて、前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関を一部若しくは全部の部分領域対について算出し、算出された各部分領域対の前記相関を示す相関情報を画像化し表示するよう制御する制御部を有する画像処理装置である。   The image processing apparatus according to an aspect of the present technology uses the motion information indicating the motion of the evaluation target calculated with respect to the plurality of partial regions constituting the evaluation target image collected from the living body, to Image processing having a control unit that calculates correlation of temporal changes in the motion information of a part or all of the partial area pairs, and controls to display the correlation information indicating the correlation of the calculated partial area pairs as an image Device.

前記評価対象を撮像し、前記評価対象の画像を得る撮像部をさらに有し、前記制御部は、前記撮像部により得られた前記評価対象の画像における前記評価対象の動きを示す動き情報を用いて、前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関を算出することができる。   The image processing apparatus further includes an imaging unit that captures the evaluation target and obtains the evaluation target image, and the control unit uses motion information indicating movement of the evaluation target in the evaluation target image obtained by the imaging unit. Thus, the correlation of the temporal change of the motion information between the partial areas can be calculated.

前記制御部は、前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関の算出を、複数回繰り返すことができる。   The said control part can repeat the calculation of the correlation of the time change of the motion information between the said partial areas in multiple times.

前記評価対象は、自発的に動く細胞であるようにすることができる。   The evaluation object can be a cell that moves spontaneously.

前記評価対象は、生体より採取した細胞を培養して生成した培養細胞であるようにすることができる。   The evaluation object may be a cultured cell generated by culturing a cell collected from a living body.

前記制御部は、各部分領域対の前記相関の強さを色の違いで表すように前記相関情報を画像化することができる。   The control unit can image the correlation information so that the correlation strength of each partial region pair is represented by a color difference.

前記評価対象は、心筋細胞であるようにすることができる。   The evaluation object can be a cardiomyocyte.

前記制御部は、前記相関情報を、3次元空間に描画した3Dプロットとして画像化し表示するよう制御することができる。   The control unit can control the correlation information to be imaged and displayed as a 3D plot drawn in a three-dimensional space.

前記制御部は、前記相関情報を、折れ線グラフ、棒グラフ、分布図、若しくは模式図として画像化し表示するよう制御することができる。   The said control part can be controlled to image and display the said correlation information as a line graph, a bar graph, a distribution diagram, or a schematic diagram.

本技術の一側面の画像処理方法は、生体から採取された評価対象の画像を構成する複数の部分領域に対して算出された前記評価対象の動きを示す動き情報を用いて、前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関を一部若しくは全部の部分領域対について算出し、算出された各部分領域対の前記相関を示す相関情報を画像化し表示するよう制御する画像処理方法である。   The image processing method according to one aspect of the present technology uses the motion information indicating the motion of the evaluation target calculated with respect to a plurality of partial regions constituting the evaluation target image collected from a living body, This is an image processing method for calculating a correlation of temporal changes in motion information for some or all partial region pairs, and controlling the calculated correlation information indicating the correlation of each partial region pair to be imaged and displayed.

前記評価対象が撮像されて得られた前記評価対象の画像における前記評価対象の動きを示す動き情報を用いて、前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関を算出することができる。   The correlation of the temporal change of the motion information between the partial regions can be calculated using the motion information indicating the motion of the evaluation target in the evaluation target image obtained by imaging the evaluation target.

前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関の算出を、複数回繰り返すことができる。   The calculation of the temporal change correlation of the motion information between the partial areas can be repeated a plurality of times.

前記評価対象は、自発的に動く細胞であるようにすることができる。   The evaluation object can be a cell that moves spontaneously.

前記評価対象は、生体より採取した細胞を培養して生成した培養細胞であるようにすることができる。   The evaluation object may be a cultured cell generated by culturing a cell collected from a living body.

各部分領域対の前記相関の強さを色の違いで表すように前記相関情報を画像化することができる。   The correlation information can be imaged so that the correlation strength of each partial region pair is represented by a color difference.

前記評価対象は、心筋細胞であるようにすることができる。   The evaluation object can be a cardiomyocyte.

前記相関情報を、3次元空間に描画した3Dプロットとして画像化し表示するよう制御することができる。   The correlation information can be controlled to be imaged and displayed as a 3D plot drawn in a three-dimensional space.

前記相関情報を、折れ線グラフ、棒グラフ、分布図、若しくは模式図として画像化し表示するよう制御することができる。   The correlation information can be controlled to be imaged and displayed as a line graph, a bar graph, a distribution diagram, or a schematic diagram.

本技術の一側面のプログラムは、コンピュータを、生体から採取された評価対象の画像を構成する複数の部分領域に対して算出された前記評価対象の動きを示す動き情報を用いて、前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関を一部若しくは全部の部分領域対について算出し、算出された各部分領域対の前記相関を示す相関情報を画像化し表示するよう制御する制御部として機能させるためのプログラムである。   A program according to an aspect of the present technology uses the motion information indicating the motion of the evaluation target calculated with respect to a plurality of partial regions constituting an evaluation target image collected from a living body. The correlation of the temporal change of the motion information is calculated for a part or all of the partial region pairs, and functions as a control unit that controls to display the correlation information indicating the correlation of each calculated partial region pair as an image. It is a program for.

本技術の一側面においては、生体から採取された評価対象の画像を構成する複数の部分領域に対して算出された評価対象の動きを示す動き情報が用いられて、部分領域間の動き情報の時間的変化の相関が一部若しくは全部の部分領域対について算出され、その算出された各部分領域対の相関を示す相関情報が画像化されて表示されるよう制御される。   In one aspect of the present technology, the motion information indicating the motion of the evaluation target calculated for a plurality of partial regions constituting the evaluation target image collected from the living body is used, and the motion information between the partial regions is calculated. The correlation of the temporal change is calculated for some or all of the partial region pairs, and the correlation information indicating the calculated correlation of each partial region pair is imaged and displayed.

本開示によれば、画像を処理することができる。特に、評価対象の動きの協同性を非侵襲で定量的に評価することができる。   According to the present disclosure, an image can be processed. In particular, the cooperativity of the movement of the evaluation object can be quantitatively evaluated non-invasively.

動きの協同性を説明する図である。It is a figure explaining the cooperation of a motion. 動きの協同性を説明する図である。It is a figure explaining the cooperation of a motion. 培養心筋細胞評価装置の主な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main structural examples of a cultured cardiomyocyte evaluation apparatus. 評価指標データ生成部の主な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main structural examples of an evaluation parameter | index data generation part. 評価対象画像データの構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example of evaluation object image data. 動き検出部の主な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main structural examples of a motion detection part. フレーム画像データのブロック分割の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the block division of frame image data. 動き検出データの構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example of motion detection data. 相関算出部の主な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main structural examples of a correlation calculation part. 動き量の相関性を説明する図である。It is a figure explaining the correlation of the amount of movement. 動き相関データ履歴の構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example of a motion correlation data log | history. 評価部の主な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main structural examples of an evaluation part. 正規化の関数の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the function of normalization. 評価処理の流れの例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of the flow of an evaluation process. 評価指標データ生成処理の流れの例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of the flow of an evaluation parameter | index data generation process. 相関評価処理の流れの例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of the flow of a correlation evaluation process. 評価部の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of an evaluation part. 相関の評価の他の例を説明する図である。It is a figure explaining other examples of evaluation of correlation. 相関評価処理の流れの他の例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the other example of the flow of a correlation evaluation process. 薬剤評価装置の主な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main structural examples of a chemical | medical agent evaluation apparatus. ブロックの例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a block. 薬剤投与によるブロック間の相関性への影響の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the influence on the correlation between the blocks by chemical | medical agent administration. 評価指標データ生成部の主な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main structural examples of an evaluation parameter | index data generation part. 評価部の主な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main structural examples of an evaluation part. 評価処理の流れの例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of the flow of an evaluation process. 評価指標データ生成処理の流れの例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of the flow of an evaluation parameter | index data generation process. 影響評価処理の流れの例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the example of the flow of an impact evaluation process. パーソナルコンピュータの主な構成例を示すブロック図である。FIG. 26 is a block diagram illustrating a main configuration example of a personal computer.

以下、本開示を実施するための形態(以下、実施の形態と称する)について説明する。説明は以下の順序により行う。
1.第1の実施の形態(培養心筋細胞評価装置)
2.第2の実施の形態(培養心筋細胞評価装置)
3.第3の実施の形態(薬剤評価装置)
4.第4の実施の形態(パーソナルコンピュータ)
Hereinafter, modes for carrying out the present disclosure (hereinafter referred to as embodiments) will be described. The description will be made in the following order.
1. First embodiment (cultured cardiomyocyte evaluation apparatus)
2. Second embodiment (cultured cardiomyocyte evaluation apparatus)
3. Third embodiment (drug evaluation apparatus)
4). Fourth embodiment (personal computer)

<1.第1の実施の形態>
[動きの協同性]
まず、評価対象の動きの協同性について説明する。例えば再生医療においては、培養細胞を利用して各種の人体の組織、器官などを治療することが行われる。培養細胞は、細胞を培養して製造される細胞組織である。図1Aに示される培養細胞1は、培養を栽培し、成育させたものである。例えば、心筋細胞を培養した培養細胞である培養心筋細胞は、心臓の治療等に利用される。
<1. First Embodiment>
[Cooperability of movement]
First, the cooperativity of the movements to be evaluated will be described. For example, in regenerative medicine, various human tissues and organs are treated using cultured cells. A cultured cell is a cell tissue produced by culturing cells. The cultured cell 1 shown in FIG. 1A is obtained by growing and growing a culture. For example, cultured cardiomyocytes, which are cultured cells obtained by culturing cardiomyocytes, are used for heart treatment and the like.

現在、このような培養細胞1を量産し、十分な量を低コストで医療現場に供給可能とするための技術開発が行われている状況にある。このようにして培養細胞が量産される状況となった場合、製造された細胞を効率よく、的確に評価できるようにすることが求められる。   At present, such a cultured cell 1 is mass-produced, and a technology development for enabling a sufficient amount to be supplied to a medical site at a low cost is in progress. When the cultured cells are mass-produced in this way, it is required to be able to evaluate the manufactured cells efficiently and accurately.

培養細胞1は、生体より採取された心筋細胞を培養して生成される。培養細胞1が心筋細胞を培養したものである(培養心筋細胞である)とすると、心筋細胞は、常時収縮と弛緩を繰り返しながら拍動する。そこで、この場合、培養細胞1の出来栄えを評価するために、その培養細胞1の心筋細胞の動きを評価する。培養心筋細胞である培養細胞1は、その全体が収縮と弛緩を繰り返すように、例えば図1Bに示される動きベクトル2のように、各部分の細胞が所定の方向に運動する。   The cultured cell 1 is generated by culturing cardiomyocytes collected from a living body. Assuming that the cultured cell 1 is a cultured cardiomyocyte (a cultured cardiomyocyte), the cardiomyocyte constantly beats while repeating contraction and relaxation. Therefore, in this case, in order to evaluate the quality of the cultured cell 1, the movement of the cardiomyocyte of the cultured cell 1 is evaluated. In the cultured cell 1 which is a cultured cardiomyocyte, the cells in each part move in a predetermined direction, for example, like a motion vector 2 shown in FIG. 1B, so that the entire cell repeatedly contracts and relaxes.

そこで、培養細胞1の観察領域を、図1Cに示されるように複数の部分領域(ブロック)に分割し、ブロック毎に動き量(動きベクトル)を検出し、その時間的推移を観察する。   Therefore, the observation area of the cultured cell 1 is divided into a plurality of partial areas (blocks) as shown in FIG. 1C, a motion amount (motion vector) is detected for each block, and its temporal transition is observed.

例えば、図1Cのグラフ4−1は、ブロック3−1の動き量の時間的推移を示すものであり、グラフ4−2は、ブロック3−2の動き量の時間的推移を示すものである。これらの各ブロックの細胞の動きの相関性(協同性)を評価する。   For example, a graph 4-1 in FIG. 1C shows a temporal transition of the motion amount of the block 3-1, and a graph 4-2 shows a temporal transition of the motion amount of the block 3-2. . The correlation (cooperativity) of cell movement in each of these blocks is evaluated.

図2Aのグラフ5−1乃至グラフ5―3は、グラフ4−1に示されるブロック3−1の細胞の動き量と、グラフ4−2に示されるブロック3−2の細胞の動き量との関係の時間的推移を示すものである。   Graphs 5-1 to 5-3 in FIG. 2A show the amount of cell movement in block 3-1 shown in graph 4-1 and the amount of cell movement in block 3-2 shown in graph 4-2. It shows the temporal transition of the relationship.

生体から採取された当初、ブロック3−1に存在する細胞の動き量と、ブロック3−2に存在する細胞の動き量は、グラフ5−1に示されるように、互いの相関性は低いものである。しかしながら、時間が経過し、培養が進むと、グラフ5−2に示されるように徐々に両者の相関性が強くなり、さらに時間が経過すると、グラフ5―3に示されるように、両者の相関性がとても強くなる。   The amount of cell movement initially present in the block 3-1 and the amount of cell movement present in the block 3-2 are low in correlation with each other as shown in the graph 5-1, when collected from the living body. It is. However, as time passes and the culture progresses, the correlation between the two gradually increases as shown in graph 5-2, and as time passes, the correlation between the two increases as shown in graph 5-3. Sex is very strong.

つまり、図2Bに示されるグラフのように、培養細胞1の複数の位置の間の動き量の相関係数は、徐々に大きいな値に安定するようになる。つまり、各領域の細胞の動きの協同性が強くなる。理想的には、各細胞の動作が互いに関連するようになり、培養細胞1全体が1つの生体組織として拍動するようになる。   That is, as in the graph shown in FIG. 2B, the correlation coefficient of the amount of movement between the plurality of positions of the cultured cell 1 is gradually stabilized at a large value. That is, the cooperativity of the movement of cells in each region is strengthened. Ideally, the movements of the cells are related to each other, and the entire cultured cell 1 is pulsated as one living tissue.

これに対して、培養が上手く行かず、培養細胞1の出来栄えが不完全である場合、各部分の細胞の協同性が上がらず、拍動が弱かったり、各部分がバラバラに動いたり、動かなかったりする。   On the other hand, when the culture does not go well and the quality of the cultured cell 1 is incomplete, the cooperativity of the cells of each part does not improve, the pulsation is weak, each part moves apart, or does not move Or

つまり、培養細胞1の各部分の動きの協同性の評価が、培養細胞1の出来栄えの評価方法の1つとして成立する。そしてその協同性の強弱を評価値として算出することにより、定量的に正しく評価することができるようになる。   That is, the evaluation of the cooperativeness of the movement of each part of the cultured cell 1 is established as one of the evaluation methods for the quality of the cultured cell 1. Then, by calculating the strength of cooperation as an evaluation value, it becomes possible to evaluate quantitatively and correctly.

[培養心筋細胞評価装置]
図3は、培養心筋細胞評価装置の主な構成例を示すブロック図である。
[Cultured cardiomyocyte evaluation device]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a main configuration example of the cultured cardiomyocyte evaluation apparatus.

