JP5547597B2 - Pathological diagnosis support device, pathological diagnosis support method, control program for pathological diagnosis support, and recording medium recording the control program - Google Patents
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Description
この発明は、病理診断をコンピュータシステム等によって支援するための技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for supporting pathological diagnosis by a computer system or the like.
病理診断の1つに、患者から臓器の一部を検体として採取し、これを組織切片ガラススライド標本(プレパラート)にして顕微鏡下で観察し診断を行う生検組織診断がある。このような診断自体は医師が行わなければならないが、そのための作業量は膨大であり、医師の負担は重い。そこで、診断のための観察作業を効率よく行い医師の負担を軽減するために、コンピュータシステムによる画像処理技術を利用した種々の診断支援装置が従来より提案されている。 One pathological diagnosis is biopsy tissue diagnosis in which a part of an organ is collected from a patient as a specimen, and this is made into a tissue slice glass slide (preparation) and observed under a microscope for diagnosis. Such a diagnosis itself must be performed by a doctor, but the amount of work for that is enormous and the burden on the doctor is heavy. Therefore, in order to efficiently carry out observation work for diagnosis and reduce the burden on the doctor, various diagnosis support apparatuses using image processing technology by a computer system have been proposed.
例えば、特許文献1に記載の技術では、乳腺組織標本を顕微鏡等で拡大して撮影することでデジタル画像を生成し、該画像から乳腺腫瘍に見られる病理組織学的特徴量(例えば、核領域の数、面積、形状、乳頭状パターンの有無など)を算出する。そして、該特徴量をもとに病理組織学的特徴に基づいてあらかじめ設定された診断カテゴリーを適合度算出カテゴリーとして決めておき、該画像の特徴量が適合度算出カテゴリーに適合する程度を算出し、適合度の高い適合度算出カテゴリー名を表示することで診断支援を行う。 For example, in the technique described in Patent Document 1, a digital image is generated by enlarging and photographing a mammary tissue specimen with a microscope or the like, and a histopathological feature amount (for example, a nuclear region) found in a mammary tumor is detected from the image. Number, area, shape, presence / absence of papillary pattern, etc.). Based on the feature amount, a diagnosis category set in advance based on histopathological features is determined as a fitness level calculation category, and the degree to which the feature value of the image matches the fitness level calculation category is calculated. Diagnosis support is performed by displaying a fitness level calculation category name having a high fitness level.
一般的に病理医は複数種類の臓器に対して病理診断を行う。また、診断の基準としては、臓器に共通した診断基準や、各臓器ごとに特化した診断基準がある。その支援を行う診断支援装置の開発は対象となる臓器または病変ごとに特化されており、上記従来技術のように特定の臓器に特化した支援機能しか持たない診断支援システムでは、検査対象とする臓器が変わるごとにシステムの操作方法も変わるなど、医師の病理診断の支援を十分に行うことができないという問題がある。 In general, a pathologist performs pathological diagnosis on a plurality of types of organs. As diagnostic criteria, there are diagnostic criteria common to organs and diagnostic criteria specialized for each organ. The development of diagnostic support devices that support this is specialized for each target organ or lesion. In the diagnostic support system that has only a support function specialized for a specific organ like the above-mentioned conventional technology, There is a problem that a doctor's pathological diagnosis cannot be sufficiently supported, for example, the operation method of the system changes every time the organ to be changed.
一方、例えば特許文献2に記載されているように、モダリティ(例えば、コンピュータ断層撮影装置や、内視鏡装置など)ごとに特化した診断支援機能をプラグイン形式で提供する技術も提案されているが、この技術では、病理診断において重要となる臓器間で共通に診断基準として用いられる病変特有の特徴の傾向を把握することができないという問題がある。 On the other hand, as described in Patent Document 2, for example, a technique for providing a diagnosis support function specialized for each modality (for example, a computer tomography apparatus, an endoscope apparatus, etc.) in a plug-in format has been proposed. However, with this technique, there is a problem that it is impossible to grasp the tendency of the characteristic features of lesions that are commonly used as diagnostic criteria among organs that are important in pathological diagnosis.
このように、これまでのところ、異なる複数種の臓器に対応することのできる診断支援システムは未だ実用化されておらず、複数種の臓器を診断対象とする病理医の診断を効果的に支援することのできる技術は確立されるに至っていない。 Thus, so far, diagnostic support systems that can handle different types of organs have not yet been put into practical use, and effectively support the diagnosis of pathologists who diagnose multiple types of organs. The technology that can be done has not been established.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、医師による病理診断をコンピュータシステム等によって支援する技術分野において、複数種の臓器に対応することで病理診断をより効果的に支援することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in the technical field of supporting pathological diagnosis by a doctor by a computer system or the like, it is possible to support pathological diagnosis more effectively by supporting multiple types of organs. The purpose is to provide.
この発明にかかる病理診断支援装置は、上記目的を達成するため、検体組織を撮像した画像を取得する画像取得手段と、前記画像に基づいて、臓器の種類に依存しない特徴量である共通特徴量を算出する共通特徴量算出手段と、前記共通特徴量に基づいて、予め与えられたサンプル画像を用いて機械学習させた分類器により前記画像を複数の分類カテゴリに分類する共通分類手段と、前記画像に基づいて、検査対象となる臓器に特化した特徴量である特化特徴量を算出する特化特徴量算出手段と、前記特化特徴量の値と当該特化特徴量に応じて予め定められた閾値との比較結果に基づいて、前記画像から臓器に特有の特殊領域を検出する特化検出手段と、前記共通分類手段による分類結果と、前記特化検出手段による検出結果とを統合した出力画像を出力する出力手段とを備え、前記特化特徴量算出手段が、臓器の種類に応じて交換可能であることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a pathological diagnosis support apparatus according to the present invention obtains an image obtained by capturing an image of a specimen tissue, and a common feature quantity that is a feature quantity that does not depend on the type of organ based on the image. A common feature amount calculating means for calculating the image, a common classification means for classifying the image into a plurality of classification categories by a classifier machine-learned using a sample image given in advance based on the common feature amount, Based on the image, specialized feature quantity calculating means for calculating a specialized feature quantity that is a feature quantity specialized for the organ to be examined, and in advance according to the value of the specialized feature quantity and the specialized feature quantity Based on a comparison result with a predetermined threshold, specialized detection means for detecting a special region peculiar to an organ from the image, classification result by the common classification means, and detection result by the specialized detection means are integrated. Out And output means for outputting an image, the specialized feature quantity calculating means, is characterized in that it is interchangeable depending on the type of organ.
また、この発明にかかる病理診断支援方法は、検体組織を撮像した画像を取得する画像取得工程と、前記画像に基づいて、臓器の種類に依存しない特徴量である共通特徴量を算出し、該共通特徴量に基づいて、予め与えられたサンプル画像を用いて機械学習させた分類器により前記画像を複数の分類カテゴリに分類する共通分類工程と、検査対象となる臓器を選択設定する臓器選択工程と、前記画像に基づいて、前記検査対象として設定された臓器に特化した特徴量である特化特徴量を算出し、該特化特徴量の値と当該特化特徴量に応じて予め定められた閾値とを比較した結果に基づいて前記画像から臓器に特有の特殊領域を検出する特化検出工程と、前記共通分類工程における分類結果と、前記特化検出工程における検出結果とを統合した出力画像を出力する出力工程とを備え、前記特化検出工程では、設定された臓器の種類に応じて前記特化特徴量の種類を異ならせることを特徴としている。 Further, the pathological diagnosis support method according to the present invention calculates an image acquisition step of acquiring an image obtained by imaging a sample tissue, a common feature amount that is a feature amount independent of the type of organ, based on the image, A common classification step of classifying the image into a plurality of classification categories by a classifier that has been machine-learned using a sample image given in advance based on the common feature amount, and an organ selection step of selecting and setting an organ to be examined And a specialized feature value that is a feature value specialized for the organ set as the examination target is calculated based on the image, and predetermined according to the value of the specialized feature value and the specialized feature value. a specialized detection step of detecting a specific special area in organs from the image based on the obtained and compared with the threshold value results, by integrating the classification result at the common classification step, and a detection result of said specialized detection step And an output step of outputting a force image, and in the specialized detection process is characterized by varying the type of the specific feature amount according to the type of the set organs.
