JP5278252B2 - 組織切片像取得表示装置、組織切片像取得表示方法及び組織切片像取得表示プログラム - Google Patents
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Description
本発明は組織切片像取得表示装置、組織切片像取得表示方法及び組織切片像取得表示プログラムに関し、例えば組織切片を観察する分野に適用して好適なものである。
病理学分野で用いられる組織切片は、スライドガラスに固定され、所定の染色が施される。一般に、組織切片の保管期間が長期間となると、組織切片自体の劣化や、組織切片に施される染色の褪色等が生じ、組織切片に対する顕微鏡での視認性が悪くなるものである。また組織切片は、作成された病院等の施設以外の施設で診断されることもあるが、該組織切片の受け渡しは一般に郵送とされ、一定の時間を要するものである。
このような実情等に鑑み、組織切片を画像データとして保存する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
ところで、病理診断では、ＨＥ（Hematoxylin-Eosin）染色が施された組織切片を用いて、形態学の観点から悪性腫瘍の有無が１次的に判断される。また、悪性腫瘍又は悪性腫瘍に疑わしい部分が発見された場合、同一組織ブロックから採取され蛍光染色が施された組織切片を用いて、分子生物学の観点から悪性腫瘍の有無、種類又は進行度などが２次的に判断される。
また病理診断では、組織切片を一定倍率で拡大した高精細な拡大像が用いられる。高精細な拡大像を取得する装置では、例えば、組織切片が配されるスライドガラス全体を撮像し、その全体像に写る組織切片部分の外形形状を基に組織切片が存在する領域が指定される。そして、その指定された領域を複数の小領域に割り当て、該小領域における組織切片部位の像を順次取得し、該取得した像を結合することにより高精細な拡大像を取得する。
しかしながら、蛍光染色が施された組織切片は未励起状態では無色透明となるものであるため、該蛍光染色が施された未励起状態の組織切片をスライドガラス上で特定することが困難となる。
そこで蛍光染色が施された組織切片を励起させてスライドガラス全体を撮像し、その全体像を基に該組織切片が存在する領域を特定する方法が考えられる。
しかしながらこの方法では、蛍光色素の発する光の光量は少ないので十分な明るさで組織切片を撮像することが困難であり、電気的及び光学的ノイズなどの外乱の影響を受けて、全体像のなかから組織切片部分の外形形状を精度よく抽出できない場合がある。
このような場合、組織切片が存在する領域が正確に指定できず、そのため組織切片の拡大像を精度よく取得することができないといった問題があった。
また２次的な病理診断においては、蛍光染色が施された組織切片から、ＨＥ染色が施された組織切片の悪性腫瘍又は悪性腫瘍に疑わしい部分に対応する部位を医師や技師などに手作業で検索させるのが一般的であるが、このような煩雑な作業を医師などに強いるだけでなく、多くの時間がかかってしまうといった問題があった。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、利便性を向上しつつも精度よく拡大像を取得し得る組織切片像取得表示装置、組織切片像取得表示方法及び組織切片像取得表示プログラムを提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明においては、組織切片像取得表示装置において、組織における切片全体の明視野像と組織における他の切片全体の暗視野像とを取得する全体像取得部と、明視野像における切片部分の外形形状を基に、暗視野像における切片部分の外形形状を修正する修正部と、修正部により修正された暗視野像の外形形状に基づいて、他の切片を包含する範囲を決定し、該範囲における他の切片の拡大像を暗視野で取得する拡大像取得部と、明視野像を表示させると共に、該明視野像の選択された位置に対応する拡大像部分を表示させる表示制御部と有する。
また本発明においては、組織切片像取得表示方法において、組織における切片全体の明視野像と組織における他の切片全体の暗視野像とを取得する全体像取得ステップと、明視野像における切片部分の外形形状を基に、暗視野像における切片部分の外形形状を修正する修正ステップと、修正ステップにより修正された暗視野像の外形形状に基づいて、他の切片を包含する範囲を決定し、該範囲における他の切片の拡大像を暗視野で取得する拡大像取得ステップと、明視野像を表示させると共に、該明視野像の選択された位置に対応する拡大像部分を表示させる表示制御ステップとを有する。
さらに本発明においては、組織切片像取得表示プログラムにおいて、コンピュータに対して、組織における切片全体の明視野像と組織における他の切片全体の暗視野像とを取得する全体像取得ステップと、明視野像における切片部分の外形形状を基に、暗視野像における切片部分の外形形状を修正する修正ステップと、修正ステップにより修正された暗視野像の外形形状に基づいて、他の切片を包含する範囲を決定し、該範囲における他の切片の拡大像を暗視野で取得する拡大像取得ステップと、明視野像を表示させると共に、該明視野像の選択された位置に対応する拡大像部分を表示させる表示制御ステップとを実行させる。
これにより、明視野像における切片部分の外形形状を基に暗視野像における切片部分の外形形状を修正してその外形形状を用いて拡大像を取得するので、暗視野像における切片部分の外形形状及び拡大像を精度よく抽出でき、また明視野像及び該明視野像の選択された位置に対応する拡大像部分を表示させるので使い勝手を向上することができる。
以上のように本発明によれば、明視野像における切片部分の外形形状を基に暗視野像における切片部分の外形形状を修正してその外形形状を用いて拡大像を取得するので、暗視野像における切片部分の外形形状及び拡大像を精度よく抽出でき、また明視野像及び該明視野像の選択された位置に対応する拡大像部分を表示させるので使い勝手を向上することができ、かくして利便性を向上しつつも精度よく拡大像を取得し得る組織切片像取得表示装置、組織切片像取得表示方法及び組織切片像取得表示プログラムを実現できる。