図3に示される培養心筋細胞評価装置100は、培養心筋細胞110の動きの協同性を評価する装置である。図3に示されるように、培養心筋細胞評価装置100は、撮像部101、評価対象画像データ生成記録部102、評価指標データ生成部103、および評価部104を有する。   The cultured cardiomyocyte evaluation apparatus 100 shown in FIG. 3 is an apparatus that evaluates the cooperativeness of the movement of the cultured cardiomyocytes 110. As illustrated in FIG. 3, the cultured cardiomyocyte evaluation apparatus 100 includes an imaging unit 101, an evaluation target image data generation recording unit 102, an evaluation index data generation unit 103, and an evaluation unit 104.

撮像部101は、評価対象である培養心筋細胞110を撮像する。撮像部101は、培養心筋細胞110を直接(他の部材を介さずに)撮像してもよいし、例えば顕微鏡等のような他の部材を介して培養心筋細胞110を撮像してもよい。   The imaging unit 101 images the cultured cardiomyocytes 110 to be evaluated. The imaging unit 101 may image the cultured cardiomyocytes 110 directly (without passing through other members), or may image the cultured cardiomyocytes 110 through other members such as a microscope.

また、培養心筋細胞110は、撮像部101に対して固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。培養心筋細胞評価装置100は、動き(位置の時間的変化)を検出するため、一般的には、培養心筋細胞110が撮像部101に対して固定されている方が望ましい。   Moreover, the cultured cardiomyocytes 110 may be fixed with respect to the imaging unit 101 or may not be fixed. In general, it is desirable that the cultured cardiomyocyte 110 is fixed to the imaging unit 101 in order to detect the movement (temporal change in position) of the cultured cardiomyocyte evaluation apparatus 100.

撮像部101は、撮像により得られた培養心筋細胞110の画像の画像信号を評価対象画像データ生成記録部102に供給する。   The imaging unit 101 supplies an image signal of an image of the cultured cardiomyocytes 110 obtained by imaging to the evaluation target image data generation / recording unit 102.

評価対象画像データ生成記録部102は、撮像部101から供給される画像信号を基にして評価対象画像データを生成し、生成した評価対象画像データを例えば内部の記録媒体に記録して保存する。ここで生成される評価対象画像データは、例えば培養心筋細胞110を撮像した画像信号から生成される動画像データとなる。   The evaluation target image data generation / recording unit 102 generates evaluation target image data based on the image signal supplied from the imaging unit 101, and records and stores the generated evaluation target image data in, for example, an internal recording medium. The evaluation object image data generated here is, for example, moving image data generated from an image signal obtained by imaging the cultured cardiomyocytes 110.

例えば、評価対象画像データ生成記録部102が、撮像部101から供給される複数のフレーム画像の中から一部の期間のフレーム画像のみを抽出し、それを評価対象画像データとするようにしてもよい。また、例えば、評価対象画像データ生成記録部102が、撮像部101から供給される各フレーム画像の一部の領域を小フレーム画像として抽出し、その小フレーム画像からなる動画像を評価対象画像データとするようにしてもよい。さらに、例えば、評価対象画像データ生成記録部102が、撮像部101から供給される各フレーム画像に対して任意の画像処理を施し、その画像処理結果を評価対象画像データとするようにしてもよい。画像処理としては、例えば、画像の拡大、縮小、回転、変形、輝度や色度の補正、シャープネス、ノイズ除去、中間フレーム画像生成等が考えられる。もちろん、これら以外のどのような画像処理であってもよい。   For example, the evaluation target image data generation / recording unit 102 may extract only a part of the frame images from a plurality of frame images supplied from the imaging unit 101 and use them as evaluation target image data. Good. Further, for example, the evaluation target image data generation / recording unit 102 extracts a partial region of each frame image supplied from the imaging unit 101 as a small frame image, and a moving image including the small frame image is evaluated You may make it. Further, for example, the evaluation target image data generation / recording unit 102 may perform arbitrary image processing on each frame image supplied from the imaging unit 101, and the image processing result may be used as evaluation target image data. . As the image processing, for example, image enlargement, reduction, rotation, deformation, brightness and chromaticity correction, sharpness, noise removal, intermediate frame image generation, and the like can be considered. Of course, any image processing other than these may be used.

評価対象画像データ生成記録部102は、記憶している評価対象画像データを所定のタイミングで評価指標データ生成部103に供給する。   The evaluation target image data generation recording unit 102 supplies the stored evaluation target image data to the evaluation index data generation unit 103 at a predetermined timing.

評価指標データ生成部103は、供給された評価対象画像データの各フレーム画像間において、評価対象(培養心筋細胞110)の画像の全領域を複数に分割した部分領域であるブロック毎に、評価対象(培養心筋細胞110)の動き検出を行う。   The evaluation index data generation unit 103 performs an evaluation target for each block that is a partial region obtained by dividing the entire region of the image of the evaluation target (cultured cardiomyocytes 110) into a plurality of frames between the frame images of the supplied evaluation target image data. Motion detection of (cultured cardiomyocytes 110) is performed.

評価指標データ生成部103は、その検出した各ブロックの動きを動きベクトルとして表し、その動きベクトルから、評価対象(培養心筋細胞110)の各ブロックの動きの相関性を求める。また、評価指標データ生成部103は、その動きの相関性に基づいて、各ブロックの動きの協同性を評価するための指標である評価指標データを生成する。   The evaluation index data generation unit 103 represents the detected motion of each block as a motion vector, and obtains the correlation of the motion of each block of the evaluation target (cultured cardiomyocytes 110) from the motion vector. Further, the evaluation index data generation unit 103 generates evaluation index data that is an index for evaluating the cooperativity of the motion of each block based on the correlation of the motion.

評価指標データ生成部103は、以上のように生成した評価指標データを評価部104に供給する。   The evaluation index data generation unit 103 supplies the evaluation index data generated as described above to the evaluation unit 104.

評価部104は、供給された評価指標データを評価して、培養心筋細胞110の動きについての協同性の評価値114を算出し、出力する。   The evaluation unit 104 evaluates the supplied evaluation index data, calculates and outputs a cooperative evaluation value 114 for the movement of the cultured cardiomyocytes 110.

なお、培養心筋細胞評価装置100の評価対象は、培養心筋細胞110以外であってもよい。例えば、心筋細胞以外の細胞の細胞シートを評価対象としてもよい。もちろん、評価対象は、細胞以外であってもよい。ただし、評価対象は、自身が動き、その動きの協同性の評価によって評価可能なものであることが望ましい。なお、この動きは、心筋細胞のように自律的(自発的)なものであってもよいし、外部から供給される電気信号等によるものであってもよい。   The evaluation target of the cultured cardiomyocyte evaluation apparatus 100 may be other than the cultured cardiomyocytes 110. For example, cell sheets of cells other than cardiomyocytes may be evaluated. Of course, the evaluation target may be other than cells. However, it is desirable that the evaluation object is one that can move and that can be evaluated by evaluating the cooperativeness of the movement. This movement may be autonomous (spontaneous) like a cardiomyocyte, or may be due to an electric signal supplied from the outside.

[評価指標データ生成部]
図4は、図1の評価指標データ生成部103の主な構成例を示すブロック図である。図4に示されるように、評価指標データ生成部103は、動き検出部121、動き検出データ格納部122、相関算出部123、および、相関データ履歴格納メモリ124を有する。
[Evaluation index data generator]
FIG. 4 is a block diagram illustrating a main configuration example of the evaluation index data generation unit 103 in FIG. As illustrated in FIG. 4, the evaluation index data generation unit 103 includes a motion detection unit 121, a motion detection data storage unit 122, a correlation calculation unit 123, and a correlation data history storage memory 124.

動き検出部121は、評価対象画像データ生成記録部102から記録された評価対象画像データ112を入力してブロック毎に動き検出を行い、その検出結果(動きベクトル)を動き検出データとして、動き検出データ格納部122に供給し、記憶させる。   The motion detection unit 121 receives the evaluation target image data 112 recorded from the evaluation target image data generation recording unit 102, performs motion detection for each block, and uses the detection result (motion vector) as motion detection data to detect motion. The data is supplied to the data storage unit 122 and stored.

相関算出部123は、動き検出データ格納部122に格納されている動き検出データを利用して、ブロック間の動きの相関係数を算出し、それを相関データとして、相関データ履歴格納メモリ124に供給し、記憶させる。   The correlation calculation unit 123 uses the motion detection data stored in the motion detection data storage unit 122 to calculate a correlation coefficient of motion between blocks, and uses it as correlation data in the correlation data history storage memory 124. Supply and memorize.

相関データ履歴格納メモリ124は、所定回数繰り返し行われる相関係数の算出の間、算出された相関係数を相関データとして保持する。相関データ履歴格納メモリ124は、例えば所定のタイミングにおいて、保持している相関データを評価指標データ113として評価部104に供給する。   The correlation data history storage memory 124 holds the calculated correlation coefficient as correlation data during calculation of the correlation coefficient that is repeatedly performed a predetermined number of times. The correlation data history storage memory 124 supplies the held correlation data to the evaluation unit 104 as evaluation index data 113 at a predetermined timing, for example.

[評価対象画像データの構造]
図5は、評価指標データ生成部103に供給される評価対象画像データ112の構造例を示している。動きの協同性の評価は、所定の長さの評価区間(例えばT+1フレーム(Tは任意の自然数))毎に行われる。したがって、評価指標データ生成部103に供給される評価対象画像データ112は、その評価区間に対応する1番目から(T+1)番目までのフレーム画像データ132−1乃至132−(T+1)から成る。
[Structure of image data to be evaluated]
FIG. 5 shows a structural example of the evaluation target image data 112 supplied to the evaluation index data generation unit 103. The evaluation of motion cooperativity is performed for each evaluation section of a predetermined length (for example, T + 1 frame (T is an arbitrary natural number)). Therefore, the evaluation target image data 112 supplied to the evaluation index data generation unit 103 includes the first to (T + 1) th frame image data 132-1 to 132- (T + 1) corresponding to the evaluation section.

[動き検出部の構成例]
図6は、動き検出部121の主な構成例を示すブロック図である。図6に示されるように、動き検出部121は、フレームメモリ141および動きベクトル算出部142を有する。フレームメモリ141は、評価対象画像データ112として1フレーム期間ごとに順次入力されてくるフレーム画像データ132を保持する。
[Configuration example of motion detection unit]
FIG. 6 is a block diagram illustrating a main configuration example of the motion detection unit 121. As illustrated in FIG. 6, the motion detection unit 121 includes a frame memory 141 and a motion vector calculation unit 142. The frame memory 141 holds frame image data 132 that is sequentially input as the evaluation target image data 112 for each frame period.

動きベクトル算出部142は、現時刻の評価対象画像データ112として入力されるフレーム画像データと、フレームメモリ141に保持されている1つ先の(時間的に前の)時刻のフレーム画像データとを入力する。そして、これらの2つフレーム画像データ間の動きを示す動きベクトルを、ブロック毎に算出する。算出された動きベクトルは、動き検出データ151として動き検出データ格納部122にて保持される。   The motion vector calculation unit 142 obtains the frame image data input as the evaluation target image data 112 at the current time and the frame image data at the next time (previous in time) held in the frame memory 141. input. Then, a motion vector indicating the motion between these two frame image data is calculated for each block. The calculated motion vector is held in the motion detection data storage unit 122 as motion detection data 151.

図6の動き検出部121が実行する処理についてより詳細に説明する。動きベクトル算出部142は、現時刻のフレーム画像データ132と1つ先の(時間的に前の)時刻のフレーム画像データ132を入力する。動きベクトル算出部142は、これらの入力したフレーム画像データ132を、図7に示されるように、M×N個(M、Nは任意の自然数)のブロック161に分割し、各ブロック161について、例えばフレーム画像間のブロックマッチングなどの手法により動き検出を行い、動きベクトルを生成する。ブロック161の各々は、例えば(16×16)による画素から成る。   The process executed by the motion detection unit 121 in FIG. 6 will be described in more detail. The motion vector calculation unit 142 receives the frame image data 132 at the current time and the frame image data 132 at the next (temporally previous) time. The motion vector calculation unit 142 divides the input frame image data 132 into M × N blocks 161 (M and N are arbitrary natural numbers) as shown in FIG. For example, motion detection is performed by a technique such as block matching between frame images to generate a motion vector. Each of the blocks 161 is composed of, for example, pixels of (16 × 16).

動きベクトル算出部142は、この動き検出処理を1番目から(T+1)番目までのフレーム画像データ132を順次利用して実行していく。つまり、動きベクトル算出部142は、(T+1)個のフレーム画像を用いて、(M×N×T)個の動き検出データ(動きベクトル)を生成する。動きベクトル算出部142は、このように算出した動きベクトルを動き検出データとして、動き検出データ格納部122に供給し、記憶させる。   The motion vector calculation unit 142 executes this motion detection processing by sequentially using the first to (T + 1) th frame image data 132. That is, the motion vector calculation unit 142 generates (M × N × T) motion detection data (motion vectors) using (T + 1) frame images. The motion vector calculation unit 142 supplies the motion vector calculated in this way as motion detection data to the motion detection data storage unit 122 for storage.

T番目と(T+1)番目のフレーム画像データ132を利用した最後の動き検出処理が完了すると、動き検出データ格納部122には、図8に示されるように、T個のフレーム単位動き検出データ171−1乃至171−Tから成る動き検出データが格納される。   When the last motion detection process using the Tth and (T + 1) th frame image data 132 is completed, the motion detection data storage unit 122 stores T frame-unit motion detection data 171 as shown in FIG. Motion detection data consisting of -1 to 171-T is stored.

フレーム単位動き検出データ171−1乃至171−Tのそれぞれは、フレーム期間ごとに得られる現時刻のフレーム画像データ132と1つ先の(時間的に前の)フレーム画像データ132とを対象に動き検出処理を行って得られたものとなる。   Each of the frame unit motion detection data 171-1 to 171 -T moves with respect to the frame image data 132 at the current time obtained for each frame period and the frame image data 132 ahead (in time). It is obtained by performing the detection process.

例えば、3番目のフレーム単位動き検出データ171−3は、4番目のフレーム画像データ132−4と3番目のフレーム画像データ132−3を、それぞれ現時刻と1つ先の時刻のフレーム画像データとして入力して動き検出を行うことで得られる。   For example, the third frame unit motion detection data 171-3 includes the fourth frame image data 132-4 and the third frame image data 132-3 as frame image data at the current time and one time ahead, respectively. It can be obtained by inputting and performing motion detection.

また、フレーム対応動き検出データ171−1乃至171−Tの各々は、(M×N)個のブロック単位動き検出データ181により形成される。ブロック単位動き検出データ181は、それぞれが1つのブロック161に対応し、対応するブロック161について検出された動きベクトルを示すデータとなる。   Each of the frame corresponding motion detection data 171-1 to 171-T is formed by (M × N) block unit motion detection data 181. Each block unit motion detection data 181 corresponds to one block 161, and is data indicating a motion vector detected for the corresponding block 161.

このように、本実施の形態の動き検出データ151は、フレーム対応動き検出データ171ごとに(M×N)個のブロック単位動き検出データ181を有する構造となっている。   As described above, the motion detection data 151 according to the present embodiment has a structure having (M × N) block unit motion detection data 181 for each frame corresponding motion detection data 171.

[相関算出部]
図9は、図4の相関算出部123の主な構成例を示すブロック図である。図9に示されるように、相関算出部123は、ブロック間相関係数算出部201、相関係数記憶部202、および、平均値算出部203を有する。
[Correlation calculator]
FIG. 9 is a block diagram illustrating a main configuration example of the correlation calculation unit 123 of FIG. As illustrated in FIG. 9, the correlation calculation unit 123 includes an inter-block correlation coefficient calculation unit 201, a correlation coefficient storage unit 202, and an average value calculation unit 203.

