JP3851699B2 - 画像解析装置 - Google Patents

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    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/60Analysis of geometric attributes

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、画像解析装置に関するものであり、さらに詳細には、画像データに基づいて再生された画像中の一つの図形により画定することのできない画像領域を関心領域として画定して、定量解析をおこなうことのできる画像解析装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
放射線が照射されると、放射線のエネルギーを吸収して、蓄積、記録し、その後に、特定の波長域の電磁波を用いて励起すると、照射された放射線のエネルギーの量に応じた光量の輝尽光を発する特性を有する輝尽性蛍光体を、放射線の検出材料として用いて、被写体を透過した放射線のエネルギーを、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に含まれる輝尽性蛍光体に、蓄積、記録し、しかる後に、電磁波により、輝尽性蛍光体層を走査して、輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から放出された輝尽光を光電的に検出して、ディジタル画像信号を生成し、画像処理を施して、CRTなどの表示手段あるいは写真フイルムなどの記録材料上に、放射線画像を生成するように構成された放射線診断システムが知られている(たとえば、特開昭55−12429号公報、同55−116340号公報、同55−163472号公報、同56−11395号公報、同56−104645号公報など。)。
【0003】
また、同様な輝尽性蛍光体を、放射線の検出材料として用い、放射性標識を付与した物質を、生物体に投与した後、その生物体あるいはその生物体の組織の一部を試料とし、この試料を、輝尽性蛍光体層が形成された蓄積性蛍光体シートと一定時間重ね合わせることにより、放射線エネルギーを輝尽性蛍光体層に含まれる輝尽性蛍光体に、蓄積、記録し、しかる後に、電磁波によって、輝尽性蛍光体層を走査して、輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から放出された輝尽光を光電的に検出して、ディジタル画像信号を生成し、画像処理を施して、CRTなどの表示手段上あるいは写真フイルムなどの記録材料上に、画像を生成するように構成されたオートラジオグラフィシステムが知られている(たとえば、特公平1−60784号公報、特公平1−60782号公報、特公平4−3952号公報など)。
【0004】
さらに、光が照射されると、そのエネルギーを吸収して、蓄積、記録し、その後に、特定の波長域の電磁波を用いて励起すると、照射された光のエネルギーの量に応じた光量の輝尽光を発する特性を有する輝尽性蛍光体を、光の検出材料として用い、蛋白質、核酸配列などの固定された高分子を、化学発光物質と接触して、化学発光を生じさせる標識物質により、選択的に標識し、標識物質によって選択的に標識された高分子と、化学発光物質とを接触させて、化学発光物質と標識物質との接触によって生ずる可視光波長域の化学発光を、蓄積性蛍光体シートに設けられた輝尽性蛍光体層に、蓄積、記録し、しかる後に、電磁波により、輝尽性蛍光体層を走査して、輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から放出された輝尽光を光電的に検出して、ディジタル画像信号を生成し、画像処理を施して、CRTなどの表示手段あるいは写真フイルムなどの記録材料上に、放射線画像を再生して、遺伝子情報などの高分子に関する情報を得るようにした化学発光検出システムが知られている(たとえば、米国特許第5,028,793号、英国特許出願公開GB第2,246,197Aなど。)。
【0005】
また、電子線あるいは放射線が照射されると、電子線あるいは放射線のエネルギーを吸収して、蓄積、記録し、その後に、特定の波長域の電磁波を用いて励起すると、照射された電子線あるいは放射線のエネルギーの量に応じた光量の輝尽光を発する特性を有する輝尽性蛍光体を、電子線あるいは放射線の検出材料として用い、金属あるいは非金属試料などに電子線を照射し、試料の回折像あるいは透過像などを検出して、元素分析、試料の組成解析、試料の構造解析などをおこなったり、生物体組織に電子線を照射して、生物体組織の画像を検出する電子顕微鏡による検出システムや、放射線を試料に照射し、得られた放射線回折像を検出して、試料の構造解析などをおこなう放射線回折画像検出システムなどが知られている(たとえば、特開昭61−51738号公報、特開昭61−93538号公報、特開昭59−15843号公報など)。
【0006】
これらの蓄積性蛍光体シートを画像の検出材料として使用するシステムは、写真フイルムを用いる場合とは異なり、現像処理という化学的処理が不必要であるだけでなく、得られた画像データに画像処理を施すことにより、所望のように、画像を再生し、あるいは、コンピュータによる定量解析が可能になるという利点を有している。
他方、オートラジオグラフィシステムにおける放射性標識物質に代えて、蛍光物質を標識物質として使用した蛍光検出(fluorescence) システムが知られている。このシステムによれば、蛍光画像の読み取ることにより、遺伝子配列、遺伝子の発現レベル、実験用マウスにおける投与物質の代謝、吸収、排泄の経路、状態、蛋白質の分離、同定、あるいは、分子量、特性の評価などをおこなうことができ、たとえば、電気泳動させるべき複数のDNA断片を含む溶液中に、蛍光色素を加えた後に、複数のDNA断片をゲル支持体上で電気泳動させ、あるいは、蛍光色素を含有させたゲル支持体上で、複数のDNA断片を電気泳動させ、あるいは、複数のDNA断片を、ゲル支持体上で、電気泳動させた後に、ゲル支持体を蛍光色素を含んだ溶液に浸すなどして、電気泳動されたDNA断片を標識し、励起光により、蛍光色素を励起して、生じた蛍光を検出することによって、画像を生成し、ゲル支持体上のDNAを分布を検出したり、あるいは、複数のDNA断片を、ゲル支持体上で、電気泳動させた後に、DNAを変性(denaturation) し、次いで、サザン・ブロッティング法により、ニトロセルロースなどの転写支持体上に、変性DNA断片の少なくとも一部を転写し、目的とするDNAと相補的なDNAもしくはRNAを蛍光色素で標識して調製したプローブと変性DNA断片とをハイブリダイズさせ、プローブDNAもしくはプローブRNAと相補的なDNA断片のみを選択的に標識し、励起光によって、蛍光色素を励起して、生じた蛍光を検出することにより、画像を生成し、転写支持体上の目的とするDNAを分布を検出したりすることができる。