以下、発明を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下の順序とする。
１．実施の形態
２．他の実施の形態
１．実施の形態
２．他の実施の形態
＜１．実施の形態＞
［１−１．組織切片像取得表示装置の構成］
図１において、本一実施の形態による組織切片像取得表示装置１を示す。この組織切片像取得表示装置１は、顕微鏡２及びデータ処理部３を含む構成とされる。
［１−１．組織切片像取得表示装置の構成］
図１において、本一実施の形態による組織切片像取得表示装置１を示す。この組織切片像取得表示装置１は、顕微鏡２及びデータ処理部３を含む構成とされる。
顕微鏡２は、組織切片ＴＳが配されるスライドガラスＳＧ全体の像を撮像するサムネイル像撮像部１０、及び組織切片ＴＳの拡大像を撮像する拡大像撮像部２０を有する。顕微鏡２は、その全体が筐体（図示せず）で覆われており、外部からの光を内部に入射させないようになされている。
また顕微鏡２は、スライドガラスＳＧが配される面に対して平行方向及び直交方向（ｘｙｚ軸方向）に移動可能なステージ（以下、これを可動ステージとも呼ぶ）３１を有する。
組織切片ＴＳは、例えばパラフィン包埋された組織ブロックから薄切された切片を、所定の固定手法によりスライドガラスＳＧに固定したものであり、該切片には必要に応じて染色が施される。この染色には、ＨＥ染色、ＭＴＣ（Masson Trichrome）染色、ＩＨＣ（Immunohistochemistry）、ギムザ染色又はパパニコロウ染色等に代表される一般染色のみならず、ＦＩＳＨ(Fluorescence In-Situ Hybridization)や酵素抗体法等の蛍光染色が含まれる。
因みに組織切片ＴＳが固定されたスライドガラスＳＧには、その一端側にバーコード（図示せず）が付されており、組織切片ＴＳの標本番号、染色方法、採取者名、採取者性別、採取者年齢及び採取日付等といった付帯情報が該バーコードに記録されている。
顕微鏡２は、スライドホルダ３２からスライドガラスＳＧが着脱される際、可動ステージ３１によりスライドホルダ３２が脱着口（図示せず）付近に位置するスライドガラスローディングポジションＳＬＰに移動される。そしてスライドホルダ３２にスライドガラスＳＧが装着又は離脱される。
サムネイル像撮像部１０は、明視野光源系１１、暗視野光源系１２及びサムネイルカメラ１３により構成される。
サムネイル像撮像部１０は、可動ステージ３１の移動に伴ってスライドガラスＳＧがサムネイル像撮像ポジションＳＧＰに移動された後、該スライドガラスＳＧ全体の像を撮像する。
具体的にサムネイル像撮像部１０は、明視野モードの場合、明視野光源系１１の白色ＬＥＤ１１Ａから光を出射させ、該光を集光レンズ１１Ｂにより略平行光に変換して組織切片ＴＳを含むスライドガラスＳＧ全体に照射する。
サムネイル像撮像部１０は、組織切片ＴＳが一般染色されている場合、この光で得られる組織切片ＴＳを含むスライドガラスＳＧ全体の像を、サムネイルカメラ１３の撮像面に結像する。
データ処理部３は、明視野モードでは明視野照明系１１を駆動させる。そしてデータ処理部３は、サムネイルカメラ１３を用いて明視野状態におけるスライドガラスＳＧ全体の像を明視野サムネイル像として取得し、これを所定形式のデータ（以下、これを明視野サムネイル像データとも呼ぶ）として保存する。
ここで組織切片ＴＳが一般染色であるＨＥ染色された場合の明視野サムネイル像の一例を図２に示す。このようにサムネイル像撮像部１０は、ＨＥ染色された組織切片ＴＳの外形形状が明確に認識し得る明視野サムネイル像を撮像することができる。
因みにサムネイル像撮像部１０では、白色ＬＥＤ１１Ａから出射される光の光軸がサムネイルカメラ１３の光軸に対して所定角度傾くように配置される。これによりサムネイル像撮像部１０は、白色ＬＥＤ１１Ａから出射された光、及び該光がスライドガラスＳＧの表面で反射された反射光がサムネイルカメラ１３の撮像面に照射することにより、明視野サムネイル像を劣化させてしまうといったことを防止し得る。
ところで、蛍光染色された組織切片ＴＳは、未励起状態ではほぼ透明であり、明視野モードで撮像された場合、その像に移ることはない。
ここで、蛍光染色の一例を挙げる。乳腺組織におけるＨＥＲ２（Human Epithelial growth factor Receptor type 2）蛋白質の有無の判断には、例えばabbott社のＨＥＲ−２ＤＮＡプローブキットのPathVysionが試薬として組織切片ＴＳに対して染色される。
この試薬は、ＨＥＲ２蛋白質をコードするＨＥＲ２／ｎｅｕ遺伝子、及び１７番染色体のセントロメア領域のアルファサテライトＤＮＡ配列にそれぞれハイブリダイセーションするプローブが含まれる。
そして組織切片ＴＳに対してプローブを励起させるための励起光が照射されると、該プローブが励起されて蛍光を発する。このときＨＥＲ２／ｎｅｕ遺伝子及びアルファサテライトＤＮＡ配列にそれぞれハイブリダイセーションするプローブがそれぞれ異なる波長の蛍光を発する。
そして分子診断においては、細胞核内のＨＥＲ２／ｎｅｕ遺伝子及びアルファサテライトＤＮＡ配列の数の比に基づいて、ＨＥＲ２／ｎｅｕ遺伝子の増加の判断がなされる。
そこで組織切片ＴＳには、細胞核内のＨＥＲ２／ｎｅｕ遺伝子及びアルファサテライトＤＮＡ配列の数を判断するために、細胞核を染色するための試薬であるＤＡＰＩ（4’,6-diamidino-2-pheylindole）がPathVysionに加えて染色される。
このＤＡＰＩ試薬は、ＨＥＲ２／ｎｅｕ遺伝子及びアルファサテライトＤＮＡ配列にそれぞれハイブリダイセーションするプローブより褪色に強く、該プローブとは異なる波長でなる約３６５[ｎｍ]の光により励起される。
そこでサムネイル像撮像部１０は、暗視野モードの場合、暗視野光源系１２の紫外線ＬＥＤ１２Ａから波長が３６５［ｎｍ］の光（以下、これを励起光とも呼ぶ）を出射させる。紫外線ＬＥＤ１２Ａから出射された励起光は、集光レンズ１２Ｂにより略平行光に変換され、励起フィルタ１２Ｃを介して組織切片ＴＳが配されるべき領域に照射される。