ブロック間相関係数算出部201は、動き検出データ格納部122から読み出した1評価区間分の動き検出データ151を用いて、ブロック間の動きの相関係数Cを算出する。例えば、ブロック間相関係数算出部201は、ブロックAとブロックBとの間の相関係数Ca,bを以下の式(1)のように算出する。 The inter-block correlation coefficient calculation unit 201 calculates the inter-block motion correlation coefficient C using the motion detection data 151 for one evaluation section read from the motion detection data storage unit 122. For example, the inter-block correlation coefficient calculation unit 201 calculates the correlation coefficient C a, b between the block A and the block B as in the following equation (1).

Figure 2016027826
・・・(1)
Figure 2016027826
... (1)

式(1)において、Va(k)は、時刻kのフレームのブロックAの動き量を示す。また、上線付きのVa(k)は、ブロックAの動き量の、当該評価区間内の時系列方向の平均値を示す。さらに、Vb(k)は、時刻kのフレームのブロックBの動き量を示す。また、上線付きのVb(k)は、ブロックBの動き量の、当該評価区間内の時系列方向の平均値を示す。   In equation (1), Va (k) indicates the amount of motion of block A in the frame at time k. Moreover, Va (k) with an overline shows the average value of the movement amount of the block A in the time series direction within the evaluation section. Further, Vb (k) indicates the amount of motion of block B in the frame at time k. Further, Vb (k) with an overline indicates an average value of the motion amount of the block B in the time series direction in the evaluation section.

つまり、ブロック間相関係数算出部201は、図10に示されるように、2つのブロック間における、評価区間内の動き量の変化の様子の相関の度合いを求める。   That is, the inter-block correlation coefficient calculation unit 201 obtains the degree of correlation of the change in the amount of motion in the evaluation section between two blocks, as shown in FIG.

ブロック間相関係数算出部201は、このような相関係数Cを全ブロック間(全てのブロックの組み合わせ)について算出する。例えば、ブロック間相関係数算出部201が、L個の相関係数Ca,bを算出すると、Lは、以下の式(2)のように算出される。 The inter-block correlation coefficient calculation unit 201 calculates such a correlation coefficient C for all blocks (a combination of all blocks). For example, when the inter-block correlation coefficient calculation unit 201 calculates L correlation coefficients C a, b , L is calculated as in the following equation (2).

Figure 2016027826
・・・(2)
Figure 2016027826
... (2)

相関係数記憶部202は、ブロック間相関係数算出部201が算出するL個の相関係数Ca,bを記憶する。 The correlation coefficient storage unit 202 stores L correlation coefficients C a, b calculated by the inter-block correlation coefficient calculation unit 201.

平均値算出部203は、このように算出された各ブロック間の相関係数の平均値である平均相関係数Caveを以下の式(3)のように算出する。   The average value calculation unit 203 calculates the average correlation coefficient Cave, which is the average value of the correlation coefficients between the blocks calculated as described above, as in the following equation (3).

Figure 2016027826
・・・(3)
Figure 2016027826
... (3)

平均値算出部203は、ブロック間相関係数算出部201が算出した各相関係数Ca,bと、自身が算出した平均相関係数Caveを相関データ211として、相関データ履歴格納メモリ124に供給し、記憶させる。つまり、図11に示されるように、1評価区間につき、(L+1)個の相関データ211が相関データ履歴格納メモリ124に格納される。 The average value calculation unit 203 stores each correlation coefficient C a, b calculated by the inter-block correlation coefficient calculation unit 201 and the average correlation coefficient Cave calculated by itself as correlation data 211 in the correlation data history storage memory 124. Supply and memorize. That is, as shown in FIG. 11, (L + 1) pieces of correlation data 211 are stored in the correlation data history storage memory 124 for each evaluation section.

評価指標データ生成部103は、以上のような評価指標データの生成を所定回数(例えばS回)繰り返す(Sは任意の自然数)。つまり、撮像部101は、撮像を継続し、少なくとも(評価区間(T+1フレーム)×S回)の時間分のフレーム画像を生成し、評価対象画像データ生成記録部102は、少なくとも(評価区間×S回)分の評価対象画像データを生成する。なお、評価対象画像データにおいて各評価区間が時間的に連続していなくてもよい。   The evaluation index data generation unit 103 repeats the generation of evaluation index data as described above a predetermined number of times (for example, S times) (S is an arbitrary natural number). That is, the imaging unit 101 continues imaging and generates frame images for at least (evaluation interval (T + 1 frame) × S times), and the evaluation target image data generation recording unit 102 at least (evaluation interval × S Times) of evaluation target image data. In the evaluation object image data, the evaluation sections do not have to be continuous in time.

例えば、培養開始から培養終了までの期間を10日間とし、2時間毎にT=600フレームずつ撮像し、評価を行うとする。この場合、各評価区間が600フレームとなり、その評価区間がS=120回繰り返される。   For example, assume that the period from the start of culture to the end of culture is 10 days, and T = 600 frames are imaged every 2 hours for evaluation. In this case, each evaluation section is 600 frames, and the evaluation section is repeated S = 120 times.

相関算出部123は、各評価区間について上述したように相関データ211を生成する。これにより、相関データ履歴格納メモリ124には、図11に示されるように、(L+1)×S個の相関データ211が格納される。   The correlation calculation unit 123 generates the correlation data 211 as described above for each evaluation section. As a result, (L + 1) × S pieces of correlation data 211 are stored in the correlation data history storage memory 124 as shown in FIG.

[評価部]
以上のように、相関データ履歴格納メモリ124に格納された評価区間S回分の相関データ211は、評価指標データ113として、評価部104に供給される。
[Evaluation Department]
As described above, the correlation data 211 for the evaluation section S stored in the correlation data history storage memory 124 is supplied to the evaluation unit 104 as the evaluation index data 113.

図12は、評価部104の主な構成例を示すブロック図である。図12に示されるように、評価部104は、相関係数正規化部221、分散算出部222、分散正規化部223、および評価値算出部224を有する。   FIG. 12 is a block diagram illustrating a main configuration example of the evaluation unit 104. As illustrated in FIG. 12, the evaluation unit 104 includes a correlation coefficient normalization unit 221, a variance calculation unit 222, a variance normalization unit 223, and an evaluation value calculation unit 224.

相関係数正規化部221は、以下の式(4)のように、評価指標データ113である各相関係数Ca,bを、図13Aに示されるグラフの曲線231のような関数fcを用いて正規化する(関数fcにより正規化した相関係数C’を求める)。 The correlation coefficient normalization unit 221 converts each correlation coefficient C a, b that is the evaluation index data 113 to a function fc like the curve 231 of the graph shown in FIG. 13A, as in the following equation (4). To normalize (determine correlation coefficient C ′ normalized by function fc).

Figure 2016027826
・・・(4)
Figure 2016027826
... (4)

例えば、L個の相関係数Ca,bが算出されたとすると、相関係数正規化部221は、そのL個の相関係数Ca,bのそれぞれを、関数faを用いて正規化する。 For example, if L correlation coefficients C a, b are calculated, the correlation coefficient normalization unit 221 normalizes each of the L correlation coefficients C a, b using the function fa. .

この関数fcは、相関係数Ca,bの値を、その値が大きいほどより大きくし、その値が小さいほどより小さくするような関数であればどのような関数であってもよい。つまり、正規化した相関係数C’は、ブロック間の動き量の相関が大きいほど大きな値をとり、ブロック間の動き量の相関が小さいほど小さな値をとる。 The function fc may be any function as long as the value of the correlation coefficient C a, b is larger as the value is larger and smaller as the value is smaller. That is, the normalized correlation coefficient C ′ takes a larger value as the motion amount correlation between the blocks is larger, and takes a smaller value as the motion amount correlation between the blocks is smaller.

相関係数正規化部221は、その正規化した相関係数C’と相関係数Ca,bを分散算出部222に供給する。 The correlation coefficient normalization unit 221 supplies the normalized correlation coefficient C ′ and correlation coefficient C a, b to the variance calculation unit 222.

分散算出部222は、各相関係数Ca,bについて、過去N回の分散Vcを以下の式(5)のように算出する。 The variance calculator 222 calculates the past N variances Vc for each correlation coefficient C a, b as shown in the following equation (5).

Figure 2016027826
・・・(5)
Figure 2016027826
... (5)

式(5)において、上線付きCは、相関係数Ca,bの評価区間内の時間軸方向の平均値である。また、上述したように相関係数Ca,bの算出がS回繰り返される場合、N=Sである。つまり、分散算出部222は、フレーム画像全体において、相関係数の分散VcをL個算出する。分散算出部222は、このように算出した相関係数の分散Vcと正規化した相関係数C’とを分散正規化部223に供給する。 In equation (5), the overlined C is the average value in the time axis direction within the evaluation interval of the correlation coefficient C a, b . Further, when the calculation of the correlation coefficient C a, b is repeated S times as described above, N = S. That is, the variance calculation unit 222 calculates L variances Vc of correlation coefficients in the entire frame image. The variance calculation unit 222 supplies the variance Vc of the correlation coefficient calculated in this way and the normalized correlation coefficient C ′ to the variance normalization unit 223.

分散正規化部223は、各相関係数の分散Vcを、以下の式(6)のように、図13Bに示されるグラフの曲線232のような関数gcを用いて正規化する(関数gcにより正規化した相関係数の分散Vc’を求める)。   The variance normalization unit 223 normalizes the variance Vc of each correlation coefficient using a function gc like a curve 232 of the graph shown in FIG. 13B as in the following equation (6) (by the function gc). The variance Vc ′ of the normalized correlation coefficient is obtained).

Figure 2016027826
・・・(6)
Figure 2016027826
... (6)

この関数gcは、相関係数の分散Vcの値を、その値が大きいほどより小さくし、その値が小さいほどより大きくするような関数であればどのような関数であってもよい。つまり、正規化した相関係数の分散Vc’は、バラつきが小さいほど大きな値をとり、バラつきが大きいほど小さな値をとる。   This function gc may be any function as long as the value of the correlation coefficient variance Vc is smaller as the value is larger and larger as the value is smaller. That is, the normalized correlation coefficient variance Vc ′ takes a larger value as the variation is smaller, and takes a smaller value as the variation is larger.

分散正規化部223は、正規化した相関係数の分散Vc’と正規化した相関係数C’とを評価値算出部224に供給する。   The variance normalization unit 223 supplies the normalized correlation coefficient variance Vc ′ and the normalized correlation coefficient C ′ to the evaluation value calculation unit 224.

評価値算出部224は、以下の式(7)のように、正規化した相関係数C’と、正規化した相関係数の分散Vc’との積の画面全体の平均値(L個の平均値)を、評価値Ecとして算出する。   As shown in the following equation (7), the evaluation value calculation unit 224 calculates an average value (L pieces of values) of the entire product of the product of the normalized correlation coefficient C ′ and the normalized correlation coefficient variance Vc ′. (Average value) is calculated as the evaluation value Ec.

Figure 2016027826
・・・(7)
Figure 2016027826
... (7)

この場合、評価値Ecは、フレーム画像全体において正規化した相関係数および正規化した相関係数の分散が大きい程、その値が大きくなる。つまり、各ブロック間の相関係数が、より大きくより安定している(相関がより大きく、かつ、その時間方向のバラつきがより少ない)場合程、高く評価される。   In this case, the evaluation value Ec increases as the normalized correlation coefficient in the entire frame image and the variance of the normalized correlation coefficient increase. That is, the higher the correlation coefficient between the blocks is, the higher the evaluation is made, the higher the correlation is (the correlation is larger and the variation in the time direction is smaller).

なお、評価値算出部224が、以下の式(8)のように、正規化した相関係数C’と、正規化した相関係数の分散Vc’との積の値が所定の閾値Tc1以上の値となる相関係数の数Nc1の、フレーム画像全体(L個)に占める割合を、評価値Ecとして算出するようにしてもよい。   Note that the evaluation value calculation unit 224 determines that the product value of the normalized correlation coefficient C ′ and the normalized correlation coefficient variance Vc ′ is equal to or greater than a predetermined threshold Tc1 as shown in the following equation (8). The ratio of the number Nc1 of correlation coefficients that become the value to the entire frame image (L) may be calculated as the evaluation value Ec.

Figure 2016027826
・・・(8)
Figure 2016027826
... (8)

閾値Ta1は、予め設定される任意の値である。この値が大きく設定される程、評価基準が高くなり(評価条件が厳しくなり)、評価値Ecの値は小さくなる。この場合、評価値Ecは、フレーム画像全体において、正規化された相関係数とその時間方向の分散の積が所定の基準より大きく安定している相関係数が多いほど、その値が大きくなる。   The threshold value Ta1 is an arbitrary value set in advance. The larger this value is set, the higher the evaluation standard (stricter evaluation conditions) and the smaller the evaluation value Ec. In this case, the evaluation value Ec increases as the correlation coefficient in which the product of the normalized correlation coefficient and the variance in the time direction thereof is more stable than a predetermined reference in the entire frame image increases. .

つまり、この場合、上述したように平均値を用いて評価値Ecを算出する場合よりも、各相関係数のバラつきが少ないほど好ましい。例えば、平均値を評価する場合、各相関係数のバラつきが大きくても評価が高くなる場合がある。これに対して、閾値を用いて評価を行う場合、一部の相関係数の値が極端に大きくても、Nc1が多くなければ、評価は高くならない。   That is, in this case, it is preferable that the variation of each correlation coefficient is smaller than the case where the evaluation value Ec is calculated using the average value as described above. For example, when evaluating the average value, the evaluation may be high even if the correlation coefficient varies greatly. On the other hand, when the evaluation is performed using the threshold value, the evaluation does not increase if Nc1 is not large even if some correlation coefficient values are extremely large.

なお、以上においては、2ブロック間の相関係数Ca,bのみを評価するように説明したが、これに限らず、評価部104が、平均値算出部203において算出される平均相関係数Caveも評価するようにしてもよい。その場合、評価部104は、上述した相関係数Ca,bの場合と同様に、平均相関係数Caveを評価する。 In the above description, only the correlation coefficient C a, b between the two blocks is evaluated. However, the present invention is not limited to this, and the evaluation unit 104 calculates the average correlation coefficient calculated by the average value calculation unit 203. Cave may also be evaluated. In that case, the evaluation unit 104 evaluates the average correlation coefficient Cave as in the case of the correlation coefficient C a, b described above.

つまり、この場合、評価値算出部224は、(L+1)個の、正規化された相関係数C’と、正規化された相関係数の分散V’との積の平均を評価値Ecとして算出する。若しくは、評価値算出部224は、正規化した相関係数C’と、正規化した相関係数の分散Vc’との積の値が所定の閾値Tc1以上の値となる相関係数の数Nc1の、フレーム画像全体((L+1)個)に占める割合を、評価値Ecとして算出する。   That is, in this case, the evaluation value calculation unit 224 uses the average of the product of (L + 1) normalized correlation coefficients C ′ and the normalized correlation coefficient variance V ′ as the evaluation value Ec. calculate. Alternatively, the evaluation value calculation unit 224 determines the number Nc1 of correlation coefficients for which the product of the normalized correlation coefficient C ′ and the variance Vc ′ of the normalized correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold value Tc1. Is calculated as an evaluation value Ec in the entire frame image ((L + 1)).