さらに、標識物質により標識した目的とする遺伝子を含むDNAと相補的なDNAプローブを調製して、転写支持体上のDNAとハイブリダイズさせ、酵素を、標識物質により標識された相補的なDNAと結合させた後、蛍光基質と接触させて、蛍光基質を蛍光を発する蛍光物質に変化させ、励起光によって、生成された蛍光物質を励起して、生じた蛍光を検出することにより、画像を生成し、転写支持体上の目的とするDNAの分布を検出したりすることもできる。この蛍光検出システムは、放射性物質を使用することなく、簡易に、遺伝子配列などを検出することができるという利点がある。
【0007】
このように、電気信号に変換された画像データを、可視画像として、CRTなどの表示手段上に再生して、観察解析する画像解析装置にあっては、CRTなどの表示手段上に表示された画像の解析したい領域を、図形を用いて、関心領域として画定し、解析することができるように構成されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、たとえば、実験用マウスにおける投与物質の代謝、吸収、排泄の経路、状態などを研究するために、放射性標識物質によって標識した薬物を実験用マウスに投与してから、所定時間経過後に、実験用マウスをスライスし、蓄積性蛍光体シートを用いて生成されたオートラジオグラフィ画像にあっては、一つの臓器が、実験用マウスがスライスされた結果、生成されたオートラジオグラフィ画像中では、複数の離間した画像領域に分割されて、CRTなどの表示手段上に表示されることがあり、このような場合には、複数の離間した画像領域を一つの関心領域として画定し、定量を実行する必要のある場合があるが、従来の画像解析装置においては、このように、画像中で、複数の離間された画像領域を一つの関心領域として、画定することができず、したがって、各関心領域毎に定量し、定量結果に基づいて、マニュアルで計算して、その臓器についての定量解析をする必要があり、きわめて煩雑であった。
【0009】
また、蛋白質の薄層クロマトグラフィ(TLC)において、TLCプレート上に、蛋白質を二次元的に展開して得たオートラジオグラフィ画像にあっては、複数の濃度の高いスポット画像領域が二次元的に分布しているが、複数のスポット画像領域以外にも、放射性標識物質の画像が形成されており、したがって、複数の画像スポット領域以外の画像領域を一つの関心領域として画定し、定量を実行する必要のある場合がある。しかしながら、従来の画像解析装置においては、複数のスポット画像領域以外の画像領域を一つの関心領域として、画定することができず、したがって、複数のスポット画像領域を関心領域として、画定して、定量するとともに、画像全体を定量して得た定量結果に基づいて、マニュアルで計算して、複数のスポット画像領域以外の画像領域についての定量解析をする必要があり、同様に、きわめて煩雑であった。
【0010】
したがって、本発明は、画像データに基づいて生成された画像中に、一つの図形により画定することのできない画像領域がある場合にも、かかる画像領域を、関心領域として、定量解析をおこなうことのできる画像解析装置を提供することを目的とするものである。
【0011】
【発明の構成】
本発明のかかる目的は、画像データを記憶する画像データ記憶手段と、図形データを記憶する図形データ記憶手段とを備え、前記画像データ記憶手段に記憶された画像データに基づいて、表示手段上に画像を表示し、前記図形データ記憶手段に記憶された図形データを用いて、前記画像中に複数の関心領域を画定して、定量解析する画像解析装置において、前記複数の関心領域に対応する画像データに基づき、定量データを生成し、得られた定量データを加減算し、演算結果を前記表示手段上に表示可能に構成された演算処理手段を備えた画像解析装置によって達成される。
本発明によれば、複数の関心領域に対応する画像データに基づき、定量データを生成し、得られた定量データを加減算する演算処理手段を備えているから、実験用マウスがスライスされた結果、一つの臓器が、複数の離間した画像領域に分割されて、表示手段上に表示されており、これらを一つの関心領域として画定することができない場合にも、複数の離間した画像領域を、それぞれ、関心領域として画定し、演算処理手段により、複数の関心領域に対応する画像データに基づいて生成された定量データを加算するのみで、複数の離間した画像領域を、一つの関心領域として画定した場合と同様に、容易に、定量解析することが可能になり、また、複数のスポット画像領域が形成された画像の複数のスポット画像領域以外の画像領域を一つの関心領域として画定することができない場合にも、複数のスポット画像領域を、それぞれ、関心領域として画定し、演算処理手段によって、複数の関心領域に対応する画像データに基づいて生成した定量データを加算し、その和を、全体の画像に対応する画像データに基づいて生成した定量データから減算するのみで、複数のスポット画像領域以外の画像領域を一つの関心領域として画定した場合と同様に、容易に、定量解析することが可能になる。
【0012】
本発明の好ましい実施態様においては、さらに、さらに、前記演算処理手段により加減算されて得られた関心領域の定量データおよびどのようにして前記定量データが得られたかを、関心領域データとして記憶する関心領域定量データ記憶手段を備えている。
本発明の好ましい実施態様によれば、さらに、画像上では、一つの関心領域として画定できない画像領域の定量データを、その領域が一つの関心領域として画定した場合と同様に、保存することができ、かつ、その定量データがどのようにして生成されたかを保存することが可能になる。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、画像解析装置は、さらに、前記演算処理手段の演算結果に基づき、表データを生成し、前記表示手段上に、表を表示可能に構成された表データ生成手段を備えている。
【0013】