これらの発明では、画像をその特徴量に応じて分類するのに際して、臓器に共通の要素と、臓器ごとに異なる要素とを区別して取り扱う。そして、臓器ごとに異なる要素に関しては、検査対象となる臓器に応じて算出する特徴量の種類を入れ換えることが可能である。そのため、この発明によれば、単一の診断支援装置および方法において複数種の臓器を取り扱うことが可能であり、病理医による病理診断をより効果的に支援することが可能となっている。また、臓器の種類に依存しない機能や操作手順等を臓器間で共通化することが可能であり、検査対象臓器の変更や追加に伴う病理医の負担増加を軽減することができる。ここで、共通分類手段はサンプル画像を用いた機械学習による分類器を用いた画像の分類を行う。細胞の大きさや形状は臓器や個体によるばらつきが大きいため、典型例となるサンプル画像を用いた学習アルゴリズムを用いた分類を行うことで、特徴量に基づく画像の分類を精度よく行うことができる。一方、臓器に特有の特殊領域の検出を行うに際しては、機械学習によらない検出器を用いて検出を行う。病理学の分野においては、生検組織に現れる画像上の特徴が臓器あるいはその病変ごとに詳しく研究されており、ある特徴の有無や検出数など、明確な診断基準が確立されている臓器も多い。このような臓器については、診断基準に沿った状況提供を行うことで、病理医は経験と定量的なデータの結果とを融合した精度の高い診断につなげることができる。 In these inventions, when classifying images according to their feature values, elements common to organs and elements different for each organ are distinguished and handled. In addition, regarding elements that are different for each organ, it is possible to replace the types of feature amounts calculated according to the organ to be examined. Therefore, according to the present invention, it is possible to handle a plurality of types of organs in a single diagnosis support apparatus and method, and it is possible to support pathological diagnosis by a pathologist more effectively. In addition, it is possible to share functions, operation procedures, and the like that do not depend on the type of organ among organs, and it is possible to reduce an increase in the burden on pathologists due to the change or addition of an examination target organ. Here, the common classification means classifies images using a classifier by machine learning using sample images. Since the size and shape of cells vary greatly among organs and individuals, classification based on feature quantities can be performed with high accuracy by performing classification using a learning algorithm using a typical sample image. On the other hand, when detecting a special region peculiar to an organ, detection is performed using a detector not based on machine learning. In the field of pathology, features on images appearing in biopsy tissues have been studied in detail for each organ or its lesion, and many organs have established clear diagnostic criteria such as the presence or absence of certain features and the number of detections. . By providing the situation according to the diagnostic criteria for such an organ, the pathologist can connect to a highly accurate diagnosis by combining experience and quantitative data results.
上記した病理診断支援装置においては、例えば、特化検出手段が特化特徴量算出手段と一体的に交換可能であってもよい。こうすることで、特徴量の算出およびそれに基づく特殊領域の検出を臓器ごとに最適化することができ、より効率よく診断支援を行うことが可能となる。 In the above-described pathological diagnosis support apparatus, for example, the specialized detection unit may be interchangeable with the specialized feature amount calculation unit. By doing so, the calculation of the feature amount and the detection of the special region based on the feature amount can be optimized for each organ, and the diagnosis support can be performed more efficiently.
また、共通特徴量算出手段および特化特徴量算出手段は画像を分割してなる複数のグリッド画像のそれぞれについて特徴量の算出を行い、共通分類手段および特化検出手段は該グリッド画像を分類するようにしてもよい。取得された画像を複数のグリッド画像に区分しグリッド画像単位で分類を行うことにより、例えば画像内における病変部位の分布状況を明らかにするなど、より効果的な診断支援を行うことができる。 Further, the common feature amount calculating unit and the specialized feature amount calculating unit calculate the feature amount for each of a plurality of grid images obtained by dividing the image, and the common classification unit and the specialized detection unit classify the grid image. You may do it. By classifying the acquired images into a plurality of grid images and classifying them in units of grid images, more effective diagnosis support can be performed, for example, by clarifying the distribution status of lesion sites in the images.
ここで、共通特徴量としては、画像内の核密度、核の濃度、核の配列、核の大きさ、核の形状、画像内における細胞質と核との面積比、核異型、核の大小不同のそれぞれに対応する特徴量のうちの少なくとも1つ用いることができる。これらの要素は臓器の種類によらず、画像内における病変の有無を判断するのに有効なものである。したがって、これらに対応する特徴量を共通特徴量とすることで、臓器間で共通の診断基準に基づく診断を効率よく支援することが可能となる。 Here, the common features include the nuclear density in the image, the concentration of the nucleus, the arrangement of the nucleus, the size of the nucleus, the shape of the nucleus, the area ratio between the cytoplasm and the nucleus in the image, the nuclear variant, and the size of the nucleus. At least one of the feature amounts corresponding to each of the above can be used. These elements are effective for determining the presence or absence of a lesion in an image regardless of the type of organ. Therefore, by making the feature quantities corresponding to these common feature quantities, it becomes possible to efficiently support diagnosis based on a common diagnostic criterion between organs.
また、出力手段は、共通分類手段による分類結果と、特化検出手段による検出結果とを統合して表示する表示部を有するように構成されてもよい。このようにすると、使用者は臓器間で共通の診断基準と臓器固有の診断基準とに基づく総合的な診断を行うことが可能となり、当該装置による診断支援の効果をより向上させることができる。 The output unit may be configured to include a display unit that displays the classification result by the common classification unit and the detection result by the specialized detection unit in an integrated manner. In this way, the user can perform a comprehensive diagnosis based on a diagnosis standard common to organs and a diagnosis standard unique to the organ, and the effect of diagnosis support by the apparatus can be further improved.
また、この発明にかかる病理診断支援のための制御プログラムは、上記目的を達成するため、検体組織を撮像した画像に基づいて、臓器の種類に依存しない特徴量である共通特徴量を算出し、該共通特徴量に基づいて、予め与えられたサンプル画像を用いて機械学習させた分類器により前記画像を複数の分類カテゴリに分類する共通分類工程と、前記画像に基づいて、検査対象となる臓器に特化した特徴量である特化特徴量を算出し、該特化特徴量の値と当該特化特徴量に応じて予め定められた閾値とを比較した結果に基づいて前記画像から臓器に特有の特殊領域を検出する特化検出工程と、前記共通分類工程における分類結果と、前記特化検出工程における検出結果とを統合した出力画像を出力する出力工程とをコンピュータに実行させ、しかも、前記特化検出工程では、設定された臓器の種類に応じて前記特化特徴量の種類を異ならせることを特徴としている。さらに、この発明にかかる記録媒体は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、上記した病理診断支援のための制御プログラムを記録したことを特徴としている。これらの発明によれば、上記発明にかかる病理診断支援方法をコンピュータにより実行させることができ、病理医による診断を効果的に支援することができる。 Further, in order to achieve the above object, the control program for pathological diagnosis support according to the present invention calculates a common feature amount that is a feature amount independent of the type of organ based on an image obtained by imaging a specimen tissue, Based on the common feature amount, a common classification step of classifying the image into a plurality of classification categories by a classifier that has been machine-learned using a sample image given in advance , and an organ to be examined based on the image A special feature amount that is a special feature amount is calculated from the image to the organ based on a result of comparing the value of the special feature amount and a threshold value determined in advance according to the special feature amount. a specialized detection step of detecting a specific special area, the classification result at the common classification step, to execute an output step of outputting an output image obtained by integrating the detection results of the specific detection step in a computer, Duck, and in the specialized detection process is characterized by varying the type of the specific feature amount according to the type of the set organs. Furthermore, a recording medium according to the present invention is a computer-readable recording medium, and is characterized by recording a control program for supporting pathological diagnosis described above. According to these inventions, the pathological diagnosis support method according to the above invention can be executed by a computer, and diagnosis by a pathologist can be effectively supported.
この場合において、特化検出工程を実行するためのプログラムが、制御プログラム本体に対するプラグインファイルとして構成されてもよい。このようにすると、検査対象となる臓器に対応したプラグインファイルを適宜適用して制御プログラムを実行することにより、複数種の臓器に対応することが可能となる。この場合でも、多くの機能については選択された臓器によらず同一とすることができるので、検査対象臓器の変更に伴う病理医の負担の増加を軽減することが可能である。また、プラグインファイルの更新や追加によって、新たな機能を付加することが可能であり、拡張性に優れた診断支援システムを構築することができる。 In this case, the program for executing the specialized detection step may be configured as a plug-in file for the control program body. In this way, it is possible to cope with a plurality of types of organs by appropriately applying a plug-in file corresponding to the organ to be examined and executing the control program. Even in this case, since many functions can be made the same regardless of the selected organ, it is possible to reduce an increase in the burden on the pathologist accompanying the change of the organ to be examined. In addition, a new function can be added by updating or adding a plug-in file, and a diagnostic support system with excellent extensibility can be constructed.
この発明にかかる病理診断支援技術によれば、単一の診断支援装置および方法において複数種の臓器を取り扱うことが可能であり、これにより臓器間で共通で使用する診断基準の統計データを提供することができるため、病理医による病理診断をより効果的に支援することが可能となる。また、臓器の種類に依存しない機能や操作手順等を臓器間で共通化することで、検査対象臓器の変更や追加に伴う病理医の負担増加を軽減することができる。 According to the pathological diagnosis support technique according to the present invention, it is possible to handle a plurality of types of organs in a single diagnosis support apparatus and method, thereby providing statistical data of diagnostic criteria used in common between organs. Therefore, pathological diagnosis by a pathologist can be more effectively supported. In addition, by sharing functions and operation procedures that do not depend on the type of organ among organs, it is possible to reduce an increase in the burden on the pathologist accompanying the change or addition of the organ to be examined.