以上のように、評価部104は、培養心筋細胞110の各部分の拍動(動き)の協同性が高いほど値が大きくなるように評価値Ecを算出し、その協同性が低いほど値が小さくなるように評価値Ecを算出する。これにより、培養心筋細胞評価装置100(評価部104)は、培養心筋細胞110の各部分の拍動(動き)の協同性を定量的に評価することができる。また、培養心筋細胞評価装置100は、このような評価値を算出するための指標を、培養心筋細胞110を撮像して得られた画像データを用いて検出した、培養心筋細胞110の各部分の動きベクトルを用いるので、容易かつ非侵襲に評価を行うことができる。   As described above, the evaluation unit 104 calculates the evaluation value Ec such that the value increases as the pulsation (movement) of each part of the cultured cardiomyocytes 110 increases, and the value decreases as the cooperation decreases. The evaluation value Ec is calculated so as to decrease. Thereby, the cultured cardiomyocyte evaluation apparatus 100 (evaluation unit 104) can quantitatively evaluate the pulsation (motion) cooperativity of each part of the cultured cardiomyocytes 110. Moreover, the cultured cardiomyocyte evaluation apparatus 100 detects an index for calculating such an evaluation value using image data obtained by imaging the cultured cardiomyocytes 110, for each part of the cultured cardiomyocytes 110. Since motion vectors are used, evaluation can be performed easily and non-invasively.

[評価処理の流れ]
次に、図14のフローチャートを参照して、培養心筋細胞評価装置100により実行される評価処理の流れの例を説明する。
[Flow of evaluation process]
Next, an example of the flow of evaluation processing executed by the cultured cardiomyocyte evaluation apparatus 100 will be described with reference to the flowchart of FIG.

評価処理が開始されると、培養心筋細胞評価装置100の撮像部101は、ステップS101において、評価対象を撮像する。ステップS102において、評価対象画像データ生成記録部102は、ステップS101の撮像により得られた画像信号から評価対象画像データを生成する。   When the evaluation process is started, the imaging unit 101 of the cultured cardiomyocyte evaluation apparatus 100 images the evaluation target in step S101. In step S102, the evaluation target image data generation / recording unit 102 generates evaluation target image data from the image signal obtained by imaging in step S101.

ステップS103において、評価指標データ生成部103は、ステップS102において生成された評価対象画像データから、評価対象の動きの協同性を評価するための指標のデータである評価指標データを生成する。ステップS104において、評価部104は、ステップS103において生成された評価指標データを用いて、評価対象の動きのブロック間の相関、すなわち協同性を評価し、評価値を算出する。   In step S103, the evaluation index data generation unit 103 generates evaluation index data, which is index data for evaluating the cooperativity of the movement of the evaluation target, from the evaluation target image data generated in step S102. In step S104, the evaluation unit 104 uses the evaluation index data generated in step S103 to evaluate the correlation between the motion blocks to be evaluated, that is, the cooperation, and calculate an evaluation value.

ステップS105において、評価部104は、ステップS104において算出された評価値を出力し、評価処理を終了する。   In step S105, the evaluation unit 104 outputs the evaluation value calculated in step S104, and ends the evaluation process.

[評価指標データ生成処理の流れ]
次に、図14のステップS103において実行される評価指標データ生成処理の流れの例を、図15のフローチャートを参照して説明する。
[Flow of evaluation index data generation processing]
Next, an example of the flow of the evaluation index data generation process executed in step S103 of FIG. 14 will be described with reference to the flowchart of FIG.

評価指標データ生成処理が開始されると、評価指標データ生成部103の動き検出部121は、ステップS121において、評価対象の動きをブロック毎に検出し、動きベクトルを生成する。ステップS122において、動き検出データ格納部122は、ステップS121において生成された各ブロックの動きベクトルを記憶する。   When the evaluation index data generation process is started, the motion detection unit 121 of the evaluation index data generation unit 103 detects a motion to be evaluated for each block and generates a motion vector in step S121. In step S122, the motion detection data storage unit 122 stores the motion vector of each block generated in step S121.

ステップS123において、動き検出部121は、予め定められた所定の期間(評価区間)、動き検出を行ったか否かを判定する。所定の評価区間において、動き検出を行っていないフレーム画像が存在すると判定された場合、動き検出部121は、処理をステップS121に戻し、新たな処理対象フレーム画像に対して動き検出を繰り返す。   In step S123, the motion detection unit 121 determines whether motion detection has been performed for a predetermined period (evaluation interval). When it is determined that there is a frame image for which motion detection has not been performed in the predetermined evaluation section, the motion detection unit 121 returns the process to step S121 and repeats motion detection for a new processing target frame image.

また、ステップS123において、所定の評価区間において処理対象とする全てのフレーム画像において動き検出を行ったと判定された場合、動き検出部121は、処理をステップS124に進める。   If it is determined in step S123 that motion detection has been performed on all the frame images to be processed in the predetermined evaluation section, the motion detection unit 121 advances the process to step S124.

ステップS124において、相関算出部123のブロック間相関係数算出部201は、ステップS122において記憶された動きベクトル(動き検出データ)から各ブロック間の相関係数を算出する。ステップS125において、相関算出部123の相関係数記憶部202は、ステップS124において算出された各ブロック間の相関係数を記憶する。   In step S124, the inter-block correlation coefficient calculation unit 201 of the correlation calculation unit 123 calculates a correlation coefficient between the blocks from the motion vector (motion detection data) stored in step S122. In step S125, the correlation coefficient storage unit 202 of the correlation calculation unit 123 stores the correlation coefficient between the blocks calculated in step S124.

ステップS126においてブロック間相関係数算出部201は、全てのブロック間の相関係数を生成したか否かを判定し、全てのブロック間の相関係数を生成したと判定するまで、処理をステップS124に戻し、ステップS124乃至ステップS126の処理を繰り返す。ステップS126において、全てのブロック間の相関係数を生成したと判定されると、ブロック間相関係数算出部201は、処理をステップS127に進める。   In step S126, the inter-block correlation coefficient calculation unit 201 determines whether or not the correlation coefficients between all the blocks have been generated, and the process is performed until it is determined that the correlation coefficients between all the blocks have been generated. Returning to S124, the processing from step S124 to step S126 is repeated. If it is determined in step S126 that correlation coefficients between all blocks have been generated, the inter-block correlation coefficient calculation unit 201 advances the process to step S127.

ステップS127において、平均値算出部203は、ステップS124において算出されたブロック間の相関係数の平均値である平均相関係数を算出する。ステップS128において、相関データ履歴格納メモリ124は、ステップS124において算出された各ブロック間の相関係数と、ステップS127において算出された平均相関係数とを、相関データとして記憶する。   In step S127, the average value calculation unit 203 calculates an average correlation coefficient that is an average value of correlation coefficients between blocks calculated in step S124. In step S128, the correlation data history storage memory 124 stores the correlation coefficient between the blocks calculated in step S124 and the average correlation coefficient calculated in step S127 as correlation data.

ステップS129において、相関算出部123は、相関係数や平均相関係数の算出を所定回数繰り返したか否かを判定し、繰り返していないと判定された場合、処理をステップS121に戻し、それ以降の処理を繰り返す。   In step S129, the correlation calculation unit 123 determines whether the calculation of the correlation coefficient and the average correlation coefficient has been repeated a predetermined number of times. If it is determined that the calculation has not been repeated, the process returns to step S121, and the subsequent steps Repeat the process.

また、ステップS129において、相関係数や平均相関係数の算出を所定回数繰り返したと判定された場合、相関算出部123は、処理をステップS130に進める。   If it is determined in step S129 that the calculation of the correlation coefficient and the average correlation coefficient has been repeated a predetermined number of times, the correlation calculation unit 123 advances the process to step S130.

ステップS130において、相関データ履歴格納メモリ124は、保持している相関データを評価指標データとして出力する。ステップS130の処理を終了すると、評価指標データ生成部103は、評価指標データ生成処理を終了し、処理を図14のステップS103に戻し、ステップS104以降の処理を実行させる。   In step S130, the correlation data history storage memory 124 outputs the held correlation data as evaluation index data. When the process of step S130 ends, the evaluation index data generation unit 103 ends the evaluation index data generation process, returns the process to step S103 in FIG. 14, and executes the processes after step S104.

[相関評価処理の流れ]
次に、図16のフローチャートを参照して、図14のステップS104において実行される相関評価処理の流れの例を説明する。
[Flow of correlation evaluation process]
Next, an example of the flow of correlation evaluation processing executed in step S104 in FIG. 14 will be described with reference to the flowchart in FIG.

相関評価処理が開始されると、評価部104の相関係数正規化部221は、ステップS151において、各ブロック間の相関係数を正規化する。ステップS152において、分散算出部222は、各ブロック間の相関係数の時間方向の分散を算出する。   When the correlation evaluation process is started, the correlation coefficient normalization unit 221 of the evaluation unit 104 normalizes the correlation coefficient between the blocks in step S151. In step S152, the variance calculating unit 222 calculates the variance in the time direction of the correlation coefficient between the blocks.

ステップS153において、分散正規化部223は、ステップS152において算出された各相関係数の分散を正規化する。ステップS154において、評価値算出部224は、ステップS151において算出された正規化された相関係数と、ステップS153において算出された正規化された相関係数の分散とを用いて評価値を算出する。   In step S153, the variance normalization unit 223 normalizes the variance of each correlation coefficient calculated in step S152. In step S154, the evaluation value calculation unit 224 calculates an evaluation value using the normalized correlation coefficient calculated in step S151 and the variance of the normalized correlation coefficient calculated in step S153. .

評価値を算出すると、評価値算出部224は、相関評価処理を終了し、処理を図14のステップS104に戻し、ステップS105以降の処理を実行させる。   When the evaluation value is calculated, the evaluation value calculation unit 224 ends the correlation evaluation process, returns the process to step S104 in FIG. 14, and executes the processes after step S105.

以上のように、各種処理を行うことにより、培養心筋細胞評価装置100は、評価対象(例えば細胞の動き)の協同性を定量的に評価することができる。また、指標の生成に動きベクトルを用いることにより、より容易かつ非侵襲に評価することができる。   As described above, by performing various processes, the cultured cardiomyocyte evaluation apparatus 100 can quantitatively evaluate the cooperativity of the evaluation target (for example, cell movement). Further, by using a motion vector for generating an index, it is possible to evaluate more easily and non-invasively.

<2.第2の実施の形態>
[評価部の他の例]
なお、協同性の評価方法は、上述した例に限らない。例えば、培養した心筋細胞の拍動を、理想的な正常培養時の場合と比較し、その比較結果を評価するようにしてもよい。この場合、理想的な正常培養時の拍動の推移パターン(理想推移パターン)が予め定められている。
<2. Second Embodiment>
[Other examples of evaluation section]
In addition, the evaluation method of cooperation is not restricted to the example mentioned above. For example, the pulsation of the cultured cardiomyocytes may be compared with that in an ideal normal culture, and the comparison result may be evaluated. In this case, an ideal pulsation transition pattern (ideal transition pattern) during normal culture is predetermined.

図17は、この場合の評価部104の主な構成を示すブロック図である。図17に示されるように、この場合、評価部104は、距離算出部241、距離正規化部242、および評価値算出部243を有する。   FIG. 17 is a block diagram illustrating a main configuration of the evaluation unit 104 in this case. As shown in FIG. 17, in this case, the evaluation unit 104 includes a distance calculation unit 241, a distance normalization unit 242, and an evaluation value calculation unit 243.

距離算出部241は、図18Aのグラフに示されるように、培養した心筋細胞の拍動の推移パターン(測定推移パターン)を、この理想推移パターンと比較し、その類似度を評価する。図18Aにおいて、実線251は、細胞の動きのブロック間の相関の理想推移パターンを示し、点線252は、細胞の動きのブロック間の測定推移パターンを示す。両者の差が少ないほど、評価値が大きくなる。   As shown in the graph of FIG. 18A, the distance calculation unit 241 compares the pulsation transition pattern (measurement transition pattern) of the cultured cardiomyocytes with this ideal transition pattern, and evaluates the similarity. In FIG. 18A, a solid line 251 indicates an ideal transition pattern of correlation between cell movement blocks, and a dotted line 252 indicates a measurement transition pattern between cell movement blocks. The smaller the difference between the two, the larger the evaluation value.

距離算出部241は、各経過時間における両者の推移パターン間の距離の和Dcを、各ブロックについて、以下の式(9)のように算出する。   The distance calculation unit 241 calculates the sum Dc of the distances between the two transition patterns at each elapsed time for each block as in the following Expression (9).

Figure 2016027826
・・・(9)
Figure 2016027826
... (9)

式(9)において、C(k)は、時刻kのフレーム画像の、測定推移パターンにおけるブロック間の相関係数であり、C(k)は、時刻kのフレーム画像の、理想推移パターンにおけるブロック間の相関係数である。kは何回目の測定値であるか(経過時間)を示す(S回測定を繰り返した場合、0≦k≦S−1)。また、W(k)は、重み係数であり、その値は任意である。例えば、測定開始直後は両者の推移パターンの違いを重要視しないが、経過時間が長くなるほど、両者の推移パターンが近似する事が求められる場合、重み係数Wの値は、kの値が大きくなるほど、大きくなるように設定される。 In Expression (9), C (k) is a correlation coefficient between blocks in the measurement transition pattern of the frame image at time k, and C I (k) is in the ideal transition pattern of the frame image at time k. Correlation coefficient between blocks. k indicates the number of measurement values (elapsed time) (when S measurements are repeated, 0 ≦ k ≦ S−1). W c (k) is a weighting coefficient, and its value is arbitrary. For example, immediately after the start of measurement, the difference between the transition patterns of the two is not considered important. However, when the elapsed time is required to be approximated as the elapsed time becomes longer, the value of the weighting factor W c is larger than the value of k. Indeed, it is set to be larger.

以上のように、各経過時間における両者の推移パターン間の距離の和Dcが求められると、距離算出部241は、その距離の和Dcを距離正規化部242に供給する。   As described above, when the sum Dc of distances between the two transition patterns in each elapsed time is obtained, the distance calculation unit 241 supplies the distance sum Dc to the distance normalization unit 242.

距離正規化部242は、距離の和Dcを以下の式(10)のように、図18Bに示されるグラフの実線253のような関数hcを用いて正規化する(正規化した距離の和Dc’を算出する)。   The distance normalization unit 242 normalizes the sum of distances Dc using a function hc such as the solid line 253 of the graph shown in FIG. 18B as in the following equation (10) (normalized distance sum Dc). 'Calculate').

Figure 2016027826
・・・(10)
Figure 2016027826
(10)

この関数hcは、距離の和Dcの値を、その値が大きいほどより小さくし、その値が小さいほどより大きくするような関数であればどのような関数であってもよい。つまり、正規化した距離の和Dc'は、理想推移パターンと測定推移パターンとの差が小さいほど大きな値をとり、理想推移パターンと測定推移パターンとの差が大きいほど小さな値をとる。   This function hc may be any function as long as the value of the distance sum Dc is smaller as the value is larger and larger as the value is smaller. That is, the normalized distance sum Dc ′ takes a larger value as the difference between the ideal transition pattern and the measurement transition pattern is smaller, and takes a smaller value as the difference between the ideal transition pattern and the measurement transition pattern is larger.

距離正規化部242は、正規化した距離の和Dc’を評価値算出部243に供給する。   The distance normalization unit 242 supplies the normalized distance sum Dc ′ to the evaluation value calculation unit 243.