本発明のさらに好ましい実施態様によれば、演算結果を表の形で、表示手段に表示することができ、便利である。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記画像データが、輝尽性蛍光体を含む輝尽性蛍光体層が形成された蓄積性蛍光体シートを用いて生成されている。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記画像データが、被写体の放射線画像データ、オートラジオグラフィ画像データ、放射線回折画像データ、電子顕微鏡画像データ、化学発光画像データおよび蛍光検出システムにより生成された蛍光画像データからなる群より選ばれる画像データにより構成されている。本発明において、被写体の放射線画像データ、オートラジオグラフィ画像データ、放射線回折画像データまたは電子顕微鏡画像データを生成するために使用することのできる輝尽性蛍光体としては、放射線または電子線のエネルギーを蓄積可能で、電磁波によって励起され、蓄積している放射線または電子線のエネルギーを光の形で放出可能なものであればよく、とくに限定されるものではないが、可視光波長域の光によって励起可能であるものが好ましい。具体的には、たとえば、特開昭55−12145号公報に開示されたアルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体(Ba1-x,2+ x )FX:yA(ここに、M2+はMg、Ca、Sr、ZnおよびCdからなる群より選ばれる少なくとも一種のアルカリ土類金属元素、XはCl、BrおよびIからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、AはEu、Tb、Ce、Tm、Dy、Pr、He、Nd、YbおよびErからなる群より選ばれる少なくとも一種の3価金属元素、xは0≦x≦0.6、yは0≦y≦0.2である。)、特開平2−276997号公報に開示されたアルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体SrFX:Z(ここに、XはCl、BrおよびIからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、ZはEuまたはCeである。)、特開昭59−56479号公報に開示されたユーロピウム付活複合ハロゲン物系蛍光体BaFX・xNaX’:aEu2+(ここに、XおよびX’はいずれも、Cl、BrおよびIからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲンであり、xは0<x≦2、aは0<a≦0.2である。)、特開昭58−69281号公報に開示されたセリウム付活三価金属オキシハロゲン物系蛍光体であるMOX:xCe(ここに、MはPr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、YbおよびBiからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価金属元素、XはBrおよびIのうちの一方あるいは双方、xは、0<x<0.1である。)、特開昭60−101179号公報および同60−90288号公報に開示されたセリウム付活希土類オキシハロゲン物系蛍光体であるLnOX:xCe(ここに、LnはY、La、GdおよびLuからなる群より選ばれる少なくとも一種の希土類元素、XはCl、BrおよびIからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、xは、0<x≦0.1である。)および特開昭59−75200号公報に開示されたユーロピウム付活複合ハロゲン物系蛍光体MIIFX・aMI X’・bM'II '' 2 ・cMIII ''' 3 ・xA:yEu2+(ここに、MIIはBa、SrおよびCaからなる群より選ばれる少なくとも一種のアルカリ土類金属元素、MI はLi、Na、K、RbおよびCsからなる群より選ばれる少なくとも一種のアルカリ金属元素、M' IIはBeおよびMgからなる群より選ばれる少なくとも一種の二価金属元素、MIII はAl、Ga、InおよびTlからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価金属元素、Aは少なくとも一種の金属酸化物、XはCl、BrおよびIからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、X’、X''およびX''' はF、Cl、BrおよびIからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲンであり、aは、0≦a≦2、bは、0≦b≦10-2、cは、0≦c≦10-2で、かつ、a+b+c≧10-2であり、xは、0<x≦0.5で、yは、0<y≦0.2である。)が、好ましく使用し得る。
【0014】
本発明において、化学発光画像を生成するために、使用することのできる輝尽性蛍光体としては、可視光波長域の光のエネルギーを蓄積可能で、電磁波によって励起され、蓄積している可視光波長域の光のエネルギーを光の形で放出可能なものであればよく、とくに限定されるものではない。具体的には、たとえば、特開平4−232864号公報に開示された金属ハロリン酸塩系蛍光体、希土類元素付活硫化物系蛍光体、アルミン酸塩系蛍光体、珪酸塩系蛍光体、フッ化物系蛍光体などがあげられる。これらの中では、希土類元素付活硫化物系蛍光体が好ましく、とくに、米国特許第5,029,253号、同第4,983,834号明細書に開示された希土類元素付活アルカリ土類金属硫化物系蛍光体が好ましく使用し得る。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明にかかる好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
図1は、本発明の実施態様にかかるオートラジオグラフィ画像解析装置のための画像データを生成する画像読み取り装置の一例を示す略斜視図である。
図1において、蓄積性蛍光体シート1には、輝尽性蛍光体を含む輝尽性蛍光体層(図示せず)が形成されており、輝尽性蛍光体層には、放射性標識物質の位置情報が、放射線エネルギーの形で、蓄積されている。
本実施態様においては、放射性標識物質の位置情報として、TLCプレート上に、放射性標識物質により標識した蛋白質を二次元的に展開して得た放射性標識物質の位置情報が記録されている。
【0016】
ここに、位置情報とは、試料中における放射性標識物質もしくはその集合体の位置を中心とした各種の情報、たとえば、試料中に存在する放射性標識物質の集合体の存在位置と形状、その位置における放射性標識物質の濃度、分布などからなる情報の一つもしくは任意の組み合わせとして得られる各種の情報を意味するものである。