図1はこの発明にかかる病理診断支援装置の一実施形態を示す図である。この病理診断支援装置1は、ホストコンピュータ10と撮像部20とを備えている。ホストコンピュータ10は、例えば公知のパーソナルコンピュータやワークステーション端末と同等の構成および機能を有するものであり、各種の制御プログラムを実行するプロセッサ部100と、ユーザからの操作入力を受け付ける入力部150と、各種の情報を表示する表示部160と、制御プログラムや画像データなどの各種データを記録した外部記録媒体である光学ディスクODにアクセスしてデータを読み出すディスクドライブ170と、インターフェース180とを備えている。このホストコンピュータ10は、インターフェース180を介して構内LANやインターネットなどの電気通信回線30に接続可能となっている。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a pathological diagnosis support apparatus according to the present invention. The pathological diagnosis support apparatus 1 includes a host computer 10 and an imaging unit 20. The host computer 10 has a configuration and functions equivalent to, for example, a known personal computer or workstation terminal, and includes a processor unit 100 that executes various control programs, an input unit 150 that receives operation input from a user, A display unit 160 that displays various types of information, a disk drive 170 that reads out data by accessing an optical disk OD that is an external recording medium on which various types of data such as a control program and image data are recorded, and an interface 180 are provided. . The host computer 10 can be connected to a telecommunication line 30 such as a local LAN or the Internet via an interface 180.
表示部160としては例えば液晶ディスプレイを用いることができる。また、入力部150としては、例えばマウスのようなポインティングデバイスやキーボードのほか、表示部160と一体となったタッチパネルを用いてもよい。また、制御プログラムや画像データを記録した記録媒体としては、光学ディスクに限定されず、ハードディスクやメモリーカード、USBメモリなど任意のものを用いることができる。 As the display unit 160, for example, a liquid crystal display can be used. Further, as the input unit 150, for example, a touch panel integrated with the display unit 160 may be used in addition to a pointing device such as a mouse or a keyboard. Further, the recording medium on which the control program and the image data are recorded is not limited to the optical disk, and any hard disk, memory card, USB memory, or the like can be used.
撮像部20は、CCDカメラ201が取り付けられた顕微鏡202を有している。顕微鏡202は、患者から採取された検体組織から作成されたプレパラートの拡大光学像をCCDカメラ201の受光部に結像し、CCDカメラ201はこれを撮像しデジタルデータ化していわゆるバーチャルスライドを作成する。検体組織は観察目的に応じて適宜の染色法によって染色される(例えばヘマトキシリン・エオジン(HE)染色)。 The imaging unit 20 includes a microscope 202 to which a CCD camera 201 is attached. The microscope 202 forms an enlarged optical image of a preparation prepared from a specimen tissue collected from a patient on a light receiving unit of the CCD camera 201, and the CCD camera 201 captures the image and converts it into digital data to create a so-called virtual slide. . The specimen tissue is stained by an appropriate staining method according to the purpose of observation (for example, hematoxylin / eosin (HE) staining).
ホストコンピュータ10は、光学ディスクODから読み込まれた制御プログラムにしたがって、撮像部20によって撮像されデジタルデータ(RGBデータ)化された検体組織の画像に各種の画像処理を施して表示部160に表示させることで、ユーザ(診断医)による病理診断を支援する。 The host computer 10 performs various kinds of image processing on the image of the specimen tissue imaged by the imaging unit 20 and converted into digital data (RGB data) according to the control program read from the optical disk OD, and displays the image on the display unit 160. Thus, the pathological diagnosis by the user (diagnostic doctor) is supported.
図2はこの病理診断支援装置1の構成を示すブロック図である。より詳しくは、ホストコンピュータ10が光学ディスクODから読み込んだ、もしくは電気通信回線30を介して受信した制御プログラムを実行することにより、図2の各機能ブロックがプロセッサ部100内でソフトウェアにより実現される。これらの機能ブロックにより実現される診断支援処理の内容については後に詳述するが、ここでは個々の機能ブロックの概要について簡単に説明しておく。なお、図2においては、各機能ブロック間でやり取りされる情報の内容を括弧を付して記載している。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the pathological diagnosis support apparatus 1. More specifically, each functional block of FIG. 2 is realized by software in the processor unit 100 by executing a control program read from the optical disk OD by the host computer 10 or received via the telecommunication line 30. . The contents of the diagnosis support processing realized by these functional blocks will be described in detail later. Here, the outline of each functional block will be briefly described. In FIG. 2, the contents of information exchanged between the functional blocks are shown in parentheses.
この病理診断支援装置1において処理対象となる画像(対象画像)は、例えば、検体組織を撮像しデータ化してなるバーチャルスライドの全体またはそれを複数に分割した画像である。また、同一または複数の患者から採取した複数の検体組織のそれぞれを個別に撮像した複数の画像を対象画像としてもよい。1つのバーチャルスライドを複数に分割して複数の対象画像とする場合には、後の処理でバーチャルスライドを復元できるように、元のバーチャルスライドにおける各対象画像の位置を特定できる情報(例えば、座標情報)を各対象画像データに付しておくことが望ましい。 An image (target image) to be processed in the pathological diagnosis support apparatus 1 is, for example, an entire virtual slide obtained by imaging a sample tissue and converting it into data, or an image obtained by dividing the virtual slide into a plurality of images. Also, a plurality of images obtained by individually capturing a plurality of sample tissues collected from the same or a plurality of patients may be set as target images. When one virtual slide is divided into a plurality of target images, information that can specify the position of each target image in the original virtual slide so that the virtual slide can be restored in a later process (for example, coordinates Information) is desirably attached to each target image data.
撮像部20で撮像された対象画像に対応するRGB画像データは、グリッド画像生成部101および後述する特化支援処理部120に与えられる。グリッド画像生成部101は、撮像部20から入力された対象画像を予め定められた、あるいはユーザにより指定された任意の大きさのグリッドで複数のグリッド画像に分割する。この際、各グリッド画像が元の対象画像においてどの位置にあったかを示す情報(例えば、座標情報)を、グリッド画像データに付与しておく。 The RGB image data corresponding to the target image imaged by the imaging unit 20 is given to the grid image generation unit 101 and a specialization support processing unit 120 described later. The grid image generation unit 101 divides the target image input from the imaging unit 20 into a plurality of grid images with a grid of an arbitrary size that is determined in advance or specified by the user. At this time, information (for example, coordinate information) indicating where each grid image is located in the original target image is given to the grid image data.
支援機能選択部102は入力部150を介したユーザからの操作入力を受け付けるインターフェースとして機能し、ユーザが当該装置で実行可能な支援機能の中から所望の機能を入力部150に選択入力すると、支援機能選択部102は、選択された機能に対応する選択情報を装置各部に送信する。 The support function selection unit 102 functions as an interface that receives an operation input from the user via the input unit 150. When the user selects and inputs a desired function from the support functions that can be executed by the device, the support function selection unit 102 supports the input. The function selection unit 102 transmits selection information corresponding to the selected function to each unit of the apparatus.
グリッド画像生成部101により生成されたグリッド画像データを含む画像情報、および、支援機能選択部102から出力された選択情報は、検査対象臓器の種類に依存しない処理を行う共通支援処理部110に与えられる。また、撮像部20で撮像された対象画像および支援機能選択部102から出力された選択情報が、検査対象となる臓器に特化した処理を行う特化支援処理部120に与えられる。 The image information including the grid image data generated by the grid image generation unit 101 and the selection information output from the support function selection unit 102 are given to the common support processing unit 110 that performs processing independent of the type of the examination target organ. It is done. In addition, the target image captured by the imaging unit 20 and the selection information output from the support function selection unit 102 are given to the specialization support processing unit 120 that performs processing specialized for the organ to be examined.
共通支援処理部110は、検査対象臓器の種類に依存しない処理、例えば、画像内における細胞核や細胞質に対応する部分を抽出しその位置や数を求める処理を実行する。より具体的には、画像の特徴を表す特徴量のうち、臓器に対する依存性の低い、つまり臓器を限定せず共通して適用可能な特徴量を「共通特徴量」として算出し、該共通特徴量に基づいて画像の分類を行う。 The common support processing unit 110 executes a process that does not depend on the type of the organ to be examined, for example, a process that extracts a part corresponding to a cell nucleus or cytoplasm in an image and obtains its position and number. More specifically, among the feature quantities that represent the features of the image, a feature quantity that is less dependent on the organ, that is, can be applied in common without limiting the organ, is calculated as a “common feature quantity”. Classify images based on quantity.
複数種の処理アルゴリズムが共通支援機能記憶部112に記憶保存されており、これらの中から支援機能選択部102から与えられる選択情報に対応する処理アルゴリズムが選択されて共通支援機能実行部111上で実行され、特徴量の算出およびそれに基づく画像の分類が行われる。より具体的には、上記のような各特徴量を算出する特徴量算出器113に相当するダイナミックリンクライブラリと該特徴量に基づく分類を行う分類器114に相当するダイナミックリンクライブラリとの組み合わせにより実現されるプラグインファイル(以下、略して「PI」と称することがある)が共通支援機能記憶部112に複数記憶されており、共通支援機能実行部111に相当する処理ルーチンに適宜プラグインファイルを組み込んで実行することにより、上記の種々の処理アルゴリズムが選択実行される。こうして実行された処理の結果については、共通支援結果記憶部115に記憶される。 A plurality of types of processing algorithms are stored and stored in the common support function storage unit 112, and a processing algorithm corresponding to the selection information given from the support function selection unit 102 is selected from these, and the common support function execution unit 111 performs the selection. This is executed to calculate the feature amount and classify the image based on the feature amount. More specifically, it is realized by a combination of a dynamic link library corresponding to the feature amount calculator 113 for calculating each feature amount as described above and a dynamic link library corresponding to the classifier 114 for performing classification based on the feature amount. Are stored in the common support function storage unit 112, and a plug-in file is appropriately added to a processing routine corresponding to the common support function execution unit 111. By incorporating and executing, the above-described various processing algorithms are selectively executed. The result of the processing executed in this way is stored in the common support result storage unit 115.