評価値算出部243は、以下の式(11)のように、正規化した距離の和Dc’の画面全体の平均値(M×N個の平均値)を、評価値Ecとして算出する。   The evaluation value calculation unit 243 calculates the average value (M × N average values) of the entire screen of the normalized distance sum Dc ′ as the evaluation value Ec, as in the following Expression (11).

Figure 2016027826
・・・(11)
Figure 2016027826
(11)

この場合、評価値Ecは、フレーム画像全体において測定推移と理想推移との差が少ない程、その値が大きくなる。   In this case, the evaluation value Ec increases as the difference between the measurement transition and the ideal transition in the entire frame image decreases.

なお、評価値算出部243が、以下の式(12)のように、正規化した距離の和Dc’が所定の閾値Tc2以上の値となる相関係数の数Nc2の、フレーム画像全体に占める割合を、評価値Ecとして算出するようにしてもよい。   Note that the evaluation value calculation unit 243 occupies the entire frame image with the number Nc2 of correlation coefficients for which the sum Dc ′ of normalized distances is equal to or greater than a predetermined threshold Tc2 as in the following Expression (12). The ratio may be calculated as the evaluation value Ec.

Figure 2016027826
・・・(12)
Figure 2016027826
(12)

式(12)において、閾値Tc2は、予め設定される任意の値である。この値が大きく設定される程、評価基準が高くなり(評価条件が厳しくなり)、評価値Ecの値は小さくなる。この場合、評価値Ecは、フレーム画像全体において測定推移と理想推移との差が所定の基準より小さく安定しているブロックが多いほど、その値が大きくなる。   In Expression (12), the threshold value Tc2 is an arbitrary value set in advance. The larger this value is set, the higher the evaluation standard (stricter evaluation conditions) and the smaller the evaluation value Ec. In this case, the evaluation value Ec increases as the number of blocks in which the difference between the measurement transition and the ideal transition is smaller than a predetermined reference and is stable in the entire frame image increases.

以上のように、評価部104は、心筋細胞の拍動の動き量についての指標データに基づいて、その動き量のブロック間の相関(すなわち協同性)を評価した評価値Ecを算出する。より具体的には、評価部104は、培養心筋細胞110の各部分の拍動(動き)の協同性が高いほど値が大きくなるように評価値Ecを算出し、その協同性が低いほど値が小さくなるように評価値Ecを算出する。つまり、評価部104は、心筋細胞の動きの協同性について定量的に評価を行うことができる。   As described above, the evaluation unit 104 calculates the evaluation value Ec that evaluates the correlation (that is, cooperation) between the blocks of the movement amount based on the index data regarding the movement amount of the heartbeat pulsation. More specifically, the evaluation unit 104 calculates the evaluation value Ec so that the value increases as the cooperativity of the pulsation (movement) of each part of the cultured cardiomyocytes 110 increases, and the value decreases as the cooperativity decreases. The evaluation value Ec is calculated so that becomes smaller. That is, the evaluation unit 104 can quantitatively evaluate the cooperativeness of cardiomyocyte movement.

[相関評価処理の流れ]
この場合の相関評価処理の流れの例を、図19のフローチャートを参照して説明する。
[Flow of correlation evaluation process]
An example of the flow of correlation evaluation processing in this case will be described with reference to the flowchart of FIG.

相関評価処理が開始されると、評価部104の距離算出部241は、ステップS171において、推移パターン間の距離の和を算出する。ステップS172において、距離正規化部242は、ステップS171において算出された距離の和を正規化する。   When the correlation evaluation process is started, the distance calculation unit 241 of the evaluation unit 104 calculates the sum of the distances between the transition patterns in step S171. In step S172, the distance normalization unit 242 normalizes the sum of the distances calculated in step S171.

ステップS173において、評価値算出部243は、ステップS172において正規化された距離の和を用いて評価値を算出する。評価値を算出すると、評価値算出部243は、相関評価処理を終了し、処理を図14のステップS104に戻し、ステップS105以降の処理を実行させる。   In step S173, the evaluation value calculation unit 243 calculates an evaluation value using the sum of the distances normalized in step S172. When the evaluation value is calculated, the evaluation value calculation unit 243 ends the correlation evaluation process, returns the process to step S104 in FIG. 14, and causes the processes after step S105 to be executed.

以上のように、各種処理を行うことにより、培養心筋細胞評価装置100は、評価対象(例えば細胞の動き)の協同性を定量的に評価することができる。また、指標の生成に動きベクトルを用いることにより、より容易かつ非侵襲に評価することができる。   As described above, by performing various processes, the cultured cardiomyocyte evaluation apparatus 100 can quantitatively evaluate the cooperativity of the evaluation target (for example, cell movement). Further, by using a motion vector for generating an index, it is possible to evaluate more easily and non-invasively.

<3.第3の実施の形態>
[他の評価への応用]
なお、評価対象の動きの協同性の評価することにより、その評価対象の動きに影響を及ぼす他の物体(例えば、気体、液体、固体の投与等)や任意の環境条件(例えば、温度、湿度、気圧、明度、振動、磁場等)等の評価を行うようにしてもよい。
<3. Third Embodiment>
[Application to other evaluations]
By evaluating the cooperativity of the movement of the evaluation object, other objects (for example, administration of gas, liquid, solid, etc.) that affect the movement of the evaluation object and any environmental conditions (for example, temperature, humidity) , Atmospheric pressure, lightness, vibration, magnetic field, etc.) may be evaluated.

培養心筋細胞の位相差観察動画の解析によって求めた様々な領域の拍動は、培養日数依存的に協同的な拍動を示すが、様々な薬剤の投与によって変動を示す。このような変動を何らかの方法によって検出することで、創薬の際の薬剤毒性や効果等を事前に評価することが可能となり、近年注目されている。   The pulsations in various regions obtained by analyzing the phase difference observation movie of cultured cardiomyocytes show cooperative pulsations depending on the number of days of culture, but show fluctuations due to administration of various drugs. By detecting such fluctuations by some method, it becomes possible to evaluate in advance the drug toxicity, effects and the like at the time of drug discovery.

従来では、例えば、培養皿の底に配置した電極によって細胞の外場電位を検出し細胞の膜電位変化によって細胞の拍動挙動を捉える方法があった。また、細胞内にカルシウムに結合して発光する蛍光色素を入れ込み、細胞の興奮(活動電位)によって変動するカルシウム濃度を検出することで、細胞の拍動リズムを検出し、また、細胞の情報伝搬パターンを評価する方法もあった。   Conventionally, for example, there has been a method of detecting an external field potential of a cell with an electrode arranged on the bottom of a culture dish and capturing a pulsation behavior of the cell by a change in the membrane potential of the cell. In addition, a fluorescent dye that emits light by binding to calcium is inserted into the cell, and the pulsation rhythm of the cell is detected by detecting the calcium concentration that fluctuates due to the excitation (action potential) of the cell. There was also a way to evaluate the pattern.

これらの手法は、特定の培養皿が必要であったり、また蛍光色素は高価で、蛍光色素を入れ込むのも煩雑で時間がかかったりする等、細胞の簡便・非侵襲なモニタリングに対しては問題点が多かった。   These methods require specific culture dishes, are expensive for fluorescent dyes, are cumbersome and time consuming to insert fluorescent dyes, etc. For simple and non-invasive monitoring of cells There were many problems.

そこで、上述したように、細胞の動きを検出し、その相関性(協同性)を評価する方法を利用して、薬剤毒性等を評価するようにする。心筋細胞の拍動は収縮と弛緩よりなるが、例えば細胞のカリウムチャネルのイオンの出入りが阻害されると、弛緩の時間が延長する(収縮した状態から戻り難くなる)。各細胞の弛緩の延長により、細胞間の動きの相関性が低減する。また、細胞は、ギャップジャンクションを介して他の細胞と信号を授受するが、このギャップジャンクションの信号の伝達が阻害されると、細胞間の動きの相関性が低減する。   Therefore, as described above, drug toxicity and the like are evaluated using a method of detecting cell movement and evaluating the correlation (cooperation). The pulsation of cardiomyocytes consists of contraction and relaxation. For example, if the entry / exit of ions in the potassium channel of the cell is inhibited, the relaxation time is prolonged (it is difficult to return from the contracted state). The extended relaxation of each cell reduces the correlation of movement between cells. In addition, cells exchange signals with other cells via gap junctions. If transmission of signals at the gap junctions is inhibited, the correlation of movement between cells is reduced.

つまり、細胞間の動きの相関性を評価することにより、投与された薬剤が心筋細胞に及ぼす影響を評価することができる。この細胞間の動きの相関性の評価を、上述したように画像解析によって行うことにより、細胞に何ら蛍光色素などの試薬を加えることなく、また特殊な培養皿を使用することなく、細胞拍動挙動の変化を捉えることができるので、薬剤毒性等を容易かつ正確に評価することができる。   That is, by evaluating the correlation of movement between cells, it is possible to evaluate the effect of an administered drug on cardiomyocytes. By evaluating the correlation of movement between cells by image analysis as described above, cell pulsation can be performed without adding any reagent such as a fluorescent dye to the cells or using a special culture dish. Since changes in behavior can be captured, drug toxicity and the like can be easily and accurately evaluated.

[薬剤評価装置]
図20は、薬剤評価装置の主な構成例を示すブロック図である。図20に示される薬剤評価装置300は、薬剤による影響(効能や副作用等)を、その薬剤が投与された培養心筋細胞110の動きの協同性によって評価する装置である。
[Drug evaluation device]
FIG. 20 is a block diagram illustrating a main configuration example of the medicine evaluation apparatus. A drug evaluation apparatus 300 shown in FIG. 20 is an apparatus that evaluates the influence (efficacy, side effect, etc.) of a drug based on the cooperativeness of the movement of cultured cardiomyocytes 110 to which the drug is administered.

図20に示されるように、薬剤評価装置300は、図3の培養心筋細胞評価装置100と同様の撮像部101および評価対象画像データ生成記録部102を有する。撮像部101は、薬剤投与前と薬剤投与後に、培養心筋細胞110を撮像する。   As illustrated in FIG. 20, the drug evaluation device 300 includes an imaging unit 101 and an evaluation target image data generation / recording unit 102 similar to those of the cultured cardiomyocyte evaluation device 100 of FIG. 3. The imaging unit 101 images the cultured cardiomyocytes 110 before and after drug administration.

評価対象画像データ生成記録部102は、撮像部101から供給される画像信号111を基にして評価対象画像データを生成し、生成した評価対象画像データを例えば内部の記録媒体に記録して保存する。つまり、薬剤投与前後の培養心筋細胞110の各動画像について評価対象画像データが生成される。   The evaluation target image data generation / recording unit 102 generates evaluation target image data based on the image signal 111 supplied from the imaging unit 101, and records and stores the generated evaluation target image data in, for example, an internal recording medium. . That is, evaluation target image data is generated for each moving image of the cultured cardiomyocytes 110 before and after drug administration.

また、薬剤評価装置300は、培養心筋細胞評価装置100の評価指標データ生成部103の代わりに、評価指標データ生成部303を有し、さらに、評価部104の代わりに評価部304を有する。   The drug evaluation device 300 includes an evaluation index data generation unit 303 instead of the evaluation index data generation unit 103 of the cultured cardiomyocyte evaluation device 100, and further includes an evaluation unit 304 instead of the evaluation unit 104.

評価指標データ生成部303は、評価対象画像データ生成記録部102から、評価対象画像データ112を取得する。評価指標データ生成部303は、取得した評価対象画像データ112を用いて評価指標データ113を生成し、それを評価部304に供給する。   The evaluation index data generation unit 303 acquires the evaluation target image data 112 from the evaluation target image data generation recording unit 102. The evaluation index data generation unit 303 generates evaluation index data 113 using the acquired evaluation target image data 112 and supplies it to the evaluation unit 304.

より具体的には、評価指標データ生成部303は、例えば培養心筋細胞110の動画像である評価対象画像データ112の各フレーム画像間において、そのフレーム画像の全領域を複数に分割した部分領域であるブロック毎に、評価対象(培養心筋細胞110)の動き検出を行う。評価指標データ生成部303は、その検出した各ブロックの動きを動きベクトルとして表し、その動きベクトルを評価指標データ113として評価部304に供給する。   More specifically, the evaluation index data generation unit 303 is a partial region obtained by dividing the entire region of the frame image into a plurality of portions between the frame images of the evaluation target image data 112 that is a moving image of the cultured cardiomyocytes 110, for example. The motion of the evaluation target (cultured cardiomyocytes 110) is detected for each block. The evaluation index data generation unit 303 represents the detected motion of each block as a motion vector, and supplies the motion vector as evaluation index data 113 to the evaluation unit 304.

評価部304は、供給された評価指標データ113を評価して、培養心筋細胞110の動きについての協同性の評価値114を算出し、出力する。   The evaluation unit 304 evaluates the supplied evaluation index data 113 to calculate and output a cooperative evaluation value 114 for the movement of the cultured cardiomyocytes 110.

より具体的には、評価部304は、例えば図21Aに示されるように、フレーム画像(観察領域)全体を複数に分割した部分領域を設定し、その領域間で動きベクトルの相関性を評価する。   More specifically, as illustrated in FIG. 21A, for example, the evaluation unit 304 sets a partial region obtained by dividing the entire frame image (observation region) into a plurality of regions, and evaluates the correlation of motion vectors between the regions. .

図21Aの例では、フレーム画像を4×4の部分領域に分割している(16分割)。この部分領域の大きさ(すなわち分割数)は任意であるが、動きベクトルを検出する際のブロックの整数倍であると演算処理が容易になる。   In the example of FIG. 21A, the frame image is divided into 4 × 4 partial areas (16 divisions). The size of the partial area (that is, the number of divisions) is arbitrary, but if it is an integral multiple of the block when detecting the motion vector, the arithmetic processing becomes easy.

ただし、極端に狭い領域内での相関関係は、観察領域(フレーム画像)全体における動きベクトルの相関性評価結果に大きな影響を与えない場合が多い。したがって、不要に演算量を増大させないように、部分領域の大きさ(分割数)は、フレーム画像の大きさ(解像度)、評価対象の動き方、評価基準(どの程度の精度が必要か)等の各種条件に応じて適切な大きさに設定するのが望ましい。   However, the correlation in an extremely narrow region often does not significantly affect the correlation evaluation result of motion vectors in the entire observation region (frame image). Therefore, the size of the partial area (number of divisions) is the size of the frame image (resolution), how to move the evaluation object, the evaluation criteria (how much accuracy is required), etc. so as not to increase the amount of calculation unnecessarily. It is desirable to set an appropriate size according to the various conditions.

一般的には、例えば図21Aに示されるような4×4分割程度が望ましい。また、一般的には、動きベクトルは、これより小さな単位で求められるので、評価部304は、各領域に含まれる動きベクトルの平均を求め、その平均をその領域の動きベクトルとする。   In general, for example, a 4 × 4 division as shown in FIG. 21A is desirable. In general, since the motion vector is obtained in a smaller unit, the evaluation unit 304 obtains the average of the motion vectors included in each region, and sets the average as the motion vector of the region.

