JP2021021850A - オートフォーカス顕微鏡及び顕微鏡画像の自動撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】病理標本の観察の際にオートフォーカスを行うオートフォーカス顕微鏡及び病理診断の際に病理医師が興味を持った領域の画像を自動的に撮像する顕微鏡画像の自動撮像装置を提供する。【解決手段】自動撮像装置２は、病理標本１０を載置するステージ１２と、病理標本を所定の倍率で拡大する対物レンズ１４と、対物レンズで拡大された病理標本を直接観察する接眼レンズ１６と、接眼レンズにより観察を行っている病理標本の領域に対する対物レンズの焦点位置を一定時間ごとに検出する検出部と、検出部により焦点位置が検出されたときに、検出された焦点位置に対物レンズの焦点が合うようにステージのＺ方向の位置を調整するＺ方向駆動部２２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、病理標本の観察の際にオートフォーカスを行うオートフォーカス顕微鏡及び顕微鏡画像の自動撮像装置に関するものである。

病理医師は、特許文献１に開示されているような顕微鏡を用いて病理標本の観察を行っている。この顕微鏡を用いた病理標本の観察においては、病理標本が載置されたステージをＸ軸ダイヤル及びＹ軸ダイヤルを操作して観察する視野の移動を行い、Ｚ軸ダイヤルを操作して病理標本に合焦する動作を繰り返し行っている。また病理医師は、顕微鏡カメラを操作して必要な顕微鏡画像の撮影を行っている。

特開２０１８−６３３７６号公報

しかしながら観察する視野の移動及び合焦の動作を行いつつ、顕微鏡カメラを操作して必要な顕微鏡画像を撮影することは、病理医師にとって負担となっていた。

本発明の目的は、病理標本の観察の際にオートフォーカスを行うオートフォーカス顕微鏡及び病理診断の際に病理医師が興味を持った領域の画像を自動的に撮像する顕微鏡画像の自動撮像装置を提供することである。

本発明のオートフォーカス顕微鏡は、病理標本を載置するステージと、前記病理標本を所定の倍率で拡大する対物レンズと、前記対物レンズで拡大された前記病理標本を直接観察する接眼レンズと、前記接眼レンズにより観察を行っている前記病理標本の領域に対する前記対物レンズの焦点位置を一定時間ごとに検出する検出部と、前記検出部により前記焦点位置が検出されたときに、検出された前記焦点位置に前記対物レンズの焦点が合うように前記ステージのＺ方向の位置を調整するＺ方向駆動部とを備える。

本発明の顕微鏡画像の自動撮像装置は、顕微鏡の対物レンズにより結像された病理標本の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部により第一所定時間ごとに前記病理標本の画像を撮像させる撮像制御部と、前記撮像部から出力される前記病理標本の画像データを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された最新の前記画像データが前記第一所定時間よりも長い時間である第二所定時間の間、視野が変更されていない画像であった場合に、前記最新の画像データを記録部に記録させる記録制御部とを備える。

また本発明の顕微鏡画像の自動撮像装置は、前記記憶部がオートフォーカス処理が行われた前記病理標本の画像を撮像する。

また本発明の顕微鏡画像の自動撮像装置は、前記記録部に記録された前記画像データを外部機器に送信する送信部を備える。

また本発明の顕微鏡画像の自動撮像装置は、前記病理標本のコードを読み取る読取装置を備え、前記読取装置により読み取ったコードの情報を前記記録部に記録する前記画像データのファイル名の少なくとも一部とする。

本発明によれば、病理標本の観察の際にオートフォーカスを行うオートフォーカス顕微鏡及び病理診断の際に病理医師が興味を持った領域の画像を自動的に撮像する顕微鏡画像の自動撮像装置を提供することができる。

実施の形態に係る顕微鏡画像の自動撮像装置の外観を示す図である。 実施の形態に係る顕微鏡画像の自動撮像装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る顕微鏡画像の自動撮像装置のオートフォーカス処理を説明する図である。 実施の形態に係る顕微鏡画像の自動撮像装置の第２バッファーメモリーに記憶される画像データを示す図である。 実施の形態に係る顕微鏡画像の自動撮像装置における撮像処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るオートフォーカス顕微鏡及び顕微鏡画像の自動撮像装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るオートフォーカス顕微鏡である顕微鏡画像の自動撮像装置の外観を示す図である。なお、以下の説明においては、図１に示すＸＹＺ直交座標を参照する。ここでＺ軸は鉛直方向に、Ｘ軸はステージの前後方向に、Ｙ軸はステージの左右方向に設定されている。

図１に示すように、顕微鏡画像の自動撮像装置２は、撮像部４、病理標本１０を照明する照明部６、基台８、病理標本１０を載置するためのステージ１２、ステージ１２に病理標本１０を固定するクレメン１２ａ、ステージ１２上に載置された病理標本１０を所定の倍率で拡大する対物レンズ１４、対物レンズ１４により結像された病理標本１０の像を直接観察するための接眼レンズ１６、ステージ１２のＺ方向の位置を調整するハンドル１８、ステージ１２のＸＹ方向の位置を調整するハンドル２０、ステージ１２のＺ方向の位置を微調整するＺ軸駆動部２２を備えている。

