JP5766958B2 - 顕微鏡システム、情報処理装置、及び情報処理プログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムの構成例を示す模式図である。図1に示すように、顕微鏡システム1は、標本100を観察するための顕微鏡10と、標本100のRGB画像を取得する画像取得部としてのRGB撮像装置20と、標本100の分光情報を取得する分光情報取得部としての分光計測装置30と、当該顕微鏡システム1の各部の動作を統括的に制御すると共に、RGB撮像装置20及び分光計測装置30から入力された情報に基づいて標本100に関する診断情報(例えば異常部の有無や位置、特徴量等)を生成する情報処理装置40とを備える。RGB撮像装置20及び分光計測装置30は、それぞれ、情報処理装置40とデータの送受可能に接続される。
まず、ステップS101において、RGB撮像装置20は、標本100に対し、画像取得範囲内の観察像のRGB撮像を行う。なお、病理標本を検査対象とする場合、標本100は予め所定の色素で染色(例えば、ヘマトキシリン及びエオジンの2つを用いるヘマトキシリン−エオジン(HE)染色)される。RGB撮像により生成されたRGB画像データは、記憶部404に格納される。
その後、動作は終了する。
次に、実施の形態1に係る顕微鏡システムによる画像解析の実施例を説明する。ここでは、HE染色した病理標本から核を抽出する場合について説明する。
図4Bは、図4Aに示すRGB画像を解析することによって取得された画像であり(ステップS102)、ヘマトキシリン(色素H)によって染色された核領域を抽出した抽出画像を表す。このような抽出画像は、色素Hの色範囲に含まれる画素値を有する画素を抽出することによって取得される。
HE染色された病理標本の染色成分は、例えば、細胞核を染色したヘマトキシリン(色素H)、細胞質を染色したエオジン(色素E)、及びその他の染色成分(例えば、赤血球を染色したエオジンや、染色されていない赤血球の色(色素R))の3つとなる。図5Aは、HE染色を行った病理標本のヘマトキシリン(H)及びエオジン(E)の吸光度スペクトルの例である。また、図5Bは、標本ごと、又は染色設備ごとに生じるヘマトキシリンの吸光度スペクトル(H1、H2、H3)のばらつきの例を示す。このように、標本ごとに吸光度スペクトルにばらつきが生じている場合、RGB画像のみの解析では、核領域の抽出精度に影響が生じてしまう。そこで、このようなばらつきに起因して形状が正確に抽出されていない可能性がある核領域に対して、染色成分に対応する単色光の吸光度を測定する分光測定を行うことにより、核領域をより正確に抽出することが可能となる。
次に、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システムの変形例について説明する。図6は、変形例1−1に係る顕微鏡システムの構成を示す模式図である。本変形例1−1においては、標本100からの観察光の光路を、RGB撮像装置20及び分光計測装置30の方向に交互に切り替える構成としている。
分光計測装置30によって取得された分光データを用いる解析処理は、情報処理装置40とは別の装置において行っても良い。具体的には、分光データ解析処理用の情報処理装置を、情報処理装置40とデータ送受可能に接続し、情報処理装置40は、分光計測制御部403が分光計測装置30から受け付けた分光データを、分光データ解析処理用の情報処理装置にそのまま出力する。或いは、分光計測制御部403が分光計測装置30から受け付けた分光データを携帯可能な情報記録媒体に格納し、この情報記録媒体を介して、分光データを別の情報処理装置に転送しても良い。この変形例1−2によれば、情報処理装置40において、一般的に負荷の高い分光データの解析処理を実行しないで済むので、負荷を低減して、他の処理(第1解析部405における解析や制御処理)を高速化することが可能となる。
上記実施の形態1は、1つの標本に対して1つの画像を取得する場合だけでなく、1つの標本に対して部分的な撮像を複数回に渡って行い、それによって取得された複数の部分的なRGB画像をつなぎ合わせて1つの画像を取得するシステムにも適用することができる。このようなシステムは、バーチャルスライドシステムと呼ばれる。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。図7は、実施の形態2に係る顕微鏡システムの構成例を示す模式図である。図7に示すように、顕微鏡システム2は、図1に示す分光計測装置30、情報処理装置40、及びビームスプリッタ15の代わりに、マルチスペクトル(MS)撮像装置32、情報処理装置42、及び光路切換ユニット16を備える。その他の構成は、図1に示すものと同様である。なお、光路切換ユニット16の構成及び動作は、変形例1−1において説明したものと同様である。
まず、ステップS201において、RGB撮像装置20は、標本100に対し、画像取得範囲内の観察像のRGB撮像を行う。このとき、制御部425は、切換装置16bを制御して、観察光をRGB撮像装置20に入射させるため、観察光の光路を光軸L側に設定しておく。