評価部304は、図21Bに示されるように、各領域の動きベクトル(その領域内の動きベクトルの平均)の時間的変化(若しくは動き量の時間的変化)を求める。評価対象画像データ112は、動画像であるので、動きベクトルは、フレーム毎(サンプリング時間毎)に求められる。つまり、評価部304は、各領域の動きベクトルをフレーム毎(サンプリング時間毎)に求める。図21Bは、評価部304が算出した各領域の動きベクトル(の絶対値)の時間的変化をグラフで表したもの(つまり、拍動パターン)である。   As shown in FIG. 21B, the evaluation unit 304 obtains a temporal change (or a temporal change in the amount of motion) of the motion vector of each region (the average of the motion vectors in the region). Since the evaluation target image data 112 is a moving image, a motion vector is obtained for each frame (for each sampling time). That is, the evaluation unit 304 obtains a motion vector of each region for each frame (for each sampling time). FIG. 21B is a graph showing the temporal change of the motion vector (absolute value) of each region calculated by the evaluation unit 304 (that is, a pulsation pattern).

評価部304は、各領域間における相関を全ての領域間で評価し、図22に示されるような3Dプロットを得る。図22の各3Dプロットは、各領域間における特徴量の相関の強さを3次元空間に描画したものである。図22の3Dプロットにおいて、x、y軸は各領域(2領域の組み合わせ)を示し、z軸は領域間での動きベクトル(若しくはその動き量)の時間的変化の相関の強さを示す。相関係数Cは、完全相関を1とする以下の式(13)によって求められる。   The evaluation unit 304 evaluates the correlation between each region between all the regions, and obtains a 3D plot as shown in FIG. Each 3D plot in FIG. 22 is obtained by drawing the strength of correlation between feature amounts in each region in a three-dimensional space. In the 3D plot of FIG. 22, the x and y axes indicate each region (a combination of two regions), and the z axis indicates the strength of the correlation of the temporal change of the motion vector (or the amount of motion) between the regions. The correlation coefficient C is obtained by the following equation (13) where the complete correlation is 1.

Figure 2016027826
・・・(13)
Figure 2016027826
... (13)

ただし、(x,y)={(x、y)} (i=1,2,…,n)であり、xとyはそれぞれx軸方向の動き量とy軸方向の動き量を示し、iはサンプル番号(時刻)を示す。上線付きxと上線付きyは、それぞれ、データx={x}とy={y}の相加平均を示す。これは、各データの平均からのずれを表す、以下の式(14)および式(15)で示されるベクトルのなす角の余弦である。 However, (x, y) = {(x i , y i )} (i = 1, 2,..., N), and x and y represent the amount of motion in the x-axis direction and the amount of motion in the y-axis direction, respectively. I represents a sample number (time). The overlined x and the overlined y indicate the arithmetic mean of the data x = {x i } and y = {y i }, respectively. This is a cosine of an angle formed by vectors represented by the following formulas (14) and (15), which represents a deviation from the average of each data.

Figure 2016027826
・・・(14)
Figure 2016027826
・・・(15)
Figure 2016027826
(14)
Figure 2016027826
... (15)

図22において、左側の3Dプロットは、薬剤投与前の相関性を示しており、右側の3Dプロットは、薬剤投与後2時間経過後の相関性を示している。もちろん、どの時点の相関性を評価する(例えば3Dプロット化する)かは任意である。   In FIG. 22, the 3D plot on the left side shows the correlation before drug administration, and the 3D plot on the right side shows the correlation 2 hours after the drug administration. Of course, the correlation at which the correlation is evaluated (for example, 3D plotting) is arbitrary.

図22の例の場合、一番上の3Dプロットは、有機溶媒として使用されるジメチルスルホキシド(dimethyl sulfoxide))の投与前後の相関性を示している。また、上から2番目の3Dプロットは、アスピリン(aspirin(アセチルサリチル酸(acetylsalicylic acid)))の投与前後の相関性を示している。さらに、上から3番目の3Dプロットは、DL−ソタロール(dl-sotalol)の投与前後の相関性を示している。また、一番下の3Dプロットは、18−β−グリチルレチン酸(18-β-Glycyrrhetinic acid)の投与前後の相関性を示している。   In the example of FIG. 22, the top 3D plot shows the correlation before and after administration of dimethyl sulfoxide used as the organic solvent. The second 3D plot from the top shows the correlation before and after administration of aspirin (aspirin (acetylsalicylic acid)). Further, the third 3D plot from the top shows the correlation before and after administration of DL-sotalol. The bottom 3D plot shows the correlation before and after administration of 18-β-Glycyrrhetinic acid.

図22の3Dプロットに示されるように、ジメチルスルホキシドやアスピリンは、心筋細胞の拍動の協同性に大きな影響を与えない。これに対して、DL−ソタロールは、カリウムチャネルを阻害することが知られている。つまり、培養心筋細胞500にDL−ソタロールを投与すると弛緩過程で働くカリウムチャネル機能の変化によって弛緩過程が変化する。各拍動の波形がばらつくことにより、図22に示されるように、投与後、各領域の動きベクトルの相関性が低減する。また、18−β−グリチルレチン酸は、ギャップジャンクションを阻害することが知られており、図22に示されるように、投与後、各領域の動きベクトルの相関性が低減する。   As shown in the 3D plot of FIG. 22, dimethyl sulfoxide and aspirin do not significantly affect the cardiomyocyte pulsatility. In contrast, DL-sotalol is known to inhibit potassium channels. That is, when DL-sotalol is administered to cultured cardiomyocytes 500, the relaxation process changes due to a change in potassium channel function that works in the relaxation process. As shown in FIG. 22, the correlation between the motion vectors in each region is reduced after the administration as shown in FIG. In addition, 18-β-glycyrrhetinic acid is known to inhibit gap junction, and as shown in FIG. 22, the correlation of motion vectors in each region is reduced after administration.

このように、薬剤投与前後で、各領域の動きベクトルの相関性を評価することにより、評価部304は、その薬剤による心筋細胞の拍動への影響を容易に検出することができる。なお、以上のように、培養心筋細胞500の観察領域内において、部分領域間の動きベクトルの相関性、すなわち、細胞間の拍動の相関性を観察することにより、特定の細胞(特定の部分領域)の拍動の様子を観察するだけでは得られない情報を得ることができる。例えば、18−β−グリチルレチン酸を投与した場合、特定の細胞の拍動において弛緩の波形の大きな延長は発生しないが、上述したように細胞間(部分領域間)の相関性は、大きく変化する。したがって、特定の細胞の拍動の様子を観察する場合とは異なる指標で薬剤評価を行うことができる。なお、評価部304は、図22に示される3Dプロットのように画像化したものを、評価値114としてユーザに提供するようにしてもよいし、相関性を数値化し、定量的に行った評価結果を評価値114としてもよい。   Thus, by evaluating the correlation between the motion vectors in each region before and after the drug administration, the evaluation unit 304 can easily detect the influence of the drug on the pulsation of the cardiomyocytes. As described above, by observing the correlation of motion vectors between partial areas, that is, the correlation of pulsations between cells within the observation area of cultured cardiomyocytes 500, a specific cell (specific part Information that cannot be obtained simply by observing the state of the pulsation in the region) can be obtained. For example, when 18-β-glycyrrhetinic acid is administered, a large extension of the relaxation waveform does not occur in the pulsation of a specific cell, but the correlation between cells (between partial regions) varies greatly as described above. . Therefore, drug evaluation can be performed with an index different from that for observing the state of pulsation of a specific cell. Note that the evaluation unit 304 may provide the user with an image as in the 3D plot shown in FIG. 22 as the evaluation value 114, or numerically evaluate the correlation and perform the evaluation quantitatively. The result may be the evaluation value 114.

なお、もちろん、図22に示される3Dプロットは画像化の一例であり、例えば、折れ線グラフ、棒グラフ、分布図、模式図等、任意の画像により各領域の動きベクトルの相関性を表現するようにしてもよい。また、評価する薬剤は、任意であり、上述した4種類の薬剤以外であってもよい。   Of course, the 3D plot shown in FIG. 22 is an example of imaging. For example, the correlation of motion vectors in each region is expressed by an arbitrary image such as a line graph, a bar graph, a distribution diagram, and a schematic diagram. May be. Moreover, the chemical | medical agent to evaluate is arbitrary and may be other than four types of chemical | medical agents mentioned above.

以下に各部の詳細について説明する。   Details of each part will be described below.

[評価指標データ生成部]
図23は、評価指標データ生成部303の主な構成例を示すブロック図である。図23に示されるように、評価指標データ生成部303は、動き検出部121および動き検出データ格納部122を有する。つまり、評価指標データ生成部303は、動き検出データ(動きベクトル)を評価指標データ113として評価部304に供給する。
[Evaluation index data generator]
FIG. 23 is a block diagram illustrating a main configuration example of the evaluation index data generation unit 303. As illustrated in FIG. 23, the evaluation index data generation unit 303 includes a motion detection unit 121 and a motion detection data storage unit 122. That is, the evaluation index data generation unit 303 supplies the motion detection data (motion vector) to the evaluation unit 304 as the evaluation index data 113.

[評価部]
図24は、評価部304の主な構成例を示すブロック図である。図24に示されるように、評価部304は、動きベクトル取得部341、領域特徴量算出部342、相関係数算出部343、相関評価部344、表示部345、および出力部346を有する。
[Evaluation Department]
FIG. 24 is a block diagram illustrating a main configuration example of the evaluation unit 304. As illustrated in FIG. 24, the evaluation unit 304 includes a motion vector acquisition unit 341, a region feature amount calculation unit 342, a correlation coefficient calculation unit 343, a correlation evaluation unit 344, a display unit 345, and an output unit 346.

動きベクトル取得部341は、評価指標データ生成部303(動き検出データ格納部122)から、所望の動きベクトル(例えばユーザが相関性を評価すると指示した動画像に対応する動きベクトル)を評価指標データ113として取得する。動きベクトル取得部341は、取得した動きベクトルを領域特徴量算出部342に供給する。   The motion vector acquisition unit 341 receives, from the evaluation index data generation unit 303 (motion detection data storage unit 122), a desired motion vector (for example, a motion vector corresponding to a moving image instructed to evaluate the correlation) by the evaluation index data. Obtained as 113. The motion vector acquisition unit 341 supplies the acquired motion vector to the region feature amount calculation unit 342.

領域特徴量算出部342は、上述した動きベクトルの相関性を評価するための部分領域の動きベクトル(その領域内の動きベクトルの平均値)を算出し、その動きベクトルの平均値(若しくはその動き量)の時間的変化を、その領域の特徴量とする。領域特徴量算出部342は、各領域についてこのような特徴量を算出する。なお、各領域の特徴量は、各領域の動き(若しくはその動き量)の時間的変化を示すパラメータであればよく、上述した領域内の動きベクトルの平均値以外であってもよい。例えば、領域内の代表位置の動きベクトル(若しくはその動き量)の時間的変化を、その領域の特徴量としてもよいし、領域内で最大値をとる動きベクトル(若しくはその動き量)の時間的変化を、その領域の特徴量としてもよい。もちろん、領域内で中間値をとる動きベクトル(若しくはその動き量)の時間的変化を、その領域の特徴量としてもよい。もちろんこれら以外のパラメータであってもよい。領域特徴量算出部342は、算出した各部分領域の特徴量を相関係数算出部343に供給する。   The region feature amount calculation unit 342 calculates a motion vector (average value of motion vectors in the region) for evaluating the correlation of the motion vectors described above, and calculates the average value of the motion vectors (or the motion thereof). (Time) is defined as a feature amount of the region. The region feature amount calculation unit 342 calculates such a feature amount for each region. Note that the feature amount of each region may be a parameter indicating a temporal change in the motion (or motion amount) of each region, and may be other than the average value of the motion vectors in the region described above. For example, the temporal change in the motion vector (or the amount of motion) of the representative position in the region may be used as the feature amount of the region, or the temporal motion of the motion vector (or the amount of motion) that takes the maximum value in the region. The change may be a feature amount of the area. Of course, the temporal change of the motion vector (or the amount of motion) taking an intermediate value in the region may be used as the feature amount of the region. Of course, other parameters may be used. The region feature amount calculation unit 342 supplies the calculated feature amounts of the partial regions to the correlation coefficient calculation unit 343.

相関係数算出部343は、部分領域間の特徴量の相関係数Cを、例えば上述した式(13)を用いて算出する。相関係数算出部343は、2つの部分領域の全ての組み合わせについて(全ての部分領域対について)、特徴量の相関係数を求める。もちろん、一部の部分領域対についてのみ、特徴量の相関係数を求めるようにしてもよい。また、この特徴量の相関係数の算出方法は任意であり、相関係数算出部343が、上述した式(13)以外の演算により相関係数を求めるようにしてもよい。   The correlation coefficient calculation unit 343 calculates the correlation coefficient C of the feature amount between the partial areas using, for example, the above-described equation (13). The correlation coefficient calculation unit 343 calculates the correlation coefficient of the feature amount for all combinations of two partial areas (for all partial area pairs). Of course, the correlation coefficient of the feature amount may be obtained only for some partial region pairs. The method for calculating the correlation coefficient of the feature amount is arbitrary, and the correlation coefficient calculation unit 343 may obtain the correlation coefficient by a calculation other than the above-described equation (13).

相関係数算出部343は、算出した相関係数を、表示部345に供給して表示させたり、出力部346に供給して他の装置に供給させたりする。また、相関係数算出部343は、算出した相関係数を、相関評価部344に供給する。   The correlation coefficient calculation unit 343 supplies the calculated correlation coefficient to the display unit 345 for display, or supplies the calculated correlation coefficient to the output unit 346 for supply to another device. Further, the correlation coefficient calculation unit 343 supplies the calculated correlation coefficient to the correlation evaluation unit 344.

相関評価部344は、供給された相関係数の値を定量的に評価する。例えば、相関評価部344は、閾値を用いて相関係数が低減したか否かを判定する。相関評価部344は、その評価結果を、表示部345に供給して表示させたり、出力部346に供給して他の装置に供給させたりする。   The correlation evaluation unit 344 quantitatively evaluates the supplied correlation coefficient value. For example, the correlation evaluation unit 344 determines whether the correlation coefficient has been reduced using a threshold value. The correlation evaluation unit 344 supplies the evaluation result to the display unit 345 for display, or supplies it to the output unit 346 for supply to another device.

表示部345は、例えばモニタ等の表示デバイスを有し、相関係数算出部343若しくは相関評価部344から供給されるデータを画像化し、その画像を表示デバイスに表示する。例えば、表示部345は、相関係数算出部343により算出された各領域間の相関の強さを、3次元空間に描画する3Dプロットとして画像化し、表示する。また、例えば、表示部345は、相関評価部344から供給される評価結果を画像化し、表示する。   The display unit 345 includes a display device such as a monitor, for example, converts the data supplied from the correlation coefficient calculation unit 343 or the correlation evaluation unit 344 into an image, and displays the image on the display device. For example, the display unit 345 images and displays the correlation strength between the regions calculated by the correlation coefficient calculation unit 343 as a 3D plot drawn in a three-dimensional space. Further, for example, the display unit 345 images and displays the evaluation result supplied from the correlation evaluation unit 344.

出力部346は、例えば外部端子等のインタフェースを有し、相関係数算出部343若しくは相関評価部344から供給されるデータを外部の装置やネットワーク等に出力する。   The output unit 346 has an interface such as an external terminal, for example, and outputs data supplied from the correlation coefficient calculation unit 343 or the correlation evaluation unit 344 to an external device or network.