プラグインファイルの選択については、入力部150および支援機能選択部102を介してユーザ、すなわち病理医が行うことができる。また、必要に応じてプラグインファイルの更新または追加を可能とすることにより、装置の機能を拡張することができる。 Selection of a plug-in file can be performed by a user, that is, a pathologist, via the input unit 150 and the support function selection unit 102. In addition, the function of the apparatus can be expanded by enabling updating or addition of plug-in files as necessary.
一方、特化支援処理部120では、検査対象となる臓器に特化した処理を行う。すなわち、特化支援機能記憶部122には、当該臓器における病変部位の特徴を有する領域(特殊領域)を検出することに特化された特徴量(特化特徴量)を算出する特徴量算出器123とそれに基づき特殊領域を検出する検出器124とを組み合わせたプラグインファイルが臓器ごとに、あるいは各臓器における病変の種類ごとに用意されており、ユーザにより指定された臓器の種類に対応するプラグインが特化支援機能実行部121に相当する処理ルーチンに組み込まれて実行される。その結果は特化支援結果記憶部125に記憶される。 On the other hand, the specialization support processing unit 120 performs processing specialized for the organ to be examined. That is, the specialization support function storage unit 122 calculates a feature quantity (special feature quantity) specialized to detect a region having a feature of a lesion site in the organ (special area). A plug-in file combining 123 and a detector 124 that detects a special region based on the organ is prepared for each organ or for each type of lesion in each organ, and a plug corresponding to the type of organ designated by the user. IN is incorporated in a processing routine corresponding to the specialization support function execution unit 121 and executed. The result is stored in the specialization support result storage unit 125.
特化支援機能記憶部122に記憶されている各プラグインにより算出される特徴量の種類や数および各臓器における病変の判断に利用される検出器の構成は当然に臓器ごとに異なったものとなるが、その例については後述する。 The type and number of feature amounts calculated by each plug-in stored in the specialization support function storage unit 122 and the configuration of the detector used for determining the lesion in each organ are naturally different for each organ. However, an example thereof will be described later.
共通支援結果記憶部115および特化支援結果記憶部125に記憶された支援処理の結果は、支援結果統合部131により統合される。支援結果統合部131では、それぞれの支援処理での共通支援結果および特化支援結果の和集合や積集合を取るなどの集合演算を行うことにより、共通支援処理部110および特化支援処理部120での処理結果を総合的な1つの処理結果に統合する。例えば、共通支援処理部110による分類結果に基づく画像の色分けと、特化支援処理部120による分類結果に基づく画像の色分けとを重ね合わせた合成画像データを作成する。これを表示処理部132で適宜に画像処理し、表示部160に表示させる。ユーザ(病理医)はこうして表示される画像を見て診断を行うことができる。 The support processing results stored in the common support result storage unit 115 and the specialized support result storage unit 125 are integrated by the support result integration unit 131. The support result integration unit 131 performs a set operation such as taking a union or a product set of the common support result and the special support result in each support process, thereby the common support processing unit 110 and the special support processing unit 120. The processing results at are integrated into a comprehensive processing result. For example, composite image data is created by superimposing the color coding of the image based on the classification result by the common support processing unit 110 and the color coding of the image based on the classification result by the specialization support processing unit 120. The image is appropriately processed by the display processing unit 132 and displayed on the display unit 160. The user (pathologist) can make a diagnosis by viewing the displayed image.
図3は上記のように構成された診断支援装置1による診断支援処理を示すフローチャートである。また、図4は図3の処理中の支援機能の選択処理を示すフローチャートである。この病理診断支援装置1を用いた診断支援処理では、まず実行可能な複数の支援機能の中から所望の機能をユーザに選択させるための支援機能の選択処理を実行する(ステップS101)。 FIG. 3 is a flowchart showing a diagnosis support process by the diagnosis support apparatus 1 configured as described above. FIG. 4 is a flowchart showing the support function selection process during the process of FIG. In the diagnosis support process using the pathological diagnosis support apparatus 1, first, a support function selection process for causing the user to select a desired function from a plurality of support functions that can be executed is executed (step S101).
図4に示すように、支援機能の選択処理では、最初に実行可能な支援機能の一覧を表示部160に表示させる(ステップS201)。ここで、ユーザの便宜のために、共通支援処理部110により実行可能な共通支援処理と、特化支援処理部120により実行可能な特化支援処理とが区別して表示されることが望ましい。支援機能選択部102は、こうして表示された機能の中から、共通支援機能、特化支援機能のそれぞれについて、ユーザからの機能選択入力を受け付ける(ステップS202、S203)。なお、共通支援機能、特化支援機能の選択の順序はいずれが先であってもよく、また1つ1つの機能について任意の順序で選択入力を受け付けるようにしてもよい。 As shown in FIG. 4, in the support function selection process, a list of support functions that can be executed first is displayed on the display unit 160 (step S201). Here, for the convenience of the user, it is desirable that the common support processing that can be executed by the common support processing unit 110 and the specialized support processing that can be executed by the specialization support processing unit 120 are displayed separately. The support function selection unit 102 receives a function selection input from the user for each of the common support function and the specialized support function from the displayed functions (steps S202 and S203). Note that the common support function and the special support function may be selected in any order, and selection inputs may be received in any order for each function.
共通支援機能としては、例えば分類に使用する分類器のタイプ、すなわちその分類アルゴリズムや使用する特徴量を選択できるようにすることができる。また、特化支援機能としては、第一義には検査対象となる臓器の種類や検出したい病変の種類等を選択できるようにすることができるが、さらに使用する特徴量を選択できるようにしてもよい。 As the common support function, for example, the type of classifier used for classification, that is, the classification algorithm and the feature quantity to be used can be selected. As a specialization support function, the type of organ to be examined and the type of lesion to be detected can be selected in the first sense, but the feature amount to be used can be further selected. Also good.
ユーザにより支援機能が選択されると、その選択情報が支援機能選択部102から共通支援処理部110および特化支援処理部120のそれぞれに送られ、選択された機能に対応するプラグインファイルの情報が共通支援機能実行部111および特化支援機能実行部121のそれぞれに記憶される(ステップS204)。 When the support function is selected by the user, the selection information is sent from the support function selection unit 102 to each of the common support processing unit 110 and the specialized support processing unit 120, and information on the plug-in file corresponding to the selected function Is stored in each of the common support function execution unit 111 and the specialized support function execution unit 121 (step S204).
こうして支援機能が選択されると、次に検査対象となる対象画像を取得する(ステップS102)。対象画像は主として検体組織の全体を撮像したバーチャルスライド画像であるが、画像のサイズが大きい場合にはバーチャルスライド画像を複数の部分画像に分割して各部分画像をそれぞれ対象画像としてもよい。また、バーチャルスライド画像については撮像部20から受け取ることができるほか、他の撮像装置やストレージから電気通信回線30等を介して受け取ってもよい。対象画像はグリッド画像生成部101により複数のグリッド画像に分割され、共通支援処理部110に送られて共通支援機能が実行される(ステップS103)。また、特化支援処理部120には対象画像が送られて特化支援機能が実行される(ステップS104)。 When the support function is selected in this way, a target image to be inspected next is acquired (step S102). The target image is mainly a virtual slide image obtained by imaging the entire specimen tissue. However, when the size of the image is large, the virtual slide image may be divided into a plurality of partial images, and each partial image may be used as the target image. Further, the virtual slide image can be received from the imaging unit 20 or may be received from another imaging device or storage via the electric communication line 30 or the like. The target image is divided into a plurality of grid images by the grid image generation unit 101 and sent to the common support processing unit 110 to execute the common support function (step S103). Also, the special support function is executed by sending the target image to the special support processor 120 (step S104).
図5は共通支援機能および特化支援機能の処理の概要を示すフローチャートである。図5(a)に示す共通支援機能の処理では、臓器の種類に依存しない、概ね生体組織に共通して適用可能な特徴量(共通特徴量)の算出と(ステップS301)、これに基づく画像の分類(ステップS302)とを行う。 FIG. 5 is a flowchart showing an outline of processing of the common support function and the special support function. In the processing of the common support function shown in FIG. 5A, calculation of a feature amount (common feature amount) that can be applied generally to a living tissue that does not depend on the type of organ (step S301), and an image based thereon Classification (step S302).