試料中の放射性標識物質の位置情報が記録された蓄積性蛍光体シート1を、レーザ光2により、走査して、励起し、輝尽光を発生させる。
レーザ光2は、レーザ光源3により発生され、フィルタ4を通過することにより、レーザ光2による励起によって蓄積性蛍光体シート1から発生する輝尽光の波長領域に対応する波長領域の部分がカットされる。次いで、レーザ光2は、ビーム・エクスパンダ5により、そのビーム径が正確に調整され、ガルバノミラー等の光偏向器6に入射する。光偏向器6によって偏向されたレーザ光2は、fθレンズ7を介して、平面反射鏡8により反射され、蓄積性蛍光体シート1上に、一次元的に入射する。fθレンズ7は、蓄積性蛍光体シート1上を、レーザ光2により走査するときに、つねに、均一のビーム速度で、走査がなされることを保証するものである。
【0017】
このようなレーザ光2による走査と同期して、蓄積性蛍光体シート1は、図1において、矢印Aの方向に移動され、その全面が、レーザ光2によって走査されるようになっている。
蓄積性蛍光体シート1は、レーザ光2が照射されると、蓄積記録していた放射線エネルギーに比例する光量の輝尽光を発光し、発光した輝尽光は、光ガイド9に入射する。
光ガイド9は、その受光端部が直線状をなし、蓄積性蛍光体シート1上の走査線に対向するように近接して配置され、また、その射出端部は、円環状をなし、フォトマルチプライアなどの光電変換型の光検出器10の受光面に接続されている。この導光性シート9は、無蛍光ガラスを加工して作られており、受光端部から入射した光が、その内面で、全反射を繰り返しながら、射出端部を経て、光検出器10の受光面に伝達されるように、その形状が定められている。
【0018】
したがって、レーザ光2の照射に応じて、蓄積性蛍光体シート1から発光した輝尽光は、光ガイド9に入射し、その内部で、全反射を繰り返しながら、射出端部を経て、光検出器10によって受光される。
光検出器10の受光面には、蓄積性蛍光体シート1から発光される輝尽光の波長領域の光のみを透過し、レーザ光2の波長領域の光をカットするフィルタが貼着されており、光検出器10は、蓄積性蛍光体シート1から発光された輝尽光のみを光電的に検出するように構成されている。
光検出器10によって光電的に検出された輝尽光は、電気信号に変換され、所定の増幅率を有する増幅器11によって、所定のレベルの電気信号に増幅された後、A/D変換器12に入力される。電気信号は、A/D変換器12において、信号変動幅に適したスケールファクタで、ディジタル信号に変換され、ラインバッファ13に入力される。ラインバッファ13は、走査線1列分の画像データを一時的に記憶するものであり、以上のようにして、走査線1列分の画像データが記憶されると、そのデータを、ラインバッファ13の容量よりもより大きな容量を有する送信バッファ14に出力し、送信バッファ14は、所定の容量の画像データが記憶されると、画像データを、オートラジオグラフィ画像解析装置に出力するように構成されている。
【0019】
図2は、本発明の実施態様にかかるオートラジオグラフィ画像解析装置および画像読み取り装置のブロックダイアグラムである。
図2において、オートラジオグラフィ画像解析装置30は、蓄積性蛍光体シート1に蓄積記録され、画像読み取り装置20により読み取られて、ディジタル信号に変換された試料に含まれる放射性標識物質の位置情報を含む画像データを受け、濃度、色調、コントラストなどが適正で、観察解析特性に優れた可視画像を再生し得るように、データ処理を施すデータ処理手段60と、画像読み取り装置20からデータ処理手段60に入力され、データ処理が施された画像データを記憶する画像データ記憶手段40と、試料に含まれる放射性標識物質の位置情報を含む画像データを画像として再生するCRT50を備えている。
【0020】
画像読み取り装置20の送信バッファ14に、一時的に記憶された画像データは、オートラジオグラフィ画像解析装置30のデータ処理手段60の受信バッファ62に入力されて、一時的に記憶され、受信バッファ62内に、所定量の画像データが記憶されると、記憶された画像データが、画像データ記憶手段40の画像データ一時記憶部41に出力され、記憶される。このようにして、画像読み取り装置20の送信バッファ14から、データ処理手段60の受信バッファ62に送られ、一時的に記憶された画像データは、さらに、受信バッファ62から、画像データ記憶手段40の画像データ一時記憶部41に記憶される。こうして、蓄積性蛍光体シート1の全面を、レーザ光2によって走査して得られた画像データが、画像データ記憶手段40の画像データ一時記憶部41に記憶されると、データ処理手段60のデータ処理部64は、画像データ一時記憶部41から画像データを読み出し、データ処理手段60の一時メモリ66に記憶して、必要なデータ処理を施した後、このような画像データのみを、画像データ記憶手段40の画像データ記憶部42に記憶させ、しかる後に、画像データ一時記憶部41に記憶された画像データを消去する。
【0021】
画像データ記憶手段40の画像データ記憶部42に記憶された画像データは、操作者が、画像を観察解析するために、データ処理部64によって、読み出されて、CRT50の画面上に表示されるようになっている。
図3は、データ処理手段60のブロックダイアグラムである。図3において、データ処理手段60は、画像読み取り装置20の送信バッファ14から画像データを受け取る受信バッファ62と、データ処理を実行するデータ処理部64と、画像データを一時的に記憶する一時メモリ66を備えている。ここに、一時メモリ66は、画像データを、二次元的に展開して、一時的に記憶するように構成されている。
データ処理手段60は、さらに、一時メモリ66に一時的に記憶された画像データの中から、画像データの一部を選択する画像データ選択部68と、画像データ選択部68により選択された画像データを拡大あるいは縮小する画像データ拡大/縮小部70と、画像データ拡大/縮小部70により拡大あるいは縮小された画像データを、二次元的に展開して、一時的に記憶する拡大/縮小画像データ記憶部72と、CRT50の画面上に表示すべき種々の図形データを記憶する図形データ記憶部74と、図形データ記憶部74に記憶された図形データの中から、所定の図形データを選択し、拡大/縮小画像データ記憶部72に二次元的に展開されて、一時的に記憶された画像データに重ね合わせるために、位置およびサイズを設定する図形データ設定部76、拡大/縮小画像データ記憶部72に一時的に記憶された画像データと、図形データ設定部76により選択され、位置およびサイズが決定された図形データとを合成するデータ合成部78と、データ合成部78によって合成された画像データおよび図形データを、二次元的に展開して、一時的に記憶する合成データ記憶部82と、合成データ記憶部82に一時的に記憶された画像データおよび図形データの中から、所定のデータ領域を選択するデータ領域選択部80と、データ領域選択部80により選択された画像データおよび図形データのデータ領域を、二次元的に展開して、一時的に記憶するウインドメモリ84と、ウインドメモリ84に、二次元的に展開されて、一時的に記憶された画像データおよび図形データに基づいて、CRT50の画面上に、画像を生成する画像表示部86と、画定された関心領域につき、定量解析を実行する定量解析部88を備えている。