以上のように、評価部304が部分領域間で動きベクトル(若しくはその動き量)の時間的変化の相関係数を求めることにより、薬剤評価装置300は、薬剤投与による心筋細胞の拍動への影響を、容易かつ非侵襲に評価することができる。   As described above, the evaluation unit 304 obtains the correlation coefficient of the temporal change of the motion vector (or the amount of motion) between the partial areas, so that the drug evaluation device 300 can correct the pulsation of the cardiomyocytes by the drug administration. The effect can be evaluated easily and non-invasively.

[評価処理の流れ]
次に、図25のフローチャートを参照して、薬剤評価装置300により実行される評価処理の流れの例を説明する。
[Flow of evaluation process]
Next, an example of the flow of evaluation processing executed by the drug evaluation device 300 will be described with reference to the flowchart of FIG.

評価処理が開始されると、薬剤評価装置300の撮像部101は、ステップS301において、評価対象を撮像する。ステップS302において、評価対象画像データ生成記録部102は、ステップS301の撮像により得られた画像信号から評価対象画像データを生成する。   When the evaluation process is started, the imaging unit 101 of the medicine evaluation apparatus 300 images the evaluation target in step S301. In step S302, the evaluation target image data generation / recording unit 102 generates evaluation target image data from the image signal obtained by the imaging in step S301.

ステップS303において、評価指標データ生成部303は、ステップS302において生成された評価対象画像データを用いて評価指標データを生成する。ステップS304において、評価部304は、ステップS303において生成された評価指標データを用いて、薬剤投与前後の培養心筋細胞110の拍動の部分領域間の相関性(協同性)を観察することにより、薬剤の影響を評価する。   In step S303, the evaluation index data generation unit 303 generates evaluation index data using the evaluation target image data generated in step S302. In step S304, the evaluation unit 304 uses the evaluation index data generated in step S303 to observe the correlation (cooperation) between partial regions of pulsation of the cultured cardiomyocytes 110 before and after drug administration. Evaluate drug effects.

ステップS305において、評価部304の出力部346は、ステップS304において算出された評価値を薬剤評価装置300の外部に出力し、評価処理を終了する。なお、ステップS305において、出力部346の出力の代わりに、上述したように、表示部345が評価値を画像化し、その画像を表示デバイスに表示するようにしてもよい。また、上述したように、表示部345が、ステップS304の処理において算出される相関係数群を画像化し、表示デバイスに表示するようにしてもよいし、出力部346が、その相関係数群を薬剤評価装置300の外部に出力するようにしてもよい。   In step S305, the output unit 346 of the evaluation unit 304 outputs the evaluation value calculated in step S304 to the outside of the drug evaluation device 300, and ends the evaluation process. In step S305, instead of the output of the output unit 346, as described above, the display unit 345 may image the evaluation value and display the image on the display device. Further, as described above, the display unit 345 may image the correlation coefficient group calculated in the process of step S304 and display it on the display device, or the output unit 346 may display the correlation coefficient group. May be output to the outside of the medicine evaluation apparatus 300.

[評価指標データ生成処理の流れ]
次に、図25のステップS303において実行される評価指標データ生成処理の流れの例を、図26のフローチャートを参照して説明する。
[Flow of evaluation index data generation processing]
Next, an example of the flow of the evaluation index data generation process executed in step S303 in FIG. 25 will be described with reference to the flowchart in FIG.

評価指標データ生成処理が開始されると、評価指標データ生成部303の動き検出部121は、ステップS321において、評価対象の動きをブロック毎に検出し、動きベクトルを生成する。ステップS322において、動き検出データ格納部122は、ステップS321において生成された各ブロックの動きベクトルを記憶する。   When the evaluation index data generation process is started, the motion detection unit 121 of the evaluation index data generation unit 303 detects a motion to be evaluated for each block and generates a motion vector in step S321. In step S322, the motion detection data storage unit 122 stores the motion vector of each block generated in step S321.

ステップS323において、動き検出部121は、予め定められた所定の期間(評価区間)、動き検出を行ったか否かを判定する。所定の評価区間において、動き検出を行っていないフレーム画像が存在すると判定された場合、動き検出部121は、処理をステップS321に戻し、新たな処理対象フレーム画像に対して動き検出を繰り返す。   In step S323, the motion detection unit 121 determines whether motion detection has been performed for a predetermined period (evaluation interval). If it is determined that there is a frame image for which motion detection is not performed in the predetermined evaluation section, the motion detection unit 121 returns the process to step S321 and repeats motion detection for a new processing target frame image.

また、ステップS323において、所定の評価区間において処理対象とする全てのフレーム画像において動き検出を行ったと判定された場合、動き検出部121は、評価指標データ生成処理を終了し、処理を図25に戻し、ステップS304以降の処理を実行させる。   If it is determined in step S323 that motion detection has been performed on all the frame images to be processed in the predetermined evaluation section, the motion detection unit 121 ends the evaluation index data generation processing, and the processing is illustrated in FIG. The process after step S304 is executed.

[影響評価処理の流れ]
次に、図27のフローチャートを参照して、図25のステップS304において実行される影響評価処理の流れの例を説明する。
[Flow of impact assessment processing]
Next, an example of the flow of the impact evaluation process executed in step S304 in FIG. 25 will be described with reference to the flowchart in FIG.

影響評価処理が開始されると、評価部304の動きベクトル取得部341は、ステップS341において、動き検出データ格納部122から所望の動きベクトルを取得する。   When the influence evaluation process is started, the motion vector acquisition unit 341 of the evaluation unit 304 acquires a desired motion vector from the motion detection data storage unit 122 in step S341.

ステップS342において、領域特徴量算出部342は、ステップS341において取得した動きベクトルを用いて、領域毎の特徴量を算出する。ステップS343において、相関係数算出部343は、ステップS342において算出された特徴量についての領域間の相関係数を算出する。   In step S342, the region feature amount calculation unit 342 calculates a feature amount for each region using the motion vector acquired in step S341. In step S343, the correlation coefficient calculation unit 343 calculates an inter-region correlation coefficient for the feature amount calculated in step S342.

ステップS344において、相関評価部344は、ステップS343において算出された相関係数を評価することにより、領域間の協同性(拍動の相関性)を評価する。ステップS344の処理が終了すると、相関評価部344は、影響評価処理を終了し、処理を図25に戻し、ステップS305の処理を実行させる。   In step S344, the correlation evaluation unit 344 evaluates cooperation between regions (correlation of pulsation) by evaluating the correlation coefficient calculated in step S343. When the process of step S344 ends, the correlation evaluation unit 344 ends the impact evaluation process, returns the process to FIG. 25, and executes the process of step S305.

以上のように、評価部304が部分領域間で動きベクトル(若しくはその動き量)の時間的変化の相関係数を求めることにより、薬剤評価装置300は、薬剤投与による心筋細胞の拍動への影響を、容易に評価することができる。この方法は、特殊な培養皿や蛍光試薬を使わないため、簡便、非侵襲、安価に評価が可能であり、また自動化にも好適である。また、この方法の場合、観察領域は、例えば0.6mm平方程度と比較的狭い範囲でよく、少ない細胞数と少ない試薬で試験が可能である。また、一般的に市販されている高密度の培養プレート(1536穴プレート(1.7mm直径/1well)や384穴プレート(3.6mm直径/1well)によっても十分に評価可能であり、創薬における最初のスクリーニングにも好適である。本技術は、さらに、培養心筋細胞110を観察することにより評価可能なものであればどのようなものを評価する場合にも適用することができる。   As described above, the evaluation unit 304 obtains the correlation coefficient of the temporal change of the motion vector (or the amount of motion) between the partial areas, so that the drug evaluation device 300 can correct the pulsation of the cardiomyocytes by the drug administration. The impact can be easily evaluated. Since this method does not use a special culture dish or fluorescent reagent, it can be evaluated simply, non-invasively and inexpensively, and is also suitable for automation. In this method, the observation area may be a relatively narrow range, for example, about 0.6 mm square, and the test can be performed with a small number of cells and a small reagent. In addition, it can be sufficiently evaluated by a commercially available high-density culture plate (1536-well plate (1.7 mm diameter / 1 well) and 384-well plate (3.6 mm diameter / 1 well). This technique is also suitable for initial screening, and can be applied to the evaluation of anything that can be evaluated by observing cultured cardiomyocytes 110.

<4.第4の実施の形態>
[パーソナルコンピュータ]
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。この場合、例えば、図28に示されるようなパーソナルコンピュータとして構成されるようにしてもよい。
<4. Fourth Embodiment>
[Personal computer]
The series of processes described above can be executed by hardware or can be executed by software. In this case, for example, a personal computer as shown in FIG. 28 may be configured.

図28において、パーソナルコンピュータ1500のCPU(Central Processing Unit)1501は、ROM(Read Only Memory)1502に記憶されているプログラム、または記憶部1513からRAM(Random Access Memory)1503にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM1503にはまた、CPU1501が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。   In FIG. 28, a CPU (Central Processing Unit) 1501 of the personal computer 1500 performs various processes according to a program stored in a ROM (Read Only Memory) 1502 or a program loaded from a storage unit 1513 to a RAM (Random Access Memory) 1503. Execute the process. The RAM 1503 also appropriately stores data necessary for the CPU 1501 to execute various processes.

CPU1501、ROM1502、およびRAM1503は、バス1504を介して相互に接続されている。このバス1504にはまた、入出力インタフェース1510も接続されている。   The CPU 1501, ROM 1502, and RAM 1503 are connected to each other via a bus 1504. An input / output interface 1510 is also connected to the bus 1504.

入出力インタフェース1510には、キーボード、マウスなどよりなる入力部1511、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部1512、ハードディスクなどより構成される記憶部1513、モデムなどより構成される通信部1514が接続されている。通信部1514は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。   The input / output interface 1510 includes an input unit 1511 including a keyboard and a mouse, a display including a CRT (Cathode Ray Tube) and an LCD (Liquid Crystal Display), an output unit 1512 including a speaker, and a hard disk. A communication unit 1514 including a storage unit 1513 and a modem is connected. The communication unit 1514 performs communication processing via a network including the Internet.

入出力インタフェース1510にはまた、必要に応じてドライブ1515が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア1521が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部1513にインストールされる。   A drive 1515 is connected to the input / output interface 1510 as necessary, and a removable medium 1521 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory is appropriately mounted, and a computer program read from them is loaded. It is installed in the storage unit 1513 as necessary.

上述した一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。   When the above-described series of processing is executed by software, a program constituting the software is installed from a network or a recording medium.

この記録媒体は、例えば、図28に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク(フレキシブルディスクを含む)、光ディスク(CD-ROM(Compact Disc - Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)を含む)、光磁気ディスク(MD(Mini Disc)を含む)、若しくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア1521により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM1502や、記憶部1513に含まれるハードディスクなどで構成される。   For example, as shown in FIG. 28, this recording medium is distributed to distribute a program to a user separately from the apparatus main body, and includes a magnetic disk (including a flexible disk) on which a program is recorded, an optical disk ( It is simply composed of removable media 1521 made of CD-ROM (compact disc-read only memory), DVD (including digital versatile disc), magneto-optical disc (including MD (mini disc)), or semiconductor memory. Rather, it is composed of a ROM 1502 on which a program is recorded and a hard disk included in the storage unit 1513, which is distributed to the user in a state of being incorporated in the apparatus main body in advance.

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。   The program executed by the computer may be a program that is processed in time series in the order described in this specification, or in parallel or at a necessary timing such as when a call is made. It may be a program for processing.

また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。   Further, in the present specification, the step of describing the program recorded on the recording medium is not limited to the processing performed in chronological order according to the described order, but may be performed in parallel or It also includes processes that are executed individually.

また、本明細書において、システムとは、複数のデバイス(装置)により構成される装置全体を表すものである。   Further, in this specification, the system represents the entire apparatus composed of a plurality of devices (apparatuses).

また、以上において、1つの装置(または処理部)として説明した構成を分割し、複数の装置(または処理部)として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置(または処理部)として説明した構成をまとめて1つの装置(または処理部)として構成されるようにしてもよい。また、各装置(または各処理部)の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置(または処理部)の構成の一部を他の装置(または他の処理部)の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本技術は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。   In addition, in the above description, the configuration described as one device (or processing unit) may be divided and configured as a plurality of devices (or processing units). Conversely, the configurations described above as a plurality of devices (or processing units) may be combined into a single device (or processing unit). Of course, a configuration other than that described above may be added to the configuration of each device (or each processing unit). Furthermore, if the configuration and operation of the entire system are substantially the same, a part of the configuration of a certain device (or processing unit) may be included in the configuration of another device (or other processing unit). . That is, the present technology is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present technology.