より具体的には、例えば、カラー画像を画素単位でRGB成分に分解し、それらの輝度レベルあるいは色差成分に一定の閾値を設けて、画像から核領域(好塩基性でありB輝度レベルが比較的高い)と細胞質領域(好酸性でありR輝度レベルが比較的高い)とを特定する。 More specifically, for example, a color image is decomposed into RGB components on a pixel-by-pixel basis, and a certain threshold value is provided for those luminance levels or color difference components, so that a nuclear region (basophilic and B luminance level is compared from the image) 2) and cytoplasmic region (acidophilic and relatively high R luminance level).
その上で、グリッド画像ごとに以下の各要素に対応する特徴量:
核密度…(核領域の画素数の合計)/(核以外の組織の画素数の合計);
N/C比(Nuclear to Cytoplasmic Ratio)
…(核領域の画素数の合計)/(細胞質領域の画素数の合計);
核異型…各核領域の真円度の分散または標準偏差;
核の大小不同…各核領域の面積の分散または標準偏差;
などを共通特徴量として算出する。一般的に癌化した細胞では核の形状が崩れたり大きさがばらつく傾向があるため、これらの特徴量は臓器の種類によらず癌化した組織を検出するのに適している。
In addition, for each grid image, features corresponding to the following elements:
Nuclear density ... (total number of pixels in the nucleus region) / (total number of pixels in tissues other than the nucleus);
N / C ratio (Nuclear to Cytoplasmic Ratio)
... (total number of pixels in the nuclear region) / (total number of pixels in the cytoplasmic region);
Nuclear variant: Variance or standard deviation of roundness of each nuclear region;
Nuclear size difference: variance or standard deviation of the area of each nuclear region;
Are calculated as a common feature amount. In general, cancerous cells tend to have a deformed nucleus or vary in size, so these feature values are suitable for detecting a cancerous tissue regardless of the type of organ.
また、これらに加えて、間質比、すなわち組織内に占める間質の面積比を共通特徴量に加えてもよい。ただ、細胞における実質と間質との区別については、臓器の種類ごとに異なる取り扱いがなされており、必ずしも統一的な定義がされているわけではないので、後述する臓器ごとに特化された特徴量として扱うようにしてもよい。 In addition to these, the stroma ratio, that is, the area ratio of the stroma in the tissue may be added to the common feature amount. However, the distinction between parenchyma and stroma in cells is handled differently depending on the type of organ, and it is not necessarily a uniform definition. You may make it treat as quantity.
そして、これらの共通特徴量を分類器に入力し、当該画像を複数の分類カテゴリ、例えば「正常組織」、「癌化した疑いのある組織」などに分類する。共通特徴量に基づく画像の分類は、例えばニューラルネットワーク、サポート・ベクタ・マシン(Support Vector Machine;SVM)や判別分析などの学習アルゴリズムにより行うのが望ましい。これらの分類器は、分類対象の画像から算出された特徴量を入力として、予め学習した結果を元に分類結果を出力するものである。細胞の大きさや形状は臓器や個体によるばらつきが大きいため、典型例となるサンプル画像を用いた学習アルゴリズムを用いた分類を行うことで、特徴量に基づく画像の分類を精度よく行うことができる。複数種の学習アルゴリズムをプラグイン化して共通支援機能記憶部112に記憶させておき、ユーザが適宜選択できるようにしておくことが望ましい。 Then, these common feature quantities are input to a classifier, and the image is classified into a plurality of classification categories, for example, “normal tissue”, “tissue suspected of becoming cancerous”, and the like. The image classification based on the common feature amount is preferably performed by a learning algorithm such as a neural network, a support vector machine (SVM), or discriminant analysis. These classifiers input feature amounts calculated from images to be classified, and output classification results based on previously learned results. Since the size and shape of cells vary greatly among organs and individuals, classification based on feature quantities can be performed with high accuracy by performing classification using a learning algorithm using a typical sample image. It is desirable that a plurality of types of learning algorithms are plugged in and stored in the common support function storage unit 112 so that the user can select them appropriately.
一方、図5(b)に示す特化支援機能の処理では、ユーザにより選択された機能に対応するプラグインファイルを実行することにより、検査対象臓器における病変の検出に特化した特徴量(特化特徴量)の算出と(ステップS401)、これに基づく特殊領域の検出(ステップS402)とを行う。例えば、前立腺における癌検出用のプラグインファイルの構成例は次のようなものである。 On the other hand, in the processing of the specialization support function shown in FIG. 5B, a feature amount (specialized for detecting a lesion in the examination target organ is executed by executing a plug-in file corresponding to the function selected by the user. Calculation (step S401), and detection of a special region based on the calculation (step S402). For example, a configuration example of a plug-in file for cancer detection in the prostate is as follows.
前立腺癌の診断に広く利用されている画像上の特徴は、腺管組織内に存在する好酸性クリスタロイド(Crystalloid)である。前立腺組織における好酸性クリスタロイドは、主に腺管領域に存在する針状物質で大きさがある程度一定しており、HE染色では赤色に染まりやすい一方、青色に染まりにくいという特徴を有している。前立腺内の他の組織や物質でこれらの特徴を全て備えるものは知られておらず、これらの性質から高い確度でクリスタロイドを検出することが可能である。したがって、前立腺癌に対応した特化特徴量としては、例えばRおよびB輝度レベル、面積および形状などの要素に対応するものを用いることができる。これらの特徴量の値に対して所定の閾値を設定し、該閾値と算出値との比較により、前立腺癌の診断に利用される特殊領域であるクリスタロイドの検出を行うことができる。 An image feature that is widely used in the diagnosis of prostate cancer is eosinophilic crystalloid that exists in glandular tissue. Eosinophilic crystalloid in prostate tissue is a needle-like substance mainly present in the gland duct region, and its size is constant to some extent, and it has a characteristic that it is easy to stain red with HE staining but difficult to stain blue. . No other tissue or substance in the prostate that has all these characteristics is known, and crystalloids can be detected with high accuracy from these properties. Therefore, as the specialized feature amount corresponding to prostate cancer, for example, those corresponding to elements such as R and B luminance levels, area and shape can be used. By setting a predetermined threshold value for these feature value values and comparing the threshold value with the calculated value, it is possible to detect crystalloid, which is a special region used for the diagnosis of prostate cancer.
図6は臓器に特化したプラグインファイルの一例を示す図である。より具体的には、図6(a)は前立腺癌の検出に特化したプラグイン(PI)ファイルの処理内容を示すフローチャートであり、図6(b)はこのフローチャートが具現化している決定木の例を示す図である。この処理では、処理対象となる対象画像を取得し(ステップS502)、その対象画像から、上記したクリスタロイド検出のための特化特徴量を算出する(ステップS502)。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a plug-in file specialized for an organ. More specifically, FIG. 6A is a flowchart showing the contents of processing of a plug-in (PI) file specialized for detection of prostate cancer, and FIG. 6B is a decision tree embodied by this flowchart. It is a figure which shows the example of. In this process, a target image to be processed is acquired (step S502), and a specialized feature amount for the above-described crystalloid detection is calculated from the target image (step S502).
次いで、算出された特徴量に基づき特殊領域の検出を行うが、上記のように臓器あるいはさらに病変の種類までを特定すると、多くの場合、特殊領域は極めて明確となる。例えばこの例では、好酸性クリスタロイドが画像内にあるか否かで特殊領域の有無を判断することができる。すなわち、対象画像内に上記特徴を有する部位、つまりクリスタロイドが検出されたか否かを判定し(ステップS503)、検出されていなければ当該対象画像に対しては共通支援結果を利用して判断する。 Next, the special area is detected based on the calculated feature amount. When the organ or even the type of lesion is specified as described above, in many cases, the special area becomes extremely clear. For example, in this example, the presence / absence of the special region can be determined based on whether or not the acidophilic crystalloid is present in the image. That is, it is determined whether or not a part having the above characteristics, that is, a crystalloid is detected in the target image (step S503). If not detected, the target image is determined using the common support result. .
図6(a)において一点鎖線で囲んだ処理、すなわちステップS503の処理は、図6(b)に示す決定木と等価である。このように特殊領域の基準が明確なもの、言い換えると診断基準が明確なものについては、学習型の分類器を用いるのではなく、この図の決定木のような学習によらない、診断基準に沿ったルールベースの検出器で処理することが可能である。これが可能となるのは、使用する特徴量および該特徴量に基づく特殊領域の検出アルゴリズムを特定の臓器の病変を検出する機能のみに特化させているからである。このような特徴量および該特徴量に基づく特殊領域の検出アルゴリズムは対象となる臓器が異なれば適用することができない可能性があるが、このように臓器に特化した特徴量および検出アルゴリズムをプラグイン化して臓器ごとに予め用意しておけば、検査対象臓器の種類に応じてそれらを選択実行することで、同一の装置で複数の臓器に対する診断支援が可能となる。 In FIG. 6A, the process surrounded by the alternate long and short dash line, that is, the process of step S503 is equivalent to the decision tree shown in FIG. In this way, if the criteria of the special area are clear, in other words, if the diagnostic criteria are clear, the learning type classifier is not used, and the diagnostic criteria that do not depend on learning like the decision tree in this figure are used. It is possible to process with a rule-based detector along. This is possible because the feature quantity to be used and the special region detection algorithm based on the feature quantity are specialized only for the function of detecting a lesion of a specific organ. Such a feature amount and a special region detection algorithm based on the feature amount may not be applied if the target organ is different, but the feature amount and detection algorithm specialized for the organ are plugged in this way. If the internal organs are prepared and prepared for each organ in advance, diagnosis support for a plurality of organs can be performed with the same device by selecting and executing them according to the type of organ to be examined.