因みに組織切片ＴＳが配されるべき領域とは、例えばスライドガラスＳＧ上の組織切片ＴＳを該スライドガラスＳＧと共に挟むカバーガラス（図示せず）が存在する領域である。
サムネイルカメラ１３は、組織切片ＴＳがＤＡＰＩを含む蛍光染色が施されている場合、励起光源１２Ａから出射された励起光により組織切片ＴＳ部分のＤＡＰＩが励起されて蛍光を発したスライドラスＳＧ全体の像を撮像面に結像する。
データ処理部３は、暗視野モードでは暗視野光源系１２を駆動させる。そしてデータ処理部３は、サムネイルカメラ１３を用いて暗視野状態におけるスライドガラスＳＧ全体の像を暗視野サムネイル像として取得し、これを所定形式のデータ（以下、これを暗視野サムネイル像データとも呼ぶ）として保存する。
ここで組織切片ＴＳがＤＡＰＩ染色された場合の暗視野サムネイル像の一例を図３に示す。このようにサムネイル像撮像部１０は、ＤＡＰＩ染色された組織切片ＴＳの外形形状が大よそ認識し得る暗視野サムネイル像を撮像することができる。
因みにサムネイル像撮像部１０では、紫外線ＬＥＤ１２Ａから出射される光の光軸がサムネイルカメラ１３の光軸に対して所定角度傾くようにして配置される。これによりサムネイル像撮像部１０は、紫外線ＬＥＤ１２Ａから出射された励起光、及び該励起光がスライドガラスＳＧの表面で反射された反射光がサムネイルカメラ１３の撮像面に照射することにより、暗視野サムネイル像を劣化させてしまうことを防止し得る。
拡大像撮像部２０は、明視野フィルタ２３と対物レンズ２４との間に位置する拡大像撮像ポジションＥＧＰにスライドガラスＳＧが可動ステージ３１によって移動された後、組織切片ＴＳの拡大像を撮像する。
具体的に拡大像撮像部２０は、明視野モードの場合、白色光源２１から出射された光を反射ミラー２２で反射させた後、明視野フィルタ２３を介してスライドガラスＳＧの一面側から組織切片ＴＳにその光を照射する。
拡大像撮像部２０は、この光で得られる組織切片ＴＳ部位の像を、スライドガラスＳＧの他方の面側に設けられた対物レンズ２４及び結像レンズ２５によって所定の倍率に拡大する。そして拡大像撮像部２０は、これら対物レンズ２４及び結像レンズ２５により拡大された像を、撮像素子２６の撮像面に結像するようになされている。
因みに、拡大像撮像部２０は、明視野モードの場合、ダイクロイックミラー２９及びエミッションフィルタ３０を対物レンズ２４及び結像レンズ２５の間の光路から外せるようになされている。
データ処理部３は、明視野モードでは白色光源２１を駆動させ、撮像素子２６を用いて明視野状態における組織切片ＴＳの拡大像を明視野拡大像として取得し、これを所定形式のデータ（以下、これを明視野拡大像データとも呼ぶ）として保存する。
一方、拡大像撮像部２０は、暗視野モードの場合、例えば水銀ランプでなる励起光源２７から光を照射させ、該光のうちの蛍光色素に対する励起波長のみを励起フィルタ２８で透過させる。
励起フィルタ２８を透過した光（以下、これを励起光とも呼ぶ）は、対物レンズ２４及び結像レンズ２５間に設けられるダイクロイックミラー２９で反射されて対物レンズ２４に到達する。そして拡大像撮像部２０は、この励起光を、対物レンズ２４によってスライドガラスＳＧに配される組織切片ＴＳに集光させる。
組織切片ＴＳに蛍光染色が施されていた場合、励起光により蛍光色素が発光し、該発光によって得られる光（以下、これを発色光とも呼ぶ）は対物レンズ２４を介してダイクロイックミラー２９を透過する。そしてこの発色光は、ダイクロイックミラー２９及び結像レンズ２５間に設けられるエミッションフィルタ３０を介して、該結像レンズ２５に到達する。
拡大像撮像部２０は、発色光の像を対物レンズ２４及び結像レンズ２５によって拡大し、該発色光以外の光（以下、これを外光とも呼ぶ）をエミッションフィルタ３０によって吸収する。そして拡大像撮像部２０は、外光が喪失された発色光の像を撮像素子２６の撮像面に結像するようになされている。
データ処理部３は、暗視野モードでは励起光源２７を駆動させ、撮像素子２６を用いて暗視野状態における組織切片ＴＳの拡大像を暗視野拡大像として取得し、これを所定形式のデータ（以下、これを暗視野拡大像データとも呼ぶ）として保存する。
［１−２．データ処理部の構成］
次に、データ処理部３の構成について説明する。このデータ処理部３は、図４に示すように、制御を司るＣＰＵ(Central Processing Unit)４１に対して各種ハードウェアを接続することにより構成される。
次に、データ処理部３の構成について説明する。このデータ処理部３は、図４に示すように、制御を司るＣＰＵ(Central Processing Unit)４１に対して各種ハードウェアを接続することにより構成される。
具体的にはＲＯＭ(Read Only Memory)４２、ＣＰＵ４１のワークメモリとなるＲＡＭ(Random Access Memory)４３、ユーザの操作に応じた命令を入力する操作入力部４４、インターフェイス部４５、表示部４６及び記憶部４７がバス４８を介して接続される。
ＲＯＭ４２には、各種の処理を実行するためのプログラムが格納される。インターフェイス部４５には、顕微鏡２（図１）が接続される。
表示部４６には、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ又はプラズマディスプレイ等が適用される。また記憶部４７には、ＨＤ（Hard Disk）に代表される磁気ディスクもしくは半導体メモリ又は光ディスク等が適用される。ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＣＦ（Compact Flash）メモリ等のように可搬型メモリが適用されてもよい。
ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に格納される複数のプログラムのうち、操作入力部４４から与えられる命令に対応するプログラムをＲＡＭ４３に展開し、該展開したプログラムにしたがって、表示部４６及び記憶部４７を適宜制御する。