撮像部４は、対物レンズ１４を介して結像された病理標本１０の像を撮像する。対物レンズ１４は、１０倍、２０倍、４０倍の倍率を有する対物レンズを有している。病理医師は、レボルバーを回転させることにより所望の倍率の対物レンズ１４を選択し病理標本１０を観察する。

病理標本１０は、組織や臓器を処理し薄くスライスしたものをスライドガラス上に貼り付けたプレパラート１０ａとして作成されている。

Ｚ軸駆動部２２は、撮像部４により病理標本１０の撮像を行う際にステージ１２のＺ方向の位置を変更する。これにより合焦度の異なる複数フレーム画像を得ることができる。

図２は、実施の形態に係る顕微鏡画像の自動撮像装置の構成を示すブロック図である。顕微鏡画像の自動撮像装置２は、制御部１００を備え、制御部１００に撮像部４、Ｚ軸駆動部２２、第１バッファーメモリー３０、第２バッファーメモリー３２、記録部３４、撮像した画像の表示などを行う表示部３６、撮像開始、終了などの指示を行う操作部３８、病理診断報告書作成装置などの外部機器（図示せず）との通信を行う通信部４０、バーコードリーダー４２が接続されている。

ここで第１バッファーメモリー３０は、顕微鏡画像の自動撮像装置２においてオートフォーカス処理（ＡＦ）を行う際に用いるものであり、図３に示す５フレームの画像データ（ｆ１〜ｆ５）を記憶することができる。また第２バッファーメモリー３２は、図４に示すように４フレーム（Ｆｎ−３〜Ｆｎ）の画像データを記憶することができる。即ち第２バッファーメモリー３２は、４フレーム分の画像データ（Ｆｎ−３〜Ｆｎ）を記憶し、画像データＦｎ＋１を記憶する場合には、最古の画像データＦｎ−３を削除し、画像データＦｎ＋１を記憶させる処理を繰り返す。

次に、図５に示すフローチャートを参照して、本実施の形態に係る顕微鏡画像の自動撮像について説明する。まず病理標本１０のプレパラート１０ａに貼り付けられているバーコード（図示せず）をバーコードリーダー４２により読み取る。ここでバーコードには、病理標本１０の識別番号などの情報が含まれている。その後病理標本１０をクレンメル１２ａによりステージ１２にセットする。次にハンドル２０を操作してステージ１２のＸＹ方向の位置を調整し病理標本１０を対物レンズ１４の真下に移動させる。次にハンドル１８を操作してステージ１２のＺ方向の位置を調整し病理標本１０にピントを合わせる。

次に操作部３８を操作して撮像部４による撮像を開始させる。病理医師は、ハンドル２０を操作してステージ１２のＸＹ方向の位置を調整し視野を変更しながら接眼レンズ１６を介して病理標本１０の観察を行う。この場合に病理医師は、必要に応じて対物レンズ１４を倍率の異なるものに変更する。

撮像部４による病理標本１０の撮像は、制御部１００の制御により行われる。まず制御部１００は、オートフォーカス処理（ＡＦ）を実行する（ステップＳ１）。このオートフォーカス処理（ＡＦ）においては、図３に示すように、０．１秒の間に、Ｚ軸駆動部２２を制御してステージ１２のＺ方向の位置を順次変化させて５フレームの画像（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５）を撮像する。画像データｆ１〜ｆ５は、第１バッファーメモリー３０に記憶させる。

なおステージ１２の位置をＺ方向に変化させる範囲は、ハンドル１８を操作してステージ１２のＺ方向の位置を調整し病理標本１０にピントを合わせたステージ１２の位置（基準位置）を含んだ上下方向の範囲である。

そして第１バッファーメモリー３０に記憶されている画像データｆ１〜ｆ５のそれぞれを構成する撮影信号の高周波成分を用いて最もピントの合った画像データｆｎを選択する（ステップＳ２）。ここで用いているのは、一般に山登り方式と呼ばれる方式であり、撮影像のピントが最も合った時に撮影信号内の高周波成分の振幅が最も大きくなるという性質を用いたものである。

制御部１００は、Ｚ軸駆動部２２を制御してステージ１２のＺ方向の位置をステップＳ２で選択された画像データｆｎを撮像した位置に移動させる。即ち対物レンズ１４の焦点が病理標本１０の観察を行っている領域に合うようにステージ１２のＺ方向の位置を移動させる。そして画像データｆｎを図４に示すように第２バッファーメモリー３２に画像データＦｎとして記憶させる（ステップＳ３）。次に第１バッファーメモリー３０に記憶された画像データ（ｆ１〜ｆ５）を削除する（ステップＳ４）。