【0022】
画像データ選択部68には、選択画像データ決定手段90からの画像データ選択信号が入力され、画像データ拡大/縮小部70には、画像データ倍率決定手段92からの拡大/縮小信号が入力されている。さらに、図形データ設定部76には、図形データ表示手段94からの図形データ表示信号が、入力されている。また、データ合成部78には、どの図形データを選択し、どのように、画像データと図形データを合成して、CRT50の画面上に表示するかを決定するデータ合成指示手段96からのデータ合成信号が入力されている。さらに、データ領域選択部80には、データ領域指定手段98からのデータ領域指定信号が入力され、画像表示部86には、画像表示指示手段100からの画像表示指示信号が入力されている。定量解析部88には、定量解析実行手段110からの定量解析実行信号が入力されている。
【0023】
本実施態様においては、選択画像データ決定手段90、画像データ倍率決定手段92、図形データ表示手段94、データ合成指示手段96、データ領域指定手段98、画像表示指示手段100および定量解析実行手段110は、それぞれ、マウス112によって操作可能に構成されている。図3においては、簡略化のために、マウス112は、図形データ表示手段94にのみに接続されているように描かれている。
以上のように構成されたオートラジオグラフィ画像解析装置30は、以下のようにして、画像データ記憶手段40に記憶された画像データおよび図形データ記憶部74に記憶された図形データに基づいて、CRT50の画面上に表示された画像中に、関心領域を画定する。
【0024】
まず、画像データ記憶部42に記憶された画像データが、一時メモリ66に、二次元的に展開されて、記憶される。次いで、選択画像データ決定手段90が操作されて、一時メモリ66に二次元的に展開されて、記憶された画像データの一部が選択され、画像データ選択部68に、二次元的に展開されて、記憶される。その後、画像データ選択部68に二次元的に展開されて、記憶された画像データは、拡大も縮小もされることなく、拡大/縮小画像データ記憶部72に、二次元的に展開されて、記憶され、さらに、図形データが合成されることなく、合成データ記憶部82に、二次元的に展開されて、記憶される。合成データ記憶部82に二次元的に展開されて、記憶された画像データは、ウインドメモリ84に、二次元的に展開されて、記憶され、画像表示指示手段100が操作されることによって、CRT50の画面上に、画像として表示される。
【0025】
操作者は、CRT50の画面上に表示された画像を観察し、必要に応じて、画像データ倍率決定手段92が操作して、画像データ拡大/縮小部70により、画像データ選択部68に二次元的に展開されて、記憶された画像データを拡大あるいは縮小し、画像データを、拡大/縮小画像データ記憶部72に、二次元的に展開して、記憶させる。次いで、拡大/縮小画像データ記憶部72に二次元的に展開されて、記憶された画像データは、データ合成部78により読み出され、合成データ記憶部82に、二次元的に展開されて、記憶される。その後、操作者が、データ領域指定手段98を操作して、合成データ記憶部82に二次元的に展開されて、記憶された画像データの一部の領域を指定すると、指定された画像データが、ウインドメモリ84に送られて、二次元的に展開されて、記憶され、画像表示指示手段100が操作されると、画像表示部86により、CRT50の画面上に、画像として表示される。
【0026】
図4は、TLCプレート上に、放射性標識物質により標識した蛋白質を二次元的に展開して得た放射性標識物質のオートラジオグラフィ画像が、CRT50の画面上に表示された状態を示している。
図4に示されるように、TLCプレート上に、放射性標識物質によって標識した蛋白質を二次元的に展開して得た放射性標識物質のオートラジオグラフィ画像は、二次元的に分布した複数のスポット画像領域A1、A2、A3、A4、A5を含んでいる。オートラジオグラフィシステムにおいては、しばしば、画像の解析のため、図形を生成して、スポット画像領域A1、A2、A3、A4、A5を関心領域として画定し、その領域内の濃度の積算値を求めることがおこなわれている。
【0027】
関心領域を画定する場合、操作者は、CRT50の画面上に表示された濃度を求めるスポット画像領域A1を画定するために使用する図形を、マウス112を用いて、CRT50の画面上に描くことにより、選択する。
操作者が、あらかじめ、データ合成指示手段96を操作して、画像データと図形データの合成を指示し、マウス112を操作することにより、図形データ表示手段94を操作すると、マウス112の操作に応じた位置情報を含む図形データ表示信号が図形データ設定部76に入力され、図形データ設定部76によって、その位置情報に対応する図形データが、図形データ記憶部74から読み出され、データ合成部78に読み出されて、拡大/縮小画像データ記憶部72に二次元的に展開され、記憶された画像データと合成されて、合成データ記憶部82に、二次元的に展開されて、記憶され、ウインドメモリ84を経て、CRT50の画面上に表示された画像上に、図形として表示される。その結果、画像データに基づいて、CRT50に表示されている画像に、図形により、スポット画像領域A1が、関心領域として画定される。合成データ記憶部82に、二次元的に展開されて、記憶されたスポット画像領域A1に対応する画像データおよびスポット画像領域A1を関心領域として画定する図形に対応する図形データの座標値は、定量解析部88に入力される。
【0028】
同様にして、スポット画像領域A2、A3、A4、A5が、図形により、関心領域として画定され、合成データ記憶部82に、二次元的に展開されて、記憶されたスポット画像領域A2、A3、A4、A5に対応する画像データおよびスポット画像領域A2、A3、A4、A5を関心領域として画定する図形に対応する図形データの座標値は、定量解析部88に入力される。