上記実施の形態2は、バーチャルスライドシステムに適用しても良い。この場合、情報処理装置42は、標本100の1つの観察領域に対してRGB撮像を行うたびに、RGB画像の解析を行い、分光情報の取得が必要と判定された観察領域に対して同じ画角でMS撮像を行うと良い。それにより、RGB画像と全く同じ位置及び画角におけるMS画像を取得することができるので、ある観察領域のRGB画像と、隣接する観察領域のMS画像に基づいて再構成された画像とを自然につなげることが可能となる。
図10は、実施の形態2の変形例2−2に係る顕微鏡システム2’の構成を示す模式図である。実施の形態2においては、RGB撮像及びMS撮像をそれぞれ別の撮像装置で行ったが、これらを1つの撮像装置で兼用することも可能である。この場合、図10に示すように、鏡筒13bにフィルタ切換ユニット17を設けて、RGB撮像装置20にRGB撮像及びMS撮像を実行させる。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。実施の形態3に係る顕微鏡システム全体の構成は図7に示す顕微鏡システム2と同様であり、情報処理装置42の代わりに、図11に示す情報処理装置43が用いられる。
第2解析部432は、解析領域決定部431によって決定された解析領域に対して画像解析を行う。
なお、出力部409は、分光情報の取得が不要であると判定された場合(ステップS203:No)、RGB画像の解析結果のみを出力する(ステップS303)。
次に、実施の形態4について説明する。図13は、実施の形態4に係る顕微鏡システムの構成例を示す模式図である。図13に示す顕微鏡システム4は、第1顕微鏡システム50と、第2顕微鏡システム60と、標本移動制御装置70とを備える。
第1情報処理装置53は、当該第1情報処理装置53における処理に関する情報の入力を受け付ける入力部531と、RGB撮像装置52の動作を制御するRGB撮像制御部532と、記憶部533と、RGB撮像装置52において取得されたRGB画像データを解析する第1解析部534と、第1情報処理装置53における処理状況や処理結果等の情報を表示装置に表示させる出力部535と、これらの各部を統括的に制御すると共に、ステージ駆動部14の動作を制御する制御部536とを有する。
まず、ステップS400において、標本移動制御装置70は、図示しない未処理標本用のラックから、標本100を第1顕微鏡51のステージ11に搬送する。
続くステップS405において、搬送部703は、搬送制御部702の制御に従って、標本100を第2顕微鏡61のステージ11に搬送する。
さらに、ステップS411において、標本移動制御装置70は、標本100を第2顕微鏡61のステージ11から処理済み標本用のラックに搬送する。
次に、実施の形態5について説明する。図16は、実施の形態5に係る顕微鏡システムの構成例を示す模式図である。図16に示すように、顕微鏡システム5は、図14に示す第2顕微鏡システム60の代わりに、第2顕微鏡システム80を備える。その他の構成は実施の形態4と同様である。
さらに、ステップS508において、標本移動制御装置70は、標本100を第2顕微鏡61のステージ11から処理済み標本用のラックに搬送する。
第2解析部824においては、実施の形態3と同様に、RGB画像から検出された異常部に対応する領域に対してのみ、MS画像の解析を行っても良い。この場合、第2情報処理装置82に、RGB画像の解析結果に基づいて、解析を行うMS画像内の領域を決定する解析領域決定部をさらに設ければよい。
10 顕微鏡
11 ステージ
12 照明光学系
12a 光源
13、18 観察光学系
13a、18a 対物レンズ
13b、18b 鏡筒
14 ステージ駆動部
15 ビームスプリッタ
16 光路切換ユニット
16a 全反射ミラー
16b 切換装置
17 フィルタ切換ユニット
20、52 RGB撮像装置
30、62 分光計測装置
32、81 MS撮像装置
40、42、43 情報処理装置
50 第1顕微鏡システム
51 第1顕微鏡
53 第1情報処理装置
60、80 第2顕微鏡システム
61 第2顕微鏡
63、82 第2情報処理装置
70 標本移動制御装置
100 標本
401、531、631、821 入力部
402、532 RGB撮像制御部
403、633 分光計測制御部
404、533、634、823 記憶部
405、422、534 第1解析部
406、423、432、635、824 第2解析部
407、424、701 判定部
408、632 位置決定部
409、535、636、825 出力部
410、425、536、637、826 制御部
421、822 MS撮像制御部
431 解析領域決定部
702 搬送制御部
703 搬送部
Claims (14)
- 標本の観察像を生成する顕微鏡と、
前記標本のRGB画像を取得する画像取得部と、
前記標本の分光情報を取得する分光情報取得部と、
前記RGB画像を解析することにより前記標本の特徴量を算出する解析部と、
前記解析部が算出した前記標本の特徴量を閾値と比較することにより前記標本の観察像における異常部を検出する処理を行い、該異常部を検出した場合に、前記分光情報の取得が必要であると判定する判定部と、
前記判定部が前記分光情報の取得が必要であると判定した場合に、前記分光情報取得部に前記分光情報を取得させる制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。 - 前記標本の特徴量は、前記標本の観察像内の組織の面積、周囲長、円形度、並びに周囲長及び円形度から算出される異型度の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡システム。
- 前記標本の特徴量は、前記標本の観察像内の核領域の面積及び周囲長を用いて算出される円形度であり、
前記判定部は、前記円形度の値が閾値よりも小さい核領域が前記観察像内に存在する場合に、前記分光情報の取得が必要であると判定する請求項1に記載の顕微鏡システム。 - 前記分光情報取得部は、分光計測装置であり、
前記解析部の解析結果に基づいて、前記標本において分光情報を取得する位置を決定する位置決定部をさらに備え、
前記制御部は、前記位置における分光情報を取得するよう、前記分光計測装置の動作、及び、前記顕微鏡における前記標本の位置を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の顕微鏡システム。 - 前記RGB画像の画像情報、及び、前記位置に関する分光情報を用いて前記標本の解析を行う第2の解析部をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の顕微鏡システム。
- 前記分光情報取得部は、少なくとも4バンドを有するマルチバンド撮像装置であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の顕微鏡システム。
- 前記マルチバンド撮像装置によって撮像されたマルチバンド画像の画像情報を用いて前記標本の解析を行う第2の解析部をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の顕微鏡システム。
- 前記解析部の解析結果に基づいて、前記マルチバンド撮像装置によって撮像されたマルチバンド画像内で解析に用いる領域を決定する解析領域決定部と、
前記RGB画像の画像情報、及び、前記領域に関する前記マルチバンド画像の画像情報を用いて前記標本の解析を行う第2の解析部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の顕微鏡システム。 - 前記画像取得部と前記分光情報取得部とは互いに異なる位置に設置されており、
前記顕微鏡において生成された前記標本の観察光の光路を、前記画像取得部及び前記分光情報取得部の方向に分岐する分岐部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の顕微鏡システム。 - 前記画像取得部と前記分光情報取得部とは互いに異なる位置に設置されており、
前記顕微鏡において生成された前記標本の観察光の光路を、前記画像取得部又は前記分光情報取得部のいずれかの方向に切り換える切換部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の顕微鏡システム。 - 前記画像取得部は、前記顕微鏡に設置されており、
前記分光情報取得部が設置された第2の顕微鏡と、
前記顕微鏡から前記第2の顕微鏡に標本を搬送する搬送部と、
前記判定部の判定結果に基づいて、前記搬送部の動作を制御する搬送制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の顕微鏡システム。 - 前記顕微鏡における前記標本の位置を制御して、前記標本の部分的な画像を複数回に分けて前記画像取得部に取得させる標本位置制御部と、
複数回に分けて取得された前記標本の部分的の画像をつなぎ合わせる画像処理部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の顕微鏡システム。 - 標本の観察像を生成する顕微鏡を備える顕微鏡システムにおいて、前記標本のRGB画像及び前記標本の分光情報に基づいて生成された情報を処理する情報処理装置であって、
前記RGB画像を解析することにより前記標本の特徴量を算出する解析部と、
前記解析部が算出した前記標本の特徴量を閾値と比較することにより前記標本の観察像における異常部を検出する処理を行い、該異常部を検出した場合に、前記分光情報の取得が必要であると判定する判定部と、
前記判定部が前記分光情報の取得が必要であると判定した場合に、前記分光情報取得装置に前記分光情報を取得させる制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。 - 標本の観察像を生成する顕微鏡を備える顕微鏡システムにおいて、前記標本のRGB画像及び前記標本の分光情報に基づいて生成された情報を処理する情報処理プログラムであって、
前記RGB画像を解析することにより前記標本の特徴量を算出する解析ステップと、
前記解析ステップにおいて算出された前記標本の特徴量を閾値と比較することにより前記標本の観察像における異常部を検出する処理を行い、該異常部が検出された場合に、前記分光情報の取得が必要であると判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて前記分光情報の取得が必要であると判定された場合に、前記分光情報取得装置に前記分光情報を取得させる制御を行う制御ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする情報処理プログラム。
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