またＣＰＵ４１は、展開したプログラムにしたがって、インターフェイス部４５を介して顕微鏡２の各部を適宜制御するようになされている。
［１−３．組織切片像取得表示処理の具体的内容］
ＣＰＵ４１は、組織切片ＴＳの像の取得表示命令を操作入力部４４から受けた場合、該取得表示命令に対応するプログラムをＲＡＭ４３に展開する。
ＣＰＵ４１は、組織切片ＴＳの像の取得表示命令を操作入力部４４から受けた場合、該取得表示命令に対応するプログラムをＲＡＭ４３に展開する。
このときＣＰＵ４１は、図５に示すように、明視野サムネイル像取得部５１、明視野拡大像取得部５２、データ記録部５３、表示制御部５４、暗視野サムネイル像取得部５５、修正部５６及び暗視野拡大像取得部５７として機能する。
明視野サムネイル像取得部５１は、病理診断で１次的に判断する際に用いられるＨＥ染色が施された組織切片ＴＳの像を取得する場合、例えば操作入力部４４の操作に応じて明視野モードが選択される。
明視野サムネイル像取得部５１は、スライドガラスＳＧがサムネイル像撮像ポジションＳＧＰに位置するよう可動ステージ３１を移動させ、明視野光源系１１の白色ＬＥＤ１１Ａを駆動させる。
明視野サムネイル像取得部５１は、サムネイルカメラ１３を用いて組織切片ＴＳを含むスライドガラスＳＧ全体の像を撮像させ、これを明視野サムネイル像として取得する。
明視野拡大像取得部５２は、スライドガラスＳＧが拡大像撮像ポジションＥＧＰに位置するよう可動ステージ３１を移動させる。
明視野拡大像取得部５２は、明視野サムネイル像取得部５１により取得された明視野サムネイル像から組織切片部分の外形形状を抽出する外形形状抽出処理を施す。この外形形状抽出処理は、例えば組織切片部分と他の領域とを区別するための２値化処理を施した後、該２値化処理が施された組織切片部分の外形形状を抽出する処理である。
そして明視野拡大像取得部５２は、輪郭抽出処理により抽出された組織切片部分の外形形状が包含され、面積が最小となる矩形状の領域を検出する。
明視野拡大像取得部５２は、明視野サムネイル像における矩形状の領域の画素位置と、可動ステージ３１における座標位置との関係を用いて、図６に示すように、該矩形状の領域に対応する、組織切片ＴＳが包含され、最小面積となる矩形状の撮像範囲ＰＲを設定する。
明視野拡大像取得部５２は、拡大像撮像部２０の対物レンズ２４及び結像レンズ２５の拡大倍率及び撮像素子２６の撮像サイズに合わせて撮像範囲ＰＲを複数の撮像領域ＡＲに分割する。なお、この図６では、撮像領域ＡＲが重ならない態様となっているが、隣接する領域の一部が重なる態様であってもよい。
明視野拡大像取得部５２は、拡大像撮像部２０の白色光源２１を駆動させ、撮像素子２６によって撮像される部位が撮像領域ＡＲとなるよう可動ステージ３１を順次移動させる。
そして明視野拡大像取得部５２は、撮像領域ＡＲにおける組織切片ＴＳの各部位を撮像素子２６に順次撮像させ、この結果得られる各部位の像を連結して明視野拡大像を生成する。
データ記録部５３は、明視野サムネイル像取得部５１により取得された明視野サムネイル像、及び拡大像取得部５５により生成された明視野拡大像をそれぞれ明視野サムネイル像データ及び明視野拡大像データとして対応付けて記憶部４７に記録する。
またデータ記録部５３は、明視野サムネイル像取得部５１によって取得された明視野サムネイル像に映し出されたバーコードから付帯情報を読み取って記憶部４７に記録する。
このときデータ記録部５３は、明視野サムネイル像データ、明視野拡大像データ及び付帯情報を関連付けて１つのデータファイルとして記録する。
因みにデータ記録部５３は、データファイルが生成されたときに付帯情報が得られていない場合には、付帯情報を入力すべきことを所定のタイミングで通知し、該付帯情報を入力すべきことを警告するようになされている。
表示制御部５４は、所定のデータファイルが操作入力部４４を介して選択されると、該選択されたデータファイルを記憶部４７から読み出す。
そして表示制御部５４は、読み出したデータファイルの明視野サムネイル像が表示部４６の右上部分に表示され、また該明視野サムネイル像の一部分を選択するカーソルの位置する領域に対応した明視野拡大像部分を表示部４６の残りの領域に表示する。
このようにして表示制御部５４は、明視野サムネイル像の診断対象となる領域をカーソルを介して医師などに選択させると、選択された領域に対応した明視野拡大像部分を表示部４６に表示し、１次診断を行わせ得るようになされている。
暗視野サムネイル像取得部５５は、病理診断で２次的に判断する際に用いられる蛍光染色が施された組織切片ＴＳの像を取得する場合、例えば操作入力部４４の操作に応じて暗視野モードが選択される。
ここで蛍光染色が施された組織切片ＴＳを固定するスライドガラスＳＧに付されたバーコードの付帯情報には、同一組織ブロックから薄切されＨＥ染色が施された組織切片の標本番号も記憶される。
暗視野サムネイル像取得部５５は、スライドガラスＳＧがサムネイル像撮像ポジションＳＧＰに位置するよう可動ステージ３１を移動させ、暗視野光源系１２の紫外線ＬＥＤ１２Ａを駆動させる。
暗視野サムネイル像取得部５５は、サムネイルカメラ１３を用いて組織切片ＴＳを含むスライドガラスＳＧ全体の像を撮像させ、これを暗視野サムネイル像として取得する。また暗視野サムネイル像取得部５５は、スライドガラスＳＧに付されたバーコードから付帯情報を読み取る。
修正部５６は、暗視野サムネイル像における組織切片部分の外形形状の修正を行う。具体的に修正部５６は、図７に示すように、明視野外形形状抽出部６１、暗視野外形形状抽出部６２、マッチング演算部６３及び外形形状修正部６４として機能する。
明視野外形形状抽出部６１は、暗視野サムネイル像取得部５５により読み取られた付帯情報から暗視野サムネイル像に映し出された組織切片ＴＳと同一組織ブロックから薄切された組織切片ＴＳが撮像された明視野サムネイル像を読み出す。
明視野外形形状抽出部６１は、読み出した明視野サムネイル像の各画素の例えば輝度値と組織切片部分とすべき値に設定された所定の閾値とを比較することにより２値化し、組織切片部分の領域（以下、これを明視野組織切片領域とも呼ぶ）を抽出する。