なお、ここではクリスタロイドと見られる特殊領域が検出されない場合、ユーザは共通支援結果を利用して癌の疑いがあるか否かを判断するが、例えばこの場合に学習アルゴリズムによる分類器を適用して、種々の特徴量から総合的に癌の疑いがあるか否かを判断するようにしてもよい。 Here, when a special region that is considered to be a crystalloid is not detected, the user determines whether there is a suspicion of cancer using the common support result. For example, in this case, a classifier based on a learning algorithm is applied. Thus, it may be determined whether there is a suspicion of cancer comprehensively from various feature amounts.
図7は臓器に特化したプラグインファイルの他の例を示すフローチャートである。より具体的には、胃癌の検出に特化したプラグインの例である。胃癌検出用のプラグインファイルでは、対象画像を取得した後(ステップS601)、胃組織において癌化した部位に特異的に見られる特殊領域である印環細胞の検出に適した特徴量を算出する(ステップS602)。印環細胞では、形状が比較的円形に近く、その周縁部に扁平な核を有するという特徴がある。したがって、例えば細胞質の円形度や細胞内での核の位置、核の形状等に対応する特徴量を、この場合の「特化特徴量」とすることができる。そして、これらの値を予め設定した閾値と比較することで、印環細胞の有無を判別することができる。 FIG. 7 is a flowchart showing another example of a plug-in file specialized for an organ. More specifically, it is an example of a plug-in specialized for detection of gastric cancer. In the plug-in file for gastric cancer detection, after acquiring the target image (step S601), a feature amount suitable for detection of signet ring cells, which are special regions that are specifically found in the cancerous part of the stomach tissue, is calculated. (Step S602). The signet ring cells are characterized by a shape that is relatively circular and has a flat nucleus at the periphery. Therefore, for example, a feature quantity corresponding to the circularity of the cytoplasm, the position of the nucleus in the cell, the shape of the nucleus, etc. can be used as the “specialized feature quantity” in this case. The presence or absence of signet ring cells can be determined by comparing these values with a preset threshold value.
この場合の検出器は例えば以下のように構成される。まず、対象画像内において印環細胞とされる特殊領域が検出され(ステップS603)、かつその検出個数が所定の閾値以上である場合には(ステップS604)、当該画像の組織を癌化した疑いが強いと判断し特殊領域を特化支援結果として表示部160に表示する。また、これには該当しないが、当該画像の組織から一定の距離範囲内で検出された印環細胞の数が閾値以上である場合、つまり周辺領域に印環細胞とされる特殊領域が多く見られる場合にも、当該画像を癌化した疑いが強いと判断し該領域を特化支援結果として表示部160に表示する(ステップS605)。この例においても、一点鎖線で囲んだ部分が検出器として機能している。なお、検出器としては印環細胞を検出する機能のみを有するものとしてもよい。このような構成であっても、印環細胞の領域を特化支援結果として表示部160に表示することで、ユーザの診断を支援することができる。 The detector in this case is configured as follows, for example. First, when a special region that is a signet ring cell is detected in the target image (step S603) and the detected number is equal to or greater than a predetermined threshold (step S604), the tissue of the image is suspected to be cancerous. The special area is displayed on the display unit 160 as a specialization support result. Although this is not the case, if the number of signet ring cells detected within a certain distance from the tissue of the image is greater than or equal to the threshold value, that is, there are many special areas that are regarded as signet ring cells in the surrounding area. If it is determined that the image is cancerous, the region is displayed on the display unit 160 as a specialization support result (step S605). Also in this example, a portion surrounded by a one-dot chain line functions as a detector. The detector may have only a function of detecting signet ring cells. Even in such a configuration, the diagnosis of the user can be supported by displaying the area of the signet ring cells on the display unit 160 as a specialized support result.
このように、この実施形態の病理診断支援装置1では、検査対象となる臓器として例えば前立腺が選択されているときと胃が選択されているときとでは、実行されている処理の内容は異なっている。しかしながら、ユーザから見れば、いずれも検査対象臓器において癌化している疑いのある部位を見出すという機能が実行されているという点には何ら変わりはない。また、このように臓器に特化された機能以外の機能は当然に同じである。このことは、対象となる臓器が変わっても装置の操作性や使用感に変化がないということを意味しており、従来技術のように、臓器ごとに全く異なるシステムが提供されることによるユーザの負担増を大きく軽減することができる。 As described above, in the pathological diagnosis support apparatus 1 according to this embodiment, the contents of the executed processes are different when, for example, the prostate is selected as the organ to be examined and when the stomach is selected. Yes. However, from the user's point of view, there is no change in that the function of finding a part suspected of having cancerous in the organ to be examined is being executed. In addition, functions other than those specialized for organs are naturally the same. This means that even if the target organ changes, there is no change in the operability and usability of the device, and the user is provided with a completely different system for each organ as in the prior art. Can be greatly reduced.
また、ある臓器について新たな診断基準が確立された場合には、それに対応するプラグインファイルを作成して組み込むことにより、直ちに当該新たな診断基準による分類機能を装置に付加することができる。このように、臓器に特化した機能をプラグイン化しておくことで、応用および拡張性に優れた診断支援装置とすることができる。 In addition, when a new diagnostic criterion is established for a certain organ, a classification function based on the new diagnostic criterion can be immediately added to the apparatus by creating and incorporating a corresponding plug-in file. In this way, by making a function specialized for an organ into a plug-in, a diagnosis support apparatus excellent in application and expandability can be obtained.
図3に戻って、診断支援処理の説明を続ける。上記のようにして共通支援機能実行部111および特化支援機能実行部121でそれぞれ実行された分類の結果および特殊領域の検出結果は、共通支援結果記憶部115および特化支援結果記憶部125にそれぞれ記憶される(ステップS105)。これらの結果は支援結果統合部131によって適宜統合されて表示処理部132に送られ(ステップS106)、表示処理部132は統合された分類結果を画面表示するための表示用画像データを生成して表示部160に送出する。これによって、最終的な分類結果および検出結果が表示部160に表示されてユーザに提示される(ステップS107)。このようにしてユーザ(病理医)による診断が支援される。なお、特化支援機能実行部121によるルールベースでの検出の結果を特化支援結果記憶部125に記憶し、支援結果の統合に用いてもよい。 Returning to FIG. 3, the description of the diagnosis support process will be continued. The classification results and special area detection results executed by the common support function execution unit 111 and the special support function execution unit 121 as described above are stored in the common support result storage unit 115 and the special support result storage unit 125, respectively. Each is stored (step S105). These results are appropriately integrated by the support result integration unit 131 and sent to the display processing unit 132 (step S106), and the display processing unit 132 generates display image data for displaying the integrated classification result on the screen. It is sent to the display unit 160. As a result, the final classification result and detection result are displayed on the display unit 160 and presented to the user (step S107). In this way, diagnosis by the user (pathologist) is supported. Note that the result of rule-based detection by the specialization support function execution unit 121 may be stored in the specialization support result storage unit 125 and used for integration of support results.
図8は分類・統合結果の表示の一例を示す図である。ここでは胃の組織画像から癌の診断を行う場合の例を示す。共通支援機能の実行結果からは、例えば核密度、N/C比、核異型、核の大小不同から特定された、組織画像中の癌化した領域の座標などが表示情報として提供可能である。また、特化支援機能の実行結果からは、画像中の印環細胞の有無やその数、印環細胞に相当する特殊領域の色表示などを表示情報として提供可能である。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the display of the classification / integration result. Here, an example in the case of diagnosing cancer from a stomach tissue image is shown. From the execution result of the common support function, for example, the coordinates of the cancerous region in the tissue image specified from the nuclear density, the N / C ratio, the nuclear atypia, the size of the nucleus, and the like can be provided as display information. Further, from the execution result of the specialization support function, the presence / absence and number of signet ring cells in the image, the color display of a special region corresponding to the signet ring cells, and the like can be provided as display information.
図8の例では、表示部160の表示画面161に、検査対象となったバーチャルスライド画像Ivまたはその部分画像が表示されている。また、バーチャルスライド画像Ivを分割してなる各グリッド画像Igのうち、正常と判断されたものについては原画像の色をそのまま表示する一方、共通支援機能実行部111において癌化の疑いと判断されたグリッド画像領域R1に濃いハッチングを付すとともに、特化支援機能実行部121において癌化の疑いと判断された印環細胞の領域R2にはより薄いハッチングを付して視覚的に強調表示する。これによって、各領域に対する分類結果の違いを一目で視認することができるようにしている。 In the example of FIG. 8, the virtual slide image Iv to be inspected or a partial image thereof is displayed on the display screen 161 of the display unit 160. Further, among the grid images Ig obtained by dividing the virtual slide image Iv, those that are determined to be normal are displayed as they are, while the common support function execution unit 111 determines that the cancer is suspected of being cancerous. The grid image region R1 is darkly hatched, and the region R2 of the signet ring cell, which is judged to be cancerous by the specialization support function execution unit 121, is visually highlighted with a lighter hatching. As a result, the difference in the classification result for each region can be visually recognized at a glance.