制御部１００は、第２バッファーメモリー３２に記憶された最新の画像データＦｎが２秒間視野が変更されていない画像データであるか否かの判断を行う。即ち、画像データＦｎが第２バッファーメモリー３２に記憶されている残り３フレーム分の画像データ（Ｆｎ−３〜Ｆｎ−１）と視野が同一であるか否かの判断を行う（ステップＳ５）。ここで画像データＦｎが第２バッファーメモリー３２に記憶されている残り３フレーム分の画像データ（Ｆｎ−３〜Ｆｎ−１）と視野が同一であると判断された場合には、画像データＦｎを記録部３４に記録する（ステップＳ６）。ここでバーコードリーダー４２により読み取ったバーコードの情報を記録部３４に記録する画像データのファイル名の少なくとも一部とする。

そして第２バッファーメモリー３２に記憶されている画像データ画像データ（Ｆｎ−３〜Ｆｎ）を削除し（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜ステップ７の処理を繰り返す。一方画像データＦｎが第２バッファーメモリー３２に記憶されている残り３フレーム分の画像データ（Ｆｎ−３〜Ｆｎ−１）の何れかと視野が同一でないと判断された場合にはステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜ステップ７の処理を繰り返す。またステップＳ５において、第２バッファーメモリー３２に４フレームの画像データが記憶されていない場合には、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜ステップ７の処理を繰り返す。

なおステップＳ１の処理は、図３に示すように前回のステップＳ１の処理開始時刻から０．５秒後に開始する。またステップＳ１の処理が２回目以降の場合には、前回の処理で選択した画像データＦｎを撮像したステージ１２の位置を基準位置として用いる。

本実施の形態に係る顕微鏡画像の自動撮像装置２によれば、病理医師が顕微鏡を用いて視野を変更しながら病理標本の観察を行う際にステージ１２のＺ方向の位置をハンドル１８を用いて調整しなくても病理標本１０にピントを合わすことができ、視野の変更が所定時間されていない画像、即ち病理医師が興味を持った画像の画像データを自動的に記録部３４に記録するため、病理標本１０の観察を行う際の病理医師の負担が軽減される。

また病理医師は、病理報告書に説明用病理画像を添付する場合に、自動撮像されて記録部３４に記録されている画像をサムネイル表示させ、その中から画像を選択することができるため、改めて添付画像を撮影する必要がない。自動撮像した画像について、リアルタイムにＪＰ−ＡＩＤのような病理診断サイトにおいて検索を行い、病理診断候補を挙げておくことができる。

なお、上述の実施の形態においては、第一所定時間を０．５秒、第二所定時間を２．０秒としているが、この時間は適宜選択可能である。またオートフォーカスの方式として、山登り方式を用いているが、オートフォーカスの方式はこの方式に限定されるものではなく、他のオートフォーカスの方式を用いてもよい。

２…顕微鏡画像の自動撮像装置、４…撮像部、６…照明部、１０…病理標本、１２…ステージ、１４…対物レンズ、１６…接眼レンズ、２２…Ｚ軸駆動部、３０…第１バッファーメモリー、３２…第２バッファーメモリー、３４…記録部、４２…バーコードリーダー、１００…制御部

Claims (5)

1. 病理標本を載置するステージと、
   前記病理標本を所定の倍率で拡大する対物レンズと、
   前記対物レンズで拡大された前記病理標本を直接観察する接眼レンズと、
   前記接眼レンズにより観察を行っている前記病理標本の領域に対する前記対物レンズの焦点位置を一定時間ごとに検出する検出部と、
   前記検出部により前記焦点位置が検出されたときに、検出された前記焦点位置に前記対物レンズの焦点が合うように前記ステージのＺ方向の位置を調整するＺ方向駆動部と、
   を備えるオートフォーカス顕微鏡。
2. 顕微鏡の対物レンズにより結像された病理標本の画像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部により第一所定時間ごとに前記病理標本の画像を撮像させる撮像制御部と、
   前記撮像部から出力される前記病理標本の画像データを記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された最新の前記画像データが前記第一所定時間よりも長い時間である第二所定時間の間、視野が変更されていない画像であった場合に、前記最新の画像データを記録部に記録させる記録制御部と、
   を備える顕微鏡画像の自動撮像装置。
3. 前記記憶部は、オートフォーカス処理がおこなわれた前記病理標本の画像を記憶する請求項２記載の顕微鏡画像の自動撮像装置。
4. 前記記録部に記録された前記画像データを外部機器に送信する送信部を備える請求項２または３記載の顕微鏡画像の自動撮像装置。
5. 前記病理標本のコードを読み取る読取装置を備え、
   前記読取装置により読み取ったコードの情報を前記記録部に記録する前記画像データのファイル名の少なくとも一部とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の顕微鏡画像の自動撮像装置。
   
   

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