図5は、こうして、すべてのスポット画像領域A1、A2、A3、A4、A5が、それぞれ、図形151、152、153、154、155により関心領域として画定されたCRT50の画面を示すものである。
このように、すべてのスポット画像領域A1、A2、A3、A4、A5を、それぞれ、図形151、152、153、154、155により関心領域として画定した後、定量解析実行手段110が操作されると、定量解析部88によって、スポット画像領域A1、A2、A3、A4、A5に対応する画像データが解析され、それぞれの画像領域内の濃度の積算値を求めることができるが、CRT50の画面上にに表示された画像領域A6中のスポット画像領域A1、A2、A3、A4、A5を除いた画像領域A7は、一つの図形によって、関心領域として画定することができないため、画像領域A7内にも、放射性標識物質の位置情報が含まれている場合が、しばしばあるにもかかわらず、定量解析実行手段110を操作することにより、画像領域A7内の濃度の積算値を求めることはできない。したがって、従来のオートラジオグラフィ画像解析装置30にあっては、定量解析実行手段110を操作して、定量解析部88により、関心領域として画定されたスポット画像領域A1、A2、A3、A4、A5内の濃度の積算値を求めさせるとともに、全体の画像領域A6内濃度の積算値を求めさせ、得られた定量結果に基づき、操作者が、マニュアル計算によって、スポット画像領域A1、A2、A3、A4、A5を除いた画像領域A7内の濃度の積算値を求めるより他はなく、きわめて煩雑であった。
【0029】
そこで、本実施態様においては、オートラジオグラフィ画像解析装置30は、CRT50の画面上に表示された全体の画像領域A6から、スポット画像領域A1、A2、A3、A4、A5を除いた画像領域A7内の濃度の積算値を求めることができるように構成されている。
図6は、定量解析部88のブロックダイアグラムである。
図8に示されるように、定量解析部88は、合成データ記憶部82から入力された各関心領域に対応する画像データおよび各関心領域を画定する図形に対応する図形データの座標値ならびに全体の画像領域Aに対応する画像データの座標値を記憶するデータ記憶部200と、データ記憶部200に記憶されたデータに基づいて、合成データ記憶部82に二次元的に展開されて記憶された画像データを読み出す画像データ読み出し部202と、定量解析実行手段110からの定量解析実行信号にしたがって、画像データ読み出し部202から入力された画像データに対して演算を実行する演算処理部204と、演算処理部204から入力された画像データの演算結果にしたがって、表データを生成し、ウインドメモリ84に出力する表データ生成部206とを備えている。
【0030】
操作者によって、定量解析実行手段110に関心領域内の濃度の積算値を算出すべき旨の指示信号が入力されると、定量解析実行信号が画像データ読み出し部202に入力される。画像データ読み出し部202は、定量解析実行手段110から入力された定量解析実行信号にしたがって、座標データ記憶部200に記憶された各関心領域A1、A2、A3、A4、A5に対応する画像データおよび各関心領域A1、A2、A3、A4、A5を画定している図形に対応する図形データの座標値を読み出し、さらに、合成データ記憶部82から、全体の画像領域A6に対応する画像データおよびその座標値を読み出して、演算処理部204に出力する。演算処理部204は、定量解析実行手段110から入力された定量解析実行信号にしたがって、画像データ読み出し部202から入力されたデータに基づいて、各関心領域A1、A2、A3、A4、A5および全体の画像領域A6の面積の値を算出するとともに、各関心領域A1、A2、A3、A4、A5および全体の画像領域A6内の濃度の積算値を算出して、表データ生成部206に出力する。表データ生成部206は、演算処理部204から入力された算出結果を用いて、表データを生成し、ウインドメモリ84に出力する。その結果、各関心領域A1、A2、A3、A4、A5および全体の画像領域A6の面積の値ならびに各関心領域A1、A2、A3、A4、A5および全体の画像領域A6内の濃度の積算値が、表の形で、CRT50の画面上に表示される。
【0031】
図7は、こうして生成され、CRT50の画面上に表示された result table を示している。図7に示されるように、 result table には、各関心領域A1、A2、A3、A4、A5および全体の画像領域A6の面積の値ならびに各関心領域A1、A2、A3、A4、A5および全体の画像領域A6内の濃度の積算値が含まれている。
さらに、CRT50の画面上に表示された画像A6中の画像領域A1、A2、A3、A4、A5を除いた画像領域A7の面積の値および画像領域A7内の濃度の積算値を求める場合には、操作者は、マウス112を用いて、 result テーブル内の「Make ROI」ボタン中の「New 」をクリックする。その結果、定量解析実行手段110から新たな関心領域に関するデータを生成すべき旨の指示信号が、演算処理部204および表データ生成部206に入力され、図8に示されるように、CRT50の画面上に、新たにデータを生成する関心領域の名前が Make1と表示された行を含む Make ROI Table が表示される。この Make1には、画像領域A7に対応するデータが割り当てられるが、この段階では、データが割り当てられていない。
【0032】
CRT50の画面上に表示された画像A6中の画像領域A1、A2、A3、A4、A5を除いた画像領域A7の面積の値および画像領域A7内の濃度の積算値を、画像領域A6の面積の値および画像領域A6内の濃度の積算値から、画像領域A1、A2、A3、A4、A5の面積の値および画像領域A1、A2、A3、A4、A5内の濃度の積算値を減算して求める場合には、操作者は、さらに、マウス112を用いて、 result table の中から、画像領域A6を選択した後、図8に示されるように、 Make ROI Table とともに、CRT50の画面上に表示されている Additional Group の「Append Member 」ボタンをクリックする。その結果、 result table の中から選ばれた画像領域A6に対応する画像データおよびその座標値が、合成データ記憶部82から、それぞれ、画像データ読み出し部202により、読み出されて、演算処理部204に入力され、さらに、表データ生成部206に出力されて、画像領域A6の面積の値および画像領域A6内の濃度の積算値が、 Additional Group 内に複写されて登録される。