ここで図８に明視野組織切片領域の一例を示す。図８からも明らかなように、組織切片像取得表示装置１では、明視野モードにおいて十分に露光された状態で組織切片ＴＳを撮像することができるので、組織切片ＴＳの外形形状が正確に認識し得る明視野組織切片領域を抽出することができる。
暗視野外形形状抽出部６２は、暗視野サムネイル像取得部５５により取得された暗視野サムネイル像の各画素の輝度値と組織切片部分とすべき値に設定された閾値とを比較して２値化し、組織切片ＴＳ部分の領域（以下、これを暗視野組織切片領域とも呼ぶ）を抽出する。
ここで図９に暗視野組織切片領域の一例を示す。因みに図８の明視野組織切片領域及び図９の暗視野組織切片領域は、同一組織ブロックから薄切された異なる組織切片ＴＳを撮像した明視野サムネイル像及び暗視野サムネイル像からそれぞれ抽出されたものである。
ところで組織切片像取得表示装置１では、暗視野モードにおいて十分な明るさで組織切片ＴＳを撮像することができず、また電気的及び光学的ノイズなどの外乱の影響により暗視野サムネイル像が劣化してしまうこともある。このような場合、暗視野サムネイル像における組織切片ＴＳの外形（輪郭）はぼやけてしまう。
これにより暗視野外形形状抽出部６２は、閾値の設定により暗視野組織切片領域として抽出される領域が変化してしまう。また暗視野組織切片領域には、蛍光染色が施された際の蛍光色素の洗い残しやスライドガラスＳＧ上に付着したゴミなども抽出されてしまう。
従って組織切片像取得表示装置１では、組織切片ＴＳの外形形状が正確に認識し得る暗視野組織切片領域を抽出することが困難である。
またＨＥ染色が施された組織切片ＴＳと蛍光染色が施された組織切片ＴＳとは、同一組織ブロックからそれぞれ薄切されて別々のスライドガラスＳＧに固定されるため、該スライドガラスＳＧ上での位置がずれることや表裏が反転関係になる場合もある。
そこでマッチング演算部６３は、明視野外形形状抽出部６１により抽出された明視野組織切片領域と、暗視野外形形状抽出部６２により抽出された暗視野組織切片領域とのずれ量を算出する。
具体的に一例としてマッチング演算部６３は、明視野組織切片領域及び暗視野組織切片領域の重心位置を求め、該重心位置の差を位置ずれ量として算出する。
そしてマッチング演算部６３は、明視野組織切片領域を位置ずれ量分だけ移動させ、該明視野組織切片領域と暗視野組織切片領域との重心を一致させる。そしてマッチング演算部６３は、移動させた明視野組織切片領域を重心を中心に所定角度ずつずらしながら、該明視野組織切片領域と暗視野組織切片領域との差分をとって平均二乗差を求める。
そしてマッチング演算部６３は、平均二乗差が最も小さい角度、すなわち最も相関が高い角度を角度ずれ量とし、該角度ずれ量と位置ずれ量とをずれ量として得る。
ところで明視野サムネイル像及び暗視野サムネイル像には、同一組織ブロックから薄切された組織切片ＴＳが写し出されているため、ほぼ同一の外形形状を有している。
そこで外形形状修正部６４は、明視野サムネイル像における明視野組織切片領域を、マッチング演算部６３により算出されたずれ量である位置ずれ量及び角度ずれ量だけ移動させる。
このずれ量分だけ移動された明視野組織切片領域の位置及び外形形状は、暗視野サムネイル像における組織切片部分の位置及び外形形状を示している。外形形状修正部６４は、ずれ量分だけ移動された明視野組織切片領域の位置及び外形形状を外形情報として生成する。
外形形状修正部６４は、暗視野サムネイル像における組織切片部分の外形形状を、生成した外形情報で示した明視野組織切片領域の外形形状に置き換えることによって、該暗視野サムネイル像における組織切片部分の外形形状を修正する。
暗視野拡大像取得部５７は、スライドガラスＳＧが拡大像撮像ポジションＥＧＰに位置するよう可動ステージ３１を移動させる。
暗視野拡大像取得部５７は、外形形状修正部６４により生成された外形情報を用いて、組織切片ＴＳを含む矩形状の範囲を撮像範囲ＰＲに設定する。
暗視野拡大像取得部５７は、拡大像撮像部２０の対物レンズ２４及び結像レンズ２５の拡大倍率及び撮像素子２６の撮像サイズに合わせて撮像範囲ＰＲを複数の撮像領域ＡＲに分割する。
暗視野拡大像取得部５７は、拡大像撮像部２０の励起光源２７を駆動させ、撮像素子２６によって撮像される部位が撮像領域ＡＲとなるよう可動ステージ３１を順次移動させる。そして暗視野拡大像取得部５７は、撮像領域ＡＲにおける組織切片ＴＳの各部位を撮像素子２６に順次撮像させ、この結果得られる各部位の像を連結して暗視野拡大像を生成する。
データ記録部５３は、暗視野視野サムネイル像取得部５１により取得された暗視野サムネイル像を暗視野サムネイル像データとして記憶部４７に記録する。またデータ記録部５３は、修正部５６により算出されたずれ量をずれ量情報とし、暗視野拡大像取得部５７により取得された暗視野拡大像を暗視野拡大像データとして記憶部４７に記録する。
このときデータ記録部５３は、暗視野サムネイル像データ、ずれ量情報、暗視野拡大像データを対応するデータファイルに、明視野サムネイル像データ、明視野拡大像データ及び付帯情報と共に記録する。
表示制御部５４は、所定のデータファイルが操作入力部４４を介して選択され、暗視野拡大像の表示命令が実行されると、該選択されたデータファイルを記憶部４７から読み出す。そして表示制御部５４は、ずれ量情報を基に、明視野サムネイル像の各画素にそれぞれ対応する暗視野拡大像の画素を算出する。
そして表示制御部５４は、図１０に示すように、明視野サムネイル像が右上部分に表示され、また該明視野サムネイル像の一部を選択するカーソルＣＳに選択された部分の暗視野拡大像部分が表示された暗視野拡大像画面Ｇ１を表示部４６に表示する。
このようにして表示制御部５４は、例えば１次診断で用いた明視野サムネイル像の診断対象となる部分をカーソルＣＳを介して医師などに選択させると、その部分に対応した暗視野拡大像部分を表示部４６に表示し、２次診断を行わせ得るようになされている。
［１−４．組織切片像取得表示処理手順］