また、画面左側には、ユーザにより選択された機能や各種の計算結果等を一覧表示させるテキスト領域Itを設けており、分類条件やより詳細な分類結果をユーザが必要に応じて確認することができるようになっている。これらの表示により、ユーザたる病理医は効率よく病理診断を行うことが可能となる。 In addition, a text area It is provided on the left side of the screen for displaying a list of functions selected by the user, various calculation results, and the like so that the user can check classification conditions and more detailed classification results as necessary. It can be done. With these displays, the pathologist as the user can efficiently perform pathological diagnosis.
また、例えば図9に示すように、共通支援結果記憶部115および特化支援結果記憶部125にそれぞれ蓄積された過去の支援結果を支援結果統合部131で統計的に処理し表示部160に表示させることで、各臓器ごとの、あるいは各臓器間で共通する画像上における特徴の傾向を抽出し、学術研究や新たな診断基準を確立するための作業を支援することも可能となる。 For example, as shown in FIG. 9, the past support results accumulated in the common support result storage unit 115 and the specialized support result storage unit 125 are statistically processed by the support result integration unit 131 and displayed on the display unit 160. By doing so, it is possible to extract the tendency of features on an image common to each organ or between each organ, and to support work for establishing academic research and new diagnostic criteria.
図9は過去の支援結果を統計処理した結果の一例を示す図である。患者から採取した組織を分析した結果として共通支援結果記憶部115および特化支援結果記憶部125に蓄積されたデータから、各特徴量ごとの統計データ(平均や分散、標準偏差等)を求め、図9に示すようにそれらをまとめて表示画面161に表示させることで、ユーザが臓器や病変ごとの画像上の傾向を把握しやすくなる。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a result of statistical processing of past support results. From the data accumulated in the common support result storage unit 115 and the specialized support result storage unit 125 as a result of analyzing the tissue collected from the patient, statistical data (average, variance, standard deviation, etc.) for each feature amount is obtained. As shown in FIG. 9, by displaying them together on the display screen 161, it becomes easier for the user to grasp the tendency on the image for each organ or lesion.
例えば腺組織が多数含まれる臓器(例えば前立腺)では、正常な組織であっても腺を構成する核が多く含まれるため、正常組織の核密度が高くなる場合がある。一方、筋や脂肪が多い臓器(例えば心臓など)では核密度は低くなる。つまり、臓器によって同じ特徴量でも正常と判断すべき閾値が異なる。そのため、過去の支援結果を元に支援結果統合部131において各臓器における共通の特徴量の統計データを求めることで、医師の診断をより効果的に支援することが可能となる。 For example, in an organ (for example, prostate) containing a large number of glandular tissues, even if it is a normal tissue, many nuclei constituting the gland are included. On the other hand, nuclear density is low in organs with a lot of muscles and fat (for example, the heart). In other words, the threshold value that should be determined to be normal differs even with the same feature amount depending on the organ. Therefore, it is possible to more effectively support a doctor's diagnosis by obtaining statistical data of common feature amounts in each organ in the support result integration unit 131 based on past support results.
以上のように、この実施形態では、検体組織を撮像した画像を処理して病理診断を支援する病理診断支援システムにおいて、臓器ごとに特化された機能をプラグインファイルとして構成し、これを必要に応じて制御プログラム本体に組み込んで実行することで、単一のシステムで複数種の臓器の診断支援を行えるようにしている。このため、ユーザは対象臓器ごとに異なるシステムを用意する必要がないだけでなく、対象臓器が変わってもほぼ同様の使用感で装置を操作することができる。これにより、この実施形態の診断支援装置1は、医師による複数種の臓器に対する診断を極めて効果的に支援することが可能である。 As described above, in this embodiment, in a pathological diagnosis support system that supports a pathological diagnosis by processing an image obtained by imaging a specimen tissue, a function specialized for each organ is configured as a plug-in file, which is necessary. In response to the above, it is possible to support diagnosis of a plurality of types of organs with a single system by being incorporated into a control program body and executed. For this reason, the user does not need to prepare a different system for each target organ, and can operate the apparatus with almost the same feeling of use even if the target organ changes. Thereby, the diagnosis support apparatus 1 of this embodiment can support the diagnosis with respect to multiple types of organs by a doctor very effectively.
また、プラグインファイルを更新したり新たに組み込むことにより、これまで対応していなかった臓器または診断基準に直ちに対応することが可能となり、拡張性の優れた診断支援システムを構築することが可能となっている。 In addition, by updating or incorporating a plug-in file, it is possible to immediately cope with organs or diagnostic criteria that have not been supported so far, and it is possible to construct a diagnostic support system with excellent extensibility. It has become.
以上説明したように、この実施形態では、撮像部20が本発明の「画像取得手段」として機能しており、表示部160が本発明の「出力手段」として機能している。また、共通支援処理部110により実現される特徴量算出器113および分類器114の機能がそれぞれ本発明の「共通特徴量算出手段」および「共通分類手段」に相当する一方、特化支援処理部120により実現される特徴量算出器123および特殊領域を検出するための検出器124の機能がそれぞれ本発明の「特化特徴量算出手段」および「特化検出手段」に相当している。 As described above, in this embodiment, the imaging unit 20 functions as the “image acquisition unit” of the present invention, and the display unit 160 functions as the “output unit” of the present invention. The functions of the feature quantity calculator 113 and the classifier 114 realized by the common support processor 110 correspond to the “common feature quantity calculator” and the “common classifier” of the present invention, respectively, while the specialized support processor The function of the feature quantity calculator 123 realized by 120 and the function of the detector 124 for detecting a special area correspond to the “specialized feature quantity calculation means” and “specialization detection means” of the present invention, respectively.
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、臓器の例として前立腺および胃を採り上げたが、これら以外の臓器に対する診断支援にも、本発明を適用することが可能である。また、本実施形態の説明において挙げた特徴量は一部の例を示したものに過ぎず、ここに記載していない任意の特徴量を用いることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the prostate and stomach are taken as examples of organs, but the present invention can be applied to diagnosis support for other organs. In addition, the feature amounts listed in the description of the present embodiment are only some examples, and any feature amount not described here can be used.
また、上記実施形態では共通支援機能として画像の分類を「正常」と「癌化の疑い」という2つの分類カテゴリに分類しているが、分類カテゴリの数や種類はこれに限定されず任意である。例えば、「正常」のカテゴリをさらに細分化して「正常組織」、「正常組織(腺管)」などのカテゴリを設けたり、「癌化」のカテゴリをさらに細分化して、「高分化腺癌」、「低分化腺癌」などのカテゴリを設けてもよい。 In the above embodiment, as a common support function, the image classification is classified into two classification categories of “normal” and “suspected of canceration”, but the number and type of classification categories are not limited to this and are arbitrary. is there. For example, the “normal” category is further subdivided to provide categories such as “normal tissue” and “normal tissue (gland duct)”, or the “cancerous” category is further subdivided into “highly differentiated adenocarcinoma”. A category such as “poorly differentiated adenocarcinoma” may be provided.
また、上記実施形態では、共通支援機能記憶部112に記憶させる、共通支援機能の処理アルゴリズムについてもプラグイン化することで、将来的なこれらの機能の更新や追加に対応することができるようにしているが、このことは本発明において必須の要件ではない。すなわち、これらは制御プログラム本体に予め組み込まれた固定的なものとしてもよい。この場合、例えば制御プログラム全体のアップデートを行うことで、機能の更新や追加を行うことが可能である。 In the above embodiment, the common support function processing algorithm stored in the common support function storage unit 112 is also plugged in so that future updates and additions of these functions can be supported. However, this is not an essential requirement in the present invention. That is, these may be fixed in advance incorporated in the control program body. In this case, for example, it is possible to update or add functions by updating the entire control program.
また、上記実施形態では、CCDカメラ201および顕微鏡202を有する撮像部20を「画像取得手段」として備えているが、本発明において撮像部は必須ではない。前記したように電気通信回線30からインターフェース180を介して、あるいは外部記録媒体から適宜のインターフェースを介して原画像を受け取ることも可能であり、その場合にはこれらのインターフェースが「画像取得手段」として機能することになる。また、この意味において、本発明の制御プログラムにおいては「画像を取得するための工程」は必須ではない。 In the above embodiment, the imaging unit 20 including the CCD camera 201 and the microscope 202 is provided as an “image acquisition unit”. However, the imaging unit is not essential in the present invention. As described above, it is also possible to receive an original image from the telecommunication line 30 via the interface 180 or from an external recording medium via an appropriate interface. In this case, these interfaces serve as “image acquisition means”. Will work. In this sense, the “step for acquiring an image” is not essential in the control program of the present invention.