【0033】
次いで、操作者が、マウス112を用いて、画像領域A6の面積の値および画像領域A6内の濃度の積算値から、その面積および濃度の積算値を差し引くべき画像領域A1、A2、A3、A4、A5を、 result Table の中から選択し、図8に示されるように、 Make ROI Table および Additional Group とともに、CRT50の画面上に表示されている Subtract Group の「Append Member 」ボタンをクリックすると、 result Table の中から選ばれた画像領域A1、A2、A3、A4、A5に対応する画像データおよび画像領域A1、A2、A3、A4、A5を画定する図形に対応する図形データの座標値が、座標データ記憶部200から、画像データ読み出し部202により、読み出されて、演算処理部204に入力され、さらに、表データ生成部206に出力されて、画像領域A1、A2、A3、A4、A5の面積の値および画像領域A1、A2、A3、A4、A5内の濃度の積算値が、 Subtract Group 内に複写されて登録される。
【0034】
さらに、演算処理部204は、画像データ読み出し部202から入力された全体の画像領域A6に対応する画像データおよびその座標値ならびに画像領域A1、A2、A3、A4、A5に対応する画像データおよび画像領域A1、A2、A3、A4、A5を画定している図形に対応する図形データの座標値に基づいて、 Additional Group 内に登録された画像領域A6の面積の値および画像領域A6内の濃度の積算値から、 Subtract Group 内に登録された画像領域A1、A2、A3、A4、A5の面積の値および画像領域A1、A2、A3、A4、A5内の濃度の積算値を減算して、得られた算出結果を、表データ生成部206に出力する。その結果、表データ生成部206によって、画像A6中の画像領域A1、A2、A3、A4、A5を除いた画像領域A7の面積の値および画像領域A7内の濃度の積算値が、 Make ROI Table 中の Make1に割り当てられる。
【0035】
その後、操作者が、マウス112を用いて、 Make ROI Table 中の Make1を選択し、result Table、 Make ROI Table 、 Additional Group 及び Subtract Group とともに、CRT50の画面上に表示されている Group Table中の「Append Member 」ボタンをクリックすると、画像A6中の画像領域A1、A2、A3、A4、A5を除いた画像領域A7の面積の値および画像領域A7内の濃度の積算値が割り当てられた Make1のデータが、データ記憶部200に出力され、画像領域A7の面積の値および画像領域A7内の濃度の積算値とともに、関心領域A7の定量データが、全体の画像領域A6の定量データから画像領域A1、A2、A3、A4、A5の定量データを減じて得られたものである旨が関心領域A7の関心領域データとして、記憶され、同時に、Make1 が、 Group Table内に、関心領域A7の定量データとして登録される。
【0036】
図9は、こうして、画像A6中の画像領域A1、A2、A3、A4、A5を除いた画像領域A7の面積の値および画像領域A7内の濃度の積算値が割り当てられた Make1が、 Group Table内に、関心領域定量データとして登録された後のCRT50の画面を示している。
本実施態様によれば、全体の画像領域A6中に形成されたスポット画像領域A1、A2、A3、A4、A5を除いた画像領域A7のように、画像上で関心領域として画定することがきわめて困難な画像領域を、画像上で関心領域として画定することなく、関心領域に対応する画像データに基づいて得られた定量データを加減算するのみで、画像領域A7の面積の値および画像領域A7内の濃度の積算値を定量解析することが可能になり、きわめて簡易な方法により、画像領域A7を画像上で関心領域として画定した場合と同様に、画像領域A7の定量データを保存することが可能になる。
【0037】
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることがいうまでもない。
たとえば、前記実施態様においては、TLCプレート上に、放射性標識物質により標識した蛋白質を二次元的に展開し、放射性標識物質の位置情報を、蓄積性蛍光体シート1に蓄積記録させ、これを光電的に読み出して、所定のデータ処理を施し、複数のスポット画像領域A1、A2、A3、A4、A5を含むオートラジオグラフィ画像を、CRT50の画面上に表示した場合に、全体の画像領域A6中に形成されたスポット画像領域A1、A2、A3、A4、A5を除いた画像領域A7につき、定量解析を実行する場合につき、説明を加えたが、本発明は、かかるオートラジオグラフィ画像の解析に限定されることなく、たとえば、実験用マウスにおける投与物質の代謝、吸収、排泄の経路、状態などを研究するために、放射性標識物質によって標識した薬物を実験用マウスに投与してから、所定時間経過後に、実験用マウスをスライスし、蓄積性蛍光体シート1を用いて生成したオートラジオグラフィ画像中に、実験用マウスがスライスされた結果、一つの臓器が、複数の離間した画像領域に分割されているときに、演算処理部204により、これらの画像領域の面積の値およびこれらの画像領域内の濃度の積算値を加算して、これらを1つの関心領域として、定量解析をする場合や、実験用マウスの脳や心臓のように、内部に、定量解析をする必要ない画像領域を含む画像領域を、演算処理部204により、定量解析すべき画像領域の全体の面積の値およびその内部の濃度の積算値から、内部に含まれた画像領域の面積の値およびその内部の濃度の積算値を減算して、定量解析をする場合などにも適用することができ、さらには、かかるオートラジオグラフィ画像に限らず、サザン・ブロット・ハイブリタイゼーション法を利用して、遺伝子を電気泳動させたオートラジオグラフィ画像、ポリアクリルアミドゲル電気泳動法によって、蛋白質の分離、同定、あるいは、分子量、特性の評価などをおこなうためのオートラジオグラフィ画像など、蓄積性蛍光体シート1を使用して、生成された他のオートラジオグラフィ画像の解析はもとより、蓄積性蛍光体シート1を使用して生成した金属あるいは非金属試料の電子線透過画像や電子線回折画像、生物体組織などの電子顕微鏡画像、さらには、金属あるいは非金属試料などの放射線回折画像、さらには、蛍光検出システムによって、ゲル支持体あるいは転写支持体に記録された蛍光物質の画像や蛋白質の分離、同定、あるいは、分子量、特性の評価などをおこなうための蛍光物質の画像で、画像データに基づいて生成された画像中に、一つの図形により画定することのできない画像領域があり、その画像領域を、関心領域として、定量解析する必要のある場合には、広く適用することができる。