次に組織切片像取得表示処理の手順について図１１に示すフローチャートに従って説明する。
次に組織切片像取得表示処理の手順について図１１に示すフローチャートに従って説明する。
実際上、ＣＰＵ４１は、ルーチンＲＴ１の開始ステップから入って次のステップＳＰ１へ移る。ステップＳＰ１においてＣＰＵ４１は、サムネイルカメラ１３を用いて組織切片ＴＳを含むスライドガラスＳＧ全体を撮像させて明視野サムネイル像として取得し、次のステップＳＰ２に移る。
ステップＳＰ２においてＣＰＵ４１は、明視野サムネイル像における組織切片部分が含まれる範囲に対応する撮像範囲ＰＲを撮像領域ＡＲに分割する。ＣＯＵ４１は、撮像領域ＡＲに対応する組織切片ＴＳの各部位を撮像素子２６に順次撮像させ、それらを連結して明視野拡大像を生成し、次のステップＳＰ３に移る。
ステップＳＰ３においてＣＰＵ４１は、明視野サムネイル像データ、明視野拡大像データ及び付帯情報を関連付けて１つのデータファイルとして記録し、次のステップＳＰ４に移る。
ステップＳＰ４においてＣＰＵ４１は、明視野サムネイル像が表示部４６の右上部分に表示され、また該明視野サムネイル像の一部を選択するカーソルに対応した部分の明視野拡大像を表示部４６の残りの部分に表示し、次のステップＳＰ５に移る。
ステップＳＰ５においてＣＰＵ４１は、蛍光染色が施された組織切片ＴＳを含むスライドガラスＳＧ全体をサムネイルカメラ１３を用いて撮像させ、その結果として暗視野サムネイル像を取得し、次のステップＳＰ６に移る。
ステップＳＰ６においてＣＰＵ４１は、組織切片ＴＳを固定するスライドガラスＳＧに付されたバーコードの付帯情報から、ステップＳＰ５で取得した暗視野サムネイル像に対応するデータファイルが存在するか否かを判断する。
ここで否定結果が得られると、このことは暗視野サムネイル像に映し出された組織切片ＴＳと同一組織ブロックから薄切されＨＥ染色が施された組織切片ＴＳの明視野サムネイル像が存在しないことを意味し、ＣＰＵ４１は次のステップに移って処理を終了する。
これに対してステップＳＰ６で肯定結果が得られると、このことは暗視野サムネイル像に映し出された組織切片ＴＳと同一組織ブロックから薄切されＨＥ染色が施された組織切片ＴＳの明視野サムネイル像が存在することを意味する。このときＣＰＵ４１はステップＳＰ７に移る。
ステップＳＰ７においてＣＰＵ４１は、データファイルから明視野サムネイル像データを読み出し、明視野サムネイル像及び暗視野サムネイル像にそれぞれ設定された閾値を基に明視野組織切片領域及び暗視野組織切片領域を抽出し、次のステップＳＰ８に移る。
ステップＳＰ８においてＣＰＵ４１は、明視野組織切片領域及び暗視野組織切片領域の角度ずれ量と位置ずれ量とを算出し、次のステップＳＰ９に移る。
ステップＳＰ９においてＣＰＵ４１は、明視野サムネイル像における明視野組織切片領域をずれ量である位置ずれ量及び角度ずれ量だけ移動させ、次のステップＳＰ１０に移る。
ステップＳＰ１０においてＣＰＵ４１は、移動された明視野組織切片領域の外形形状を基に、暗視野モードで撮像される組織切片ＴＳが包含され、最小面積となる矩形状の範囲を撮像範囲ＰＲに設定する。
ＣＰＵ４１は、撮像範囲ＰＲを複数の撮像領域ＡＲに分割し、撮像領域ＡＲに対応する組織切片ＴＳの各部位を撮像素子２６に順次撮像させ、それらを連結して暗視野拡大像を生成し、次のステップＳＰ１１に移る。
ステップＳＰ１１においてＣＰＵ４１は、暗視野サムネイル像データ、ずれ量、暗視野拡大像データを対応するデータファイルに記録し、次のステップＳＰ１２に移る。
ステップＳＰ１２においてＣＰＵ４１は、データファイルを記憶部４７から読み出し、暗視野拡大像画面Ｇ１を表示部４６に表示し、次のステップに移って処理を終了する。
［１−５．動作及び効果］
以上の構成において組織切片像取得表示装置１は、同一組織ブロックから薄切され明視野状態で撮像すべき染色及び蛍光染色がそれぞれ施された組織切片ＴＳ全体の像を明視野サムネイル像及び暗視野サムネイル像として取得する。
以上の構成において組織切片像取得表示装置１は、同一組織ブロックから薄切され明視野状態で撮像すべき染色及び蛍光染色がそれぞれ施された組織切片ＴＳ全体の像を明視野サムネイル像及び暗視野サムネイル像として取得する。
組織切片像取得表示装置１は、明視野サムネイル像及び暗視野サムネイル像の各画素とそれぞれ設定された閾値とを比較し、組織切片部分を明視野組織切片領域及び暗視野組織切片領域として抽出する。
組織切片像取得表示装置１は、明視野組織切片領域及び暗視野組織切片領域の位置ずれ量及び角度ずれ量をずれ量として算出し、明視野サムネイル像における明視野組織切片領域をずれ量に基づいて移動させる。
組織切片像取得表示装置１は、移動された明視野組織切片領域の外形形状を暗視野サムネイル像における組織切片部分の外形形状とし、該外形形状を包含する範囲に対応する撮像範囲ＰＲの暗視野拡大像を取得する。
組織切片像取得表示装置１は、明視野サムネイル像が右上部分に表示され、また該明視野サムネイル像の一部を選択するカーソルＣＳに選択された部分の暗視野拡大像が表示された暗視野拡大像画面Ｇ１を表示部４６に表示する。
これにより組織切片像取得表示装置１は、１次診断で観察した明視野サムネイル像の一部分をカーソルＣＳを介して選択させると、その部分に対応した暗視野拡大像を表示部４６に表示する。従って組織切片像取得表示装置１は、１次診断で疑わしいと診断された部位に対応する領域を暗視野サムネイル像からわざわざを探させる必要もなく、その分利便性を向上することができる。
ところで暗視野モードで十分な明るさで暗視野サムネイル像が撮像されず、暗視野組織切片領域を抽出する際に、実際の組織切片部分よりも小さい組織切片部分を抽出しまう場合が考えられる。この場合、暗視野組織切片領域の外形形状を基に暗視野拡大像を撮像すると、暗視野拡大像において組織切片ＴＳの一部が欠けてしまうことになる。
また実際の組織切片部分よりも大きめに組織切片部分を暗視野組織切片領域として暗視野サムネイル像から検出することも考えられるが、この場合、余分な部分の拡大像を取得してしまうため、そのデータ量が大きくなってしまう。