また、上記実施形態では、共通支援機能実行部111による分類結果と特化支援機能実行部121による検出結果とを統合したものを画面表示しているが、これらの結果をそれぞれ単独で表示する機能を有していてもよい。 Moreover, in the said embodiment, what integrated the classification result by the common support function execution part 111 and the detection result by the specialization support function execution part 121 is displayed on the screen, However, The function which displays each of these results independently You may have.
また、この実施形態では、光学ディスクODに記録された制御プログラムをホストコンピュータ10が実行することで各機能ブロックによる処理が実現されているが、制御プログラムを記録する記録媒体は光学ディスクに限定されるものではなく、前記したとおり他の任意の記録媒体を用いることができる。また、この制御プログラムは電気通信回線30を通じて配布されるものであってもよい。 In this embodiment, processing by each functional block is realized by the host computer 10 executing the control program recorded on the optical disk OD. However, the recording medium for recording the control program is limited to the optical disk. Any other recording medium can be used as described above. The control program may be distributed through the telecommunication line 30.
また、上記実施形態の病理診断支援装置1は汎用のホストコンピュータ10と撮像部20とを組み合わせて構成されているが、撮像部と専用端末とを組み合わせて病理診断支援装置を構成するようにしてもよい。また、既存のバーチャルスライド作成装置に本発明にかかる制御プログラムを組み込むことで、バーチャルスライド作成装置を病理診断支援装置として機能させるようにしてもよい。 Moreover, although the pathological diagnosis support apparatus 1 of the said embodiment is comprised combining the general purpose host computer 10 and the imaging part 20, it is made to comprise a pathological diagnosis support apparatus combining an imaging part and a dedicated terminal. Also good. Further, by incorporating the control program according to the present invention into an existing virtual slide creation device, the virtual slide creation device may function as a pathological diagnosis support device.
また、上記実施形態では、表示部160を本発明の「出力手段」として機能させているが、出力手段としては結果を表示するものに限定されず、例えば記録紙上に分類結果をプリント出力するものや、記録媒体または電気通信回線に対して分類結果を送出するものであってもよい。またこれらが併用されてもよい。 In the above embodiment, the display unit 160 functions as the “output unit” of the present invention. However, the output unit is not limited to the one that displays the result, and for example, prints the classification result on a recording sheet. Alternatively, the classification result may be transmitted to a recording medium or a telecommunication line. These may be used in combination.
また、上記実施形態では、特化支援処理部120は対象画像に対して処理を行う構成となっているが、共通支援処理部110と同様にグリッド画像生成部101により生成されたグリッド画像および画像情報に対して処理を行ってもよい。そして、該グリッド画像を表す領域に対して色付けを行いユーザに検出結果を示すようにしてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the specialization assistance process part 120 becomes a structure which processes with respect to an object image, the grid image and image produced | generated by the grid image generation part 101 similarly to the common assistance process part 110 are shown. Processing may be performed on the information. Then, the region representing the grid image may be colored to show the detection result to the user.
この発明は、医師による各種の病理診断をコンピュータシステム等によって支援する技術分野に好適に適用することができる。 The present invention can be suitably applied to a technical field in which various pathological diagnoses by a doctor are supported by a computer system or the like.
10 パーソナルコンピュータ
20 撮像部(画像取得手段)
110 共通支援処理部
113 特徴量算出器(共通特徴量算出手段)
114 分類器(共通分類手段)
120 特化支援処理部
123 特徴量算出器(特化特徴量算出手段)
124 検出器(特化検出手段)
160 表示部(出力手段)
Iv バーチャルスライド画像
S101 臓器選択工程
S102 画像取得工程
S103 共通分類工程
S104 特化検出工程
S107 出力工程
10 Personal Computer 20 Imaging Unit (Image Acquisition Unit)
110 common support processing unit 113 feature quantity calculator (common feature quantity calculation means)
114 Classifier (common classification means)
120 Specialization Support Processing Unit 123 Feature Quantity Calculator (Specialized Feature Quantity Calculation Unit)
124 Detector (specialized detection means)
160 Display (output means)
Iv virtual slide image S101 organ selection process S102 image acquisition process S103 common classification process S104 specialized detection process S107 output process
Claims (11)
前記画像に基づいて、臓器の種類に依存しない特徴量である共通特徴量を算出する共通特徴量算出手段と、
前記共通特徴量に基づいて、予め与えられたサンプル画像を用いて機械学習させた分類器により前記画像を複数の分類カテゴリに分類する共通分類手段と、
前記画像に基づいて、検査対象となる臓器に特化した特徴量である特化特徴量を算出する特化特徴量算出手段と、
前記特化特徴量の値と当該特化特徴量に応じて予め定められた閾値との比較結果に基づいて、前記画像から臓器に特有の特殊領域を検出する特化検出手段と、
前記共通分類手段による分類結果と、前記特化検出手段による検出結果とを統合した出力画像を出力する出力手段と
を備え、
前記特化特徴量算出手段が、臓器の種類に応じて交換可能である
ことを特徴とする病理診断支援装置。 Image acquisition means for acquiring an image of the sample tissue;
A common feature amount calculating means for calculating a common feature amount that is a feature amount independent of the type of organ based on the image;
Based on the common feature amount, a common classification unit that classifies the image into a plurality of classification categories by a classifier machine-learned using a sample image given in advance ,
Based on the image, specialized feature quantity calculating means for calculating a specialized feature quantity that is a feature quantity specialized for an organ to be examined;
Specialized detection means for detecting a special region peculiar to an organ from the image based on a comparison result between a value of the specialized feature value and a threshold value predetermined according to the specialized feature value ;
An output means for outputting an output image obtained by integrating the classification result by the common classification means and the detection result by the specialized detection means;
The pathological diagnosis support apparatus characterized in that the specialized feature amount calculation means can be exchanged according to the type of organ.
前記特化特徴量算出手段は前記画像について特徴量を算出し、前記特化検出手段は前記特殊領域を検出する請求項1または2に記載の病理診断支援装置。 The common feature amount calculating unit calculates a feature amount for each of a plurality of grid images obtained by dividing the image, and the common classification unit classifies the grid image,
The pathological diagnosis support apparatus according to claim 1, wherein the specialized feature amount calculating unit calculates a feature amount for the image, and the specialized detection unit detects the special region.
前記画像に基づいて、臓器の種類に依存しない特徴量である共通特徴量を算出し、該共通特徴量に基づいて、予め与えられたサンプル画像を用いて機械学習させた分類器により前記画像を複数の分類カテゴリに分類する共通分類工程と、
検査対象となる臓器を選択設定する臓器選択工程と、
前記画像に基づいて、前記検査対象として設定された臓器に特化した特徴量である特化特徴量を算出し、該特化特徴量の値と当該特化特徴量に応じて予め定められた閾値とを比較した結果に基づいて前記画像から臓器に特有の特殊領域を検出する特化検出工程と、
前記共通分類工程における分類結果と、前記特化検出工程における検出結果とを統合した出力画像を出力する出力工程と
を備え、
前記特化検出工程では、設定された臓器の種類に応じて前記特化特徴量の種類を異ならせる
ことを特徴とする病理診断支援方法。 An image acquisition step of acquiring an image obtained by imaging a sample tissue;
Based on the image, a common feature value that is a feature value that does not depend on the type of organ is calculated, and based on the common feature value, the image is obtained by a classifier that is machine-learned using a sample image given in advance. A common classification process for classifying into multiple classification categories;
An organ selection process for selecting and setting an organ to be examined;
Based on the image, a specialized feature amount that is a feature amount specialized for the organ set as the examination target is calculated, and predetermined according to the value of the specialized feature amount and the specialized feature amount A specialized detection step of detecting a special region peculiar to an organ from the image based on a result of comparison with a threshold ;
An output step of outputting an output image obtained by integrating the classification result in the common classification step and the detection result in the specialized detection step;
The pathological diagnosis support method characterized in that, in the specialized detection step, the type of the specialized feature amount is varied according to the set organ type.
前記画像に基づいて、検査対象となる臓器に特化した特徴量である特化特徴量を算出し、該特化特徴量の値と当該特化特徴量に応じて予め定められた閾値とを比較した結果に基づいて前記画像から臓器に特有の特殊領域を検出する特化検出工程と、
前記共通分類工程における分類結果と、前記特化検出工程における検出結果とを統合した出力画像を出力する出力工程と
をコンピュータに実行させ、しかも、
前記特化検出工程では、設定された臓器の種類に応じて前記特化特徴量の種類を異ならせる
ことを特徴とする、病理診断支援のための制御プログラム。 A classifier that calculates a common feature quantity that is a feature quantity that does not depend on the type of organ based on an image obtained by imaging a specimen tissue, and performs machine learning using a sample image that is given in advance based on the common feature quantity a common classification step for classifying the image into a plurality of classification categories by,
Based on the image, a specialized feature value that is a feature value specialized for an organ to be examined is calculated, and a value of the specialized feature value and a threshold value that is predetermined according to the specialized feature value are calculated. A specialized detection step of detecting a special region specific to an organ from the image based on the comparison result ;
Causing the computer to execute an output step of outputting an output image obtained by integrating the classification result in the common classification step and the detection result in the specialized detection step;
A control program for pathological diagnosis support, characterized in that, in the specialized detection step, the type of the specialized feature is made different according to the set type of organ.
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