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1) 評価対象の画像を用いて前記評価対象の動きを検出する動き検出部と、
前記動き検出部により検出された前記評価対象の動きを示す動きベクトルを用いて、前記評価対象の複数個所における動き量の時間的変化の相関を算出する相関算出部と、
前記相関算出部により算出された前記相関を用いて、前記評価対象の動きの協同性を評価する評価値を算出する評価値算出部と
を備える画像処理装置。
(2) 前記動き検出部は、前記評価対象の画像の全領域を複数の部分領域に分割し、各部分領域について、前記動きを検出し、
前記相関算出部は、前記動き検出部により前記部分領域毎に求められた前記動きベクトルを用いて、前記部分領域間の前記相関を算出し、
前記評価値算出部は、前記相関算出部により算出された前記部分領域間の前記相関を用いて前記評価値を算出する
前記(1)に記載の画像処理装置。
(3) 前記評価値算出部は、
前記相関算出部により算出された前記部分領域間の前記相関を所定の関数で正規化する相関正規化部と、
前記相関算出部により算出された各部分領域間の前記相関の時間方向の分散を算出する分散算出部と、
前記分散算出部により算出された前記分散を所定の関数で正規化する分散正規化部と、
前記相関正規化部により正規化された前記部分領域間の前記相関と、前記分散正規化部により正規化された前記分散との積の、前記評価対象の画像全体の平均値を前記評価値として算出する平均値評価値算出部と
をさらに備える前記(2)に記載の画像処理装置。
(4) 前記評価値算出部は、
前記相関算出部により算出された前記部分領域間の前記相関を所定の関数で正規化する相関正規化部と、
前記相関算出部により算出された各部分領域間の前記相関の時間方向の分散を算出する分散算出部と、
前記分散算出部により算出された前記分散を所定の関数で正規化する分散正規化部と、
前記相関正規化部により正規化された前記部分領域間の前記相関と、前記分散正規化部により正規化された前記分散との積の総数に対する、予め定められた所定の閾値より大きい値をもつ前記積の数の割合を前記評価値として算出する平均値評価値算出部と
をさらに備える前記(2)または(3)に記載の画像処理装置。
(5) 前記評価値算出部は、
前記相関算出部により算出された前記部分領域間の前記相関の、予め定められた理想的な時間的推移である理想推移と、前記動き検出部により検出された時間的推移である測定推移との差分を求める距離算出部と、
前記距離算出部により算出された前記差分を所定の関数で正規化する正規化部と、
前記正規化部により正規化された前記差分の平均値を前記評価値として算出する差分平均値算出部と
をさらに備える前記(2)乃至(4)のいずれかに記載の画像処理装置。
(6) 前記評価値算出部は、
前記相関算出部により算出された前記部分領域間の前記相関の、予め定められた理想的な時間的推移である理想推移と、前記動き検出部により検出された時間的推移である測定推移との差分を求める距離算出部と、
前記距離算出部により算出された前記差分を所定の関数で正規化する正規化部と、
前記正規化部により正規化された前記差分の平均値の総数に対する、予め定められた所定の閾値より大きい値をもつ前記平均値の数の割合を前記評価値として算出する平均値評価値算出部と
をさらに備える前記(2)乃至(5)のいずれかに記載の画像処理装置。
(7) 前記相関算出部は、前記部分領域間の前記相関を、一部若しくは全部の部分領域対について算出し、
前記評価値算出部は、前記相関算出部により算出された各部分領域対の前記相関の強さを、3次元空間に描画する3Dプロットとして画像化し、表示する
前記(2)乃至(6)のいずれかに記載の画像処理装置。
(8) 前記評価値算出部は、前記協同性が高いほど値が大きくなるように、前記評価値を算出する
前記(1)乃至(7)のいずれかに記載の画像処理装置。
(9) 前記評価値算出部は、前記協同性が低いほど値が小さくなるように、前記評価値を算出する
前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の画像処理装置。
(10) 前記評価対象を撮像し、前記評価対象の画像を得る撮像部をさらに備え、
前記動き検出部は、前記撮像部により得られた前記評価対象の画像を用いて前記評価対象の動きを検出する
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の画像処理装置。
(11) 前記相関算出部は、前記評価対象の複数個所における動き量の時間的変化の相関の算出を、複数回繰り返す
前記(1)乃至(10)のいずれかに記載の画像処理装置。
(12) 前記評価対象は、自発的に動く細胞である
前記(1)乃至(11)のいずれかに記載の画像処理装置。
(13) 前記評価対象は、生体より採取した細胞を培養して生成した培養細胞である
前記(1)乃至(12)のいずれかに記載の画像処理装置。
(14) 画像処理装置の動き検出部が、評価対象の画像を用いて前記評価対象の動きを検出し、
前記画像処理装置の相関算出部が、検出された前記評価対象の動きを示す動きベクトルを用いて、前記評価対象の複数個所における動き量の時間的変化の相関を算出し、
前記画像処理装置の評価値算出部が、算出された前記相関を用いて、前記評価対象の動きの協同性を評価する評価値を算出する
画像処理方法。
(15) コンピュータを、
評価対象の画像を用いて前記評価対象の動きを検出する動き検出部、
検出された前記評価対象の動きを示す動きベクトルを用いて、前記評価対象の複数個所における動き量の時間的変化の相関を算出する相関算出部、
算出された前記相関を用いて、前記評価対象の動きの協同性を評価する評価値を算出する評価値算出部
として機能させるためのプログラム。
In addition, this technique can also take the following structures.
(1) a motion detector that detects a motion of the evaluation object using an image of the evaluation object;
A correlation calculation unit that calculates a correlation of temporal changes in the amount of motion at a plurality of locations of the evaluation target, using a motion vector indicating the motion of the evaluation target detected by the motion detection unit;
An image processing apparatus comprising: an evaluation value calculating unit that calculates an evaluation value for evaluating cooperativity of the movement of the evaluation object using the correlation calculated by the correlation calculating unit.
(2) The motion detection unit divides the entire region of the evaluation target image into a plurality of partial regions, detects the motion for each partial region,
The correlation calculation unit calculates the correlation between the partial regions using the motion vector obtained for each partial region by the motion detection unit,
The image processing apparatus according to (1), wherein the evaluation value calculation unit calculates the evaluation value using the correlation between the partial areas calculated by the correlation calculation unit.
(3) The evaluation value calculation unit includes:
A correlation normalization unit that normalizes the correlation between the partial regions calculated by the correlation calculation unit with a predetermined function;
A variance calculation unit that calculates variance in the time direction of the correlation between the partial areas calculated by the correlation calculation unit;
A variance normalization unit that normalizes the variance calculated by the variance calculation unit with a predetermined function;
The average value of the entire evaluation target image of the product of the correlation between the partial regions normalized by the correlation normalization unit and the variance normalized by the variance normalization unit is used as the evaluation value. The image processing apparatus according to (2), further comprising: an average value evaluation value calculation unit to calculate.
(4) The evaluation value calculation unit includes:
A correlation normalization unit that normalizes the correlation between the partial regions calculated by the correlation calculation unit with a predetermined function;
A variance calculation unit that calculates variance in the time direction of the correlation between the partial areas calculated by the correlation calculation unit;
A variance normalization unit that normalizes the variance calculated by the variance calculation unit with a predetermined function;
It has a value larger than a predetermined threshold for the total number of products of the correlation between the partial areas normalized by the correlation normalization unit and the variance normalized by the variance normalization unit The image processing apparatus according to (2) or (3), further including: an average value evaluation value calculation unit that calculates a ratio of the number of products as the evaluation value.
(5) The evaluation value calculation unit
An ideal transition that is a predetermined ideal temporal transition of the correlation between the partial regions calculated by the correlation calculating section and a measurement transition that is a temporal transition detected by the motion detecting section. A distance calculation unit for obtaining a difference;
A normalization unit that normalizes the difference calculated by the distance calculation unit with a predetermined function;
The image processing apparatus according to any one of (2) to (4), further including: a difference average value calculation unit that calculates an average value of the differences normalized by the normalization unit as the evaluation value.
(6) The evaluation value calculation unit
An ideal transition that is a predetermined ideal temporal transition of the correlation between the partial regions calculated by the correlation calculating section and a measurement transition that is a temporal transition detected by the motion detecting section. A distance calculation unit for obtaining a difference;
A normalization unit that normalizes the difference calculated by the distance calculation unit with a predetermined function;
An average value evaluation value calculation unit that calculates, as the evaluation value, a ratio of the number of average values having a value larger than a predetermined threshold with respect to the total number of average values of the differences normalized by the normalization unit The image processing apparatus according to any one of (2) to (5), further including:
(7) The correlation calculation unit calculates the correlation between the partial areas for a part or all of the partial area pairs,
The evaluation value calculation unit images and displays the correlation strength of each partial region pair calculated by the correlation calculation unit as a 3D plot to be drawn in a three-dimensional space. (2) to (6) The image processing apparatus according to any one of the above.
(8) The image processing device according to any one of (1) to (7), wherein the evaluation value calculation unit calculates the evaluation value so that the value increases as the cooperation increases.
(9) The image processing apparatus according to any one of (1) to (8), wherein the evaluation value calculation unit calculates the evaluation value so that the value decreases as the cooperativity decreases.
(10) It further includes an imaging unit that images the evaluation object and obtains an image of the evaluation object,
The image processing apparatus according to any one of (1) to (9), wherein the motion detection unit detects a motion of the evaluation target using the image of the evaluation target obtained by the imaging unit.
(11) The image processing device according to any one of (1) to (10), wherein the correlation calculation unit repeats the calculation of the correlation of the temporal change in the motion amount at a plurality of locations to be evaluated a plurality of times.
(12) The image processing device according to any one of (1) to (11), wherein the evaluation target is a cell that moves spontaneously.
(13) The image processing apparatus according to any one of (1) to (12), wherein the evaluation target is a cultured cell generated by culturing a cell collected from a living body.
(14) The motion detection unit of the image processing device detects the motion of the evaluation target using the evaluation target image,
The correlation calculation unit of the image processing device calculates a correlation of temporal changes in the amount of motion at a plurality of locations of the evaluation target using a motion vector indicating the detected motion of the evaluation target,
An image processing method, wherein an evaluation value calculation unit of the image processing apparatus calculates an evaluation value for evaluating cooperativity of the movement of the evaluation object, using the calculated correlation.
(15) Connect the computer
A motion detector that detects the motion of the evaluation object using an image of the evaluation object;
A correlation calculation unit that calculates a correlation of temporal changes in motion amounts at a plurality of locations of the evaluation target, using a detected motion vector indicating the motion of the evaluation target;
The program for functioning as an evaluation value calculation part which calculates the evaluation value which evaluates the cooperativity of the movement of the said evaluation object using the calculated said correlation.

100 培養心筋細胞評価装置, 101 撮像部, 102 評価対象画像データ生成記録部, 103 評価指標データ生成部, 104 評価部, 121 動き算出部, 122 動き検出データ格納部, 123 相関算出部, 124 相関データ履歴格納メモリ, 141 フレームメモリ, 142 動きベクトル算出部, 201 ブロック間相関係数算出部, 202 相関係数記憶部, 203 平均値算出部, 221 相関係数正規化部, 222 分散算出部, 223 分散正規化部, 224 評価値算出部, 241 距離算出部, 242 距離正規化部, 243 評価値算出部, 300 薬剤評価装置, 303 評価指標データ生成部, 304 評価部, 341 動きベクトル取得部, 342 領域特徴量算出部, 343 相関係数算出部343, 344 相関評価部, 345 表示部, 346 出力部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Cultured-cardiomyocyte evaluation apparatus, 101 Imaging part, 102 Evaluation object image data production | generation recording part, 103 Evaluation index data generation part, 104 Evaluation part, 121 Motion calculation part, 122 Motion detection data storage part, 123 Correlation calculation part, 124 Correlation Data history storage memory, 141 frame memory, 142 motion vector calculation unit, 201 inter-block correlation coefficient calculation unit, 202 correlation coefficient storage unit, 203 average value calculation unit, 221 correlation coefficient normalization unit, 222 variance calculation unit, 223 dispersion normalization unit, 224 evaluation value calculation unit, 241 distance calculation unit, 242 distance normalization unit, 243 evaluation value calculation unit, 300 drug evaluation device, 303 evaluation index data generation unit, 304 evaluation unit, 341 motion vector acquisition unit , 342 region feature amount calculation unit, 343 Correlation coefficient calculation unit 343, 344 Correlation evaluation unit, 345 display unit, 346 output unit

Claims (19)

生体から採取された評価対象の画像を構成する複数の部分領域に対して算出された前記評価対象の動きを示す動き情報を用いて、前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関を一部若しくは全部の部分領域対について算出し、算出された各部分領域対の前記相関を示す相関情報を画像化し表示するよう制御する制御部
を有する画像処理装置。
By using the motion information indicating the motion of the evaluation target calculated for a plurality of partial regions constituting the evaluation target image collected from the living body, the correlation of the temporal change of the motion information between the partial regions is unified. An image processing apparatus comprising: a control unit configured to calculate a part or all of the partial region pairs and to control and display the correlation information indicating the correlation of the calculated partial region pairs.
前記評価対象を撮像し、前記評価対象の画像を得る撮像部をさらに有し、
前記制御部は、前記撮像部により得られた前記評価対象の画像における前記評価対象の動きを示す動き情報を用いて、前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関を算出する
請求項1に記載の画像処理装置。
It further includes an imaging unit that images the evaluation object and obtains an image of the evaluation object,
The control unit calculates a correlation of temporal changes in the motion information between the partial areas using motion information indicating the motion of the evaluation target in the evaluation target image obtained by the imaging unit. An image processing apparatus according to 1.
前記制御部は、前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関の算出を、複数回繰り返す
請求項1または請求項2に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the control unit repeats the calculation of the correlation of the temporal change in the motion information between the partial areas a plurality of times.
前記評価対象は、自発的に動く細胞である
請求項1乃至請求項3のいずれか記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the evaluation target is a cell that moves spontaneously.
前記評価対象は、生体より採取した細胞を培養して生成した培養細胞である
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the evaluation target is a cultured cell generated by culturing a cell collected from a living body.
前記制御部は、各部分領域対の前記相関の強さを色の違いで表すように前記相関情報を画像化する
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the control unit images the correlation information so that the strength of the correlation of each partial region pair is represented by a color difference.
前記評価対象は、心筋細胞である
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the evaluation target is a cardiomyocyte.
前記制御部は、前記相関情報を、3次元空間に描画した3Dプロットとして画像化し表示するよう制御する
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the correlation information to be imaged and displayed as a 3D plot drawn in a three-dimensional space.
前記制御部は、前記相関情報を、折れ線グラフ、棒グラフ、分布図、若しくは模式図として画像化し表示するよう制御する
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the correlation information to be imaged and displayed as a line graph, a bar graph, a distribution diagram, or a schematic diagram.
生体から採取された評価対象の画像を構成する複数の部分領域に対して算出された前記評価対象の動きを示す動き情報を用いて、前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関を一部若しくは全部の部分領域対について算出し、
算出された各部分領域対の前記相関を示す相関情報を画像化し表示するよう制御する
画像処理方法。
By using the motion information indicating the motion of the evaluation target calculated for a plurality of partial regions constituting the evaluation target image collected from the living body, the correlation of the temporal change of the motion information between the partial regions is unified. Calculate for partial or all partial region pairs,
An image processing method for controlling to display correlation information indicating the correlation of each calculated partial region pair as an image.
前記評価対象が撮像されて得られた前記評価対象の画像における前記評価対象の動きを示す動き情報を用いて、前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関を算出する
請求項10に記載の画像処理方法。
The correlation of temporal change of motion information between the partial areas is calculated using motion information indicating the motion of the evaluation target in the evaluation target image obtained by imaging the evaluation target. Image processing method.
前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関の算出を、複数回繰り返す
請求項10または請求項11に記載の画像処理方法。
The image processing method according to claim 10, wherein the calculation of the correlation of the temporal change in the motion information between the partial areas is repeated a plurality of times.
前記評価対象は、自発的に動く細胞である
請求項10乃至請求項12のいずれか記載の画像処理方法。
The image processing method according to claim 10, wherein the evaluation target is a cell that moves spontaneously.
前記評価対象は、生体より採取した細胞を培養して生成した培養細胞である
請求項10乃至請求項13のいずれかに記載の画像処理方法。
The image processing method according to claim 10, wherein the evaluation object is a cultured cell generated by culturing a cell collected from a living body.
各部分領域対の前記相関の強さを色の違いで表すように前記相関情報を画像化する
請求項10乃至請求項14のいずれかに記載の画像処理方法。
The image processing method according to any one of claims 10 to 14, wherein the correlation information is imaged so that the correlation strength of each partial region pair is represented by a difference in color.
前記評価対象は、心筋細胞である
請求項10乃至請求項15のいずれかに記載の画像処理方法。
The image processing method according to claim 10, wherein the evaluation object is a cardiomyocyte.
前記相関情報を、3次元空間に描画した3Dプロットとして画像化し表示するよう制御する
請求項10乃至請求項16のいずれかに記載の画像処理方法。
The image processing method according to any one of claims 10 to 16, wherein the correlation information is imaged and displayed as a 3D plot drawn in a three-dimensional space.
前記相関情報を、折れ線グラフ、棒グラフ、分布図、若しくは模式図として画像化し表示するよう制御する
請求項10乃至請求項16のいずれかに記載の画像処理方法。
The image processing method according to any one of claims 10 to 16, wherein the correlation information is controlled to be imaged and displayed as a line graph, a bar graph, a distribution diagram, or a schematic diagram.
コンピュータを、
生体から採取された評価対象の画像を構成する複数の部分領域に対して算出された前記評価対象の動きを示す動き情報を用いて、前記部分領域間の動き情報の時間的変化の相関を一部若しくは全部の部分領域対について算出し、算出された各部分領域対の前記相関を示す相関情報を画像化し表示するよう制御する制御部
として機能させるためのプログラム。
Computer
By using the motion information indicating the motion of the evaluation target calculated for a plurality of partial regions constituting the evaluation target image collected from the living body, the correlation of the temporal change of the motion information between the partial regions is unified. A program for functioning as a control unit that calculates a part or all of the partial region pairs and controls to display the correlation information indicating the correlation of the calculated partial region pairs as an image.
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