これに対し組織切片像取得表示装置１は、暗視野組織切片部分として実際の組織切片部分よりも小さい組織切片部分を抽出しまった場合であっても、明視野サムネイル像における明視野組織切片領域の外形形状を基に暗視野拡大像を取得する。
従って組織切片像取得表示装置１は、明視野サムネイル像における組織切片ＴＳの外形形状が正確に抽出された明視野組織切片領域の外形形状を用いて暗視野拡大像を取得するので、暗視野拡大像において組織切片ＴＳの一部が欠けてしまうといったことを防止することができる。これにより組織切片像取得表示装置１は、組織切片ＴＳ全体を過不足なく撮像範囲とした精度よい暗視野拡大像を取得することができる。
以上の構成によれば、明視野サムネイル像を基に、暗視野サムネイル像における組織切片部分の外形形状を修正し、その外形形状を用いて暗視野拡大像を取得し、明視野サムネイル像と暗視野拡大像を共に表示するようにした。
これにより組織切片像取得表示装置１は、明視野サムネイル像における組織切片部分の外形形状を正確に取得でき、かくして利便性を向上しつつも、精度よく暗視野拡大像を取得することができる。
＜２．他の実施の形態＞
なお上述した実施の形態においては、明視野組織切片領域及び暗視野組織切片領域のずれ量を算出し、明視野サムネイル像における明視野組織切片領域をずれ量分だけ移動させる。そして暗視野サムネイル像における組織切片部分の外形形状を、移動させた明視野組織切片領域の外形形状に置き換えることによって、該暗視野サムネイル像における組織切片部分の外形形状を修正するようにした。
なお上述した実施の形態においては、明視野組織切片領域及び暗視野組織切片領域のずれ量を算出し、明視野サムネイル像における明視野組織切片領域をずれ量分だけ移動させる。そして暗視野サムネイル像における組織切片部分の外形形状を、移動させた明視野組織切片領域の外形形状に置き換えることによって、該暗視野サムネイル像における組織切片部分の外形形状を修正するようにした。
本発明はこれに限らず、暗視野組織切片領域の面積が明視野組織切片領域の面積と同等となるように暗視野サムネイル像から暗視野組織切片領域を抽出することにより、暗視野サムネイル像における組織切片の外形形状を修正するようにしてもよい。
具体的に組織切片像取得表示装置１のＣＰＵ２１は、実施の形態の修正部５６に代えて修正部１００（図６）が設けられる。修正部１００は、図１２に示すように、明視野外形形状抽出部１０１、面積演算部１０２及び暗視野外形形状抽出部１０３として機能する。
明視野外形形状抽出部１０１は、暗視野サムネイル像取得部５５により読み取られた付帯情報から暗視野サムネイル像に写し出された組織切片ＴＳと同一組織ブロックから切り出された組織切片ＴＳが撮像された明視野サムネイル像を読み出す。
明視野外形形状抽出部１０１は、読み出した明視野サムネイル像の各画素の輝度値と、組織切片とすべき値に設定された所定の閾値とを比較することにより明視野組織切片領域を抽出する。
面積演算部１０２は、明視野外形形状抽出部１０１により抽出された明視野組織切片領域の面積を算出する。因みに面積演算部１０２は明視野組織切片領域の画素数を面積として算出するようにしてもよいし、サムネイルカメラ１３の撮像倍率に基づいた実際の面積を算出するようにしてもよい。
暗視野外形形状抽出部１０３は、暗視野サムネイル像の各画素の輝度値と予め設定された閾値とを比較することにより暗視野組織切片領域を抽出し、該暗視野組織切片領域の面積を算出する。
暗視野外形形状抽出部１０３は、算出した暗視野組織切片領域の面積が面積演算部１０２により算出された明視野組織切片領域の面積と同等とみなせる範囲内でなかった場合、閾値を変更する。
そして暗視野外形形状抽出部１０３は、変更された閾値を用いて再び暗視野組織切片領域を抽出してその面積を算出し、明視野組織切片領域の面積と比較する。暗視野外形形状抽出部１０３は、暗視野組織切片領域の面積が明視野組織切片領域の面積と同等とみなせる範囲内になるまで閾値の変更して暗視野組織切片領域を抽出する。
そして暗視野外形形状抽出部１０３は、暗視野組織切片領域の面積が明視野組織切片領域の面積と同等とみなせる範囲内になった場合、そのときの暗視野組織切片領域の外形形状を外形情報として取得する。
このように修正部１００は、暗視野組織切片領域の面積が明視野組織切片領域の面積と同等になるように閾値を変更して暗視野組織切片領域を抽出する。従って修正部１００は、暗視野モードで光量が少なく組織切片ＴＳの外形（輪郭）がぼやけているような場合であっても明視野モードで撮像された組織切片ＴＳの像の面積と等しくなるように暗視野組織切片領域を抽出するので、組織切片ＴＳの外形形状をより正確に表した暗視野組織切片領域を抽出することができる。
ところで暗視野組織切片領域の面積と明視野組織切片領域の面積とが同等になった場合でも暗視野組織切片領域の外形に凹んだ部分が発生することが考えられる。この場合、凹んだ部分に対応する組織切片ＴＳ部分が暗視野拡大像として撮像されなくなってしまうことがある。
そこで暗視野外形形状抽出部１０３は、暗視野組織切片領域の面積と明視野組織切片領域の面積とが同等となり、かつ暗視野組織切片領域及び明視野組織切片領域をそれぞれ包含する最小面積の多角形の面積が同等となるように閾値の変更して暗視野組織切片領域を抽出するようにしてもよい。
これにより修正部１００は、暗視野組織切片領域の外形に凹んだ部分が発生した場合でも、暗視野組織切片領域を包含する多角形の面積も同等とすることにより、凹んだ部分に対応する組織切片ＴＳ部分が暗視野拡大像として撮像されなくなってしまうといったことを防止することができる。
上述した実施の形態においては、明視野サムネイル像及び暗視野サムネイル像から輝度値に基づいて明視野組織切片領域及び暗視野組織切片領域をそれぞれ抽出するようにした。本発明はこれに限らず、明視野サムネイル像及び暗視野サムネイル像の色情報に基づいて明視野組織切片領域及び暗視野組織切片領域をそれぞれ抽出するようにしてもよい。