【0038】
さらに、前記実施態様においては、光ガイド30として、無蛍光ガラスなどを加工して作ったものを用いているが、光ガイド30としては、無蛍光ガラス製のものに限らず、合成石英や、アクリル系合成樹脂などの透明な熱可塑性樹脂シートを加工して作ったものも用いることができる。
また、前記実施態様においては、蓄積性蛍光体シート1を用いて、試料中の放射性標識物質の位置情報を電気信号に変換して得た画像データを、CRT50の画面上に、可視画像として表示しているが、蓄積性蛍光体シート1に代えて、写真フィルムを用いて、一旦、可視画像を形成し、この可視画像を光電的に読み取って、電気信号に変換した画像データに対して、同様の処理をおこなうことも可能である。
【0039】
さらに、本発明において、手段とは、必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能がソフトウエアによって実現される場合も包含する。また、一つの手段の機能が二以上の物理的手段により実現されても、二以上の手段の機能が一つの物理的手段により実現されてもよい。
【0040】
【発明の効果】
本発明によれば、画像データに基づいて生成された画像中に、一つの図形により画定することのできない画像領域がある場合にも、かかる画像領域を、関心領域として、定量解析をおこなうことのできる画像解析装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施態様にかかるオートラジオグラフィ画像解析装置のための画像データを生成する画像読み取り装置の一例を示す略斜視図である。
【図2】図2は、本発明の実施態様にかかるオートラジオグラフィ画像解析装置および画像読み取り装置のブロックダイアグラムである。
【図3】図3は、データ処理手段のブロックダイアグラムである。
【図4】図4は、TLCプレート上に、放射性標識物質により標識した蛋白質を二次元的に展開して得た放射性標識物質のオートラジオグラフィ画像が表示されたCRTの画面を示す中間調画像である。
【図5】図5は、複数のスポット画像領域が関心領域として画定されたオートラジオグラフィ画像が表示されたCRTの画面を示す中間調画像である。
【図6】図6は、定量解析部のブロックダイアグラムである。
【図7】図7は、CRTの画面を示す中間調画像である。
【図8】図8は、CRTの画面を示す中間調画像である。
【図9】図9は、CRTの画面を示す中間調画像である。
【符号の説明】
1 蓄積性蛍光体シート
2 レーザ光
3 レーザ光源
4 フィルタ
5 ビーム・エクスパンダ
6 光偏向器
7 fθレンズ
8 平面反射鏡
9 光ガイド
10 光検出器
11 増幅器
12 A/D変換器
13 ラインバッファ
14 送信バッファ
20 画像読み取り装置
30 オートラジオグラフィ画像解析装置
40 画像データ記憶手段
41 画像データ一時記憶部
42 画像データ記憶部
50 CRT
60 データ処理手段
62 受信バッファ
64 データ処理部
66 一時メモリ
68 画像データ選択部
70 画像データ拡大/縮小部
72 拡大/縮小画像データ記憶部
74 図形データ記憶部
76 図形データ設定部
78 データ合成部
80 データ領域選択部
82 合成データ記憶部
84 ウインドメモリ
86 画像表示部
88 定量解析部
90 選択画像データ決定手段
92 画像データ倍率決定手段
94 図形データ表示手段
96 データ合成指示手段
98 データ領域指定手段
100 画像表示指示手段
110 定量解析実行手段
112 マウス
151、152、153、154、155 図形
200 データ記憶部
202 画像データ読み出し部
204 演算処理部
206 表データ生成部

Claims (5)

  1. 画像データを記憶する画像データ記憶手段と、
    図形データを記憶する図形データ記憶手段と、
    前記画像データ記憶手段に記憶された画像データに基づいて、表示手段上に画像を表示し、前記図形データ記憶手段に記憶された図形データに基づいた図形を用いて、前記画像中に図形で囲んだ複数の関心領域を画定し、前記複数の関心領域内に対応する画像データを定量解析して関心領域ごとに定量データを生成する演算処理を行い、かつ、演算結果を前記表示手段上に表示可能に構成された演算処理手段と
    を備えた画像解析装置であって、
    前記演算処理手段は、
    前記画像中で互いに離間した複数の関心領域それぞれの定量データを互いに加算して加算定量データを生成する演算処理、又は、
    一つの図形によって画定された一つの関心領域の定量データから、前記画像中で当該関心領域の内部に他の図形によって画定された他の関心領域の定量データを減算して減算定量データを生成する演算処理を行い、
    前記加算定量データ又は減算定量データを前記表示手段上に表示可能に構成されている
    ことを特徴とする画像解析装置。
  2. さらに、前記演算処理手段により加減算されて得られた定量データおよびどのようにして定量データが得られたかを、関心領域データとして記憶する関心領域定量データ記憶手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の画像解析装置。
  3. さらに、前記演算処理手段の演算結果に基づき、表データを生成し、前記表示手段上に、表を表示可能に構成された表データ生成手段を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の画像解析装置。
  4. 前記画像データが、輝尽性蛍光体を含む輝尽性蛍光体層が形成された蓄積性蛍光体シートを用いて生成されたものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の画像解析装置。
  5. 前記画像データが、被写体の放射線画像データ、オートラジオグラフィ画像データ、放射線回折画像データ、電子顕微鏡画像データ、化学発光画像データおよび蛍光検出システムにより生成された蛍光画像データからなる群より選ばれる画像データにより構成されたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の画像解析装置。
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