上述した実施の形態においては、暗視野サムネイル像の各画素の輝度値と組織切片部分とすべき値に設定された閾値とを比較して２値化して暗視野組織切片領域を抽出するようにした。本発明はこれに限らず、暗視野サムネイル像の各画素の輝度値と組織切片部分とすべき値に設定された閾値とを比較して２値化し、抽出された領域のうち、最も大きな一塊の領域を暗視野組織切片領域として抽出するようにしてもよい。
この場合、図９に示したような蛍光染色が施された際の蛍光色素の洗い残しやスライドガラスＳＧ上に付着したゴミなどを暗視野組織切片領域から取り除くことができる。
上述した実施の形態においては、明視野組織切片領域及び暗視野組織切片領域の重心位置を求めて位置ずれ量を算出した後、明視野組織切片領域の角度を所定角度ずつずらしながら画素ごとの差分をとって平均二乗差を求めて角度ずれ量を算出するようにした。本発明はこれに限らず、明視野組織切片領域又は暗視野組織切片領域の一方の位置及び角度をずらしながら画素ごとの差分をとって平均二乗差を求めて位置ずれ量及び角度ずれ量を算出するようにしてもよい。
上述した実施の形態においては、蛍光色素としてＤＡＰＩを用いるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、組織切片ＴＳの外形形状がわかるような蛍光色素であればよい。
さらに上述した実施の形態においては、ＣＰＵ４１がＲＯＭ４２に格納されているプログラムに従い、上述した生体サンプル像取得処理を行うようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、記憶媒体からインストールしたり、インターネットからダウンロードしたプログラムに従って上述した生体サンプル像取得処理を行うようにしても良い。またその他種々のルートによってインストールしたプログラムに従って上述した生体サンプル像取得処理を行うようにしても良い。
上述した実施の形態においては、全体像取得部として明視野サムネイル像取得部５１及び暗視野サムネイル像取得部５２、修正部として修正部５６、拡大像取得部としてサムネイルカメラ１４、表示制御部として表示制御部５４が設けられるようにした場合について述べた。しかしながら本発明は、その他種々の構成でなる光源、撮像部を設けるようにしても良い。
本発明は、生物実験、医薬の創製又は患者の経過観察などのバイオ産業上において利用可能である。
１……組織切片像取得表示装置、２……顕微鏡、３……データ処理部、１０……サムネイル像撮像部、１１……明視野照明系、１２……暗視野照明系、２０……拡大像撮像部、２１……白色光源、２２……反射ミラー、２３……明視野フィルタ、２４……対物レンズ、２５……結像レンズ、２６……撮像素子、２７……励起光源、２８……励起フィルタ、２９……ダイクロイックミラー、３０……エミッションフィルタ、３１……可動ステージ、３２……スライドホルダ、４１……ＣＰＵ、４２……ＲＯＭ、４３……ＲＡＭ、４４……操作入力部、４５……インターフェイス部、４６……表示部、４７……記憶部、５１、１０１……明視野サムネイル像取得部、５２……明視野拡大像取得部、５３……データ記録部、５４……表示制御部、５５……暗視野サムネイル像取得部、５６、１００……修正部、５７……暗視野拡大像取得部、１０２……面積演算部、１０３……暗視野外形形状抽出部、ＳＧ……スライドガラス、ＴＳ……組織切片。
Claims (6)
- 組織における切片全体の明視野像と上記組織における他の切片全体の暗視野像とを取得する全体像取得部と、
上記明視野像における切片部分の外形形状を基に、上記暗視野像における切片部分の外形形状を修正する修正部と、
上記修正部により修正された暗視野像の外形形状に基づいて、上記他の切片を包含する範囲を決定し、該範囲における上記他の切片の拡大像を暗視野で取得する拡大像取得部と、
上記明視野像を表示させると共に、該明視野像の選択された位置に対応する上記拡大像部分を表示させる表示制御部と
を有する組織切片像取得表示装置。 - 上記修正部は、
上記暗視野像における切片部分の外形形状を上記明視野像における切片部分の外形形状に置き換えることにより、該暗視野像における切片部分の外形形状を修正する
請求項１に記載の組織切片像取得表示装置。 - 上記修正部は、
上記暗視野像の切片部分の面積が上記明視野像の切片部分の面積と同等となるように、該暗視野像の切片部分を修正する
請求項１に記載の組織切片像取得表示装置。 - 上記修正部は、
上記明視野像の切片部分の面積と上記暗視野像の切片部分の面積とが同等となり、かつ該明視野像の切片部分を包含する最小面積となる多角形の面積と該暗視野像の切片部分を包含する最小面積となる多角形の面積とが同等となるように該暗視野像の切片部分を修正する
請求項１に記載の組織切片像取得表示装置。 - 組織における切片全体の明視野像と上記組織における他の切片全体の暗視野像とを取得する全体像取得ステップと、
上記明視野像における切片部分の外形形状を基に、上記暗視野像における切片部分の外形形状を修正する修正ステップと、
上記修正ステップにより修正された暗視野像の外形形状に基づいて、上記他の切片を包含する範囲を決定し、該範囲における上記他の切片の拡大像を暗視野で取得する拡大像取得ステップと、
上記明視野像を表示させると共に、該明視野像の選択された位置に対応する上記拡大像部分を表示させる表示制御ステップと
を有する組織切片像取得表示方法。 - コンピュータに対して、
組織における切片全体の明視野像と上記組織における他の切片全体の暗視野像とを取得する全体像取得ステップと、
上記明視野像における切片部分の外形形状を基に、上記暗視野像における切片部分の外形形状を修正する修正ステップと、
上記修正ステップにより修正された暗視野像の外形形状に基づいて、上記他の切片を包含する範囲を決定し、該範囲における上記他の切片の拡大像を暗視野で取得する拡大像取得ステップと、
上記明視野像を表示させると共に、該明視野像の選択された位置に対応する上記拡大像部分を表示させる表示制御ステップと
を実行させる組織切片像取得表示プログラム。
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