JP6116561B2 - 画像処理装置、顕微鏡システム及び画像処理方法 - Google Patents
画像処理装置、顕微鏡システム及び画像処理方法 Download PDFInfo
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Description
また、特許文献2には、トリプトファン関連の自己蛍光(自家蛍光)の測定に基づき、異常な細胞及び組織を検出する方法が開示されている。
図1は、本発明の実施の形態1に係る画像処理装置の構成を示す図である。また、図2〜図8は、本発明における画像処理の概要を説明するための図及び画像である。まず、図2〜図8を参照しながら、本発明における画像処理の概要を説明する。
画像判定部152は、蛍光観察画像内の各画素について算出された輝度値、又は、これらの輝度値の代表値若しくは合計値を所定の基準値と比較することにより、腺管が異常であるか否かを判定する。
まず、本発明の画像処理装置が処理する画像は、例えば、以下のような作業で撮像された画像となる。即ち、生体から採取した腺管の病理標本をパラフィン包埋して薄切し、スライドガラス上に固定する。そして、スライドガラス上の薄切切片に対し、未染色の状態のまま封入材を用いてカバーガラスを接着することにより、腺管の未染色標本のプレパラートを作製する。
Y=0.30R+0.59G+0.11B …(1)
次に、本発明の実施の形態1の変形例1について説明する。
本変形例1に係る画像処理装置及び画像処理方法の全体構成は、図1及び図10と同様であり、図10に示すステップS12における判定方法のみが実施の形態1と異なる。
そこで、本変形例1においては、観察対象の腺管が食道粘膜である場合について説明する。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
図15は、本発明の実施の形態2に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図15に示すように、実施の形態2に係る画像処理装置20は、図1に示す画像判定部152の代わりに画像判定部211を有する演算部21を備える。なお、画像判定部211以外の画像処理装置20の各部の構成及び動作は、実施の形態1と同様である。
(1)各蛍光領域の面積(画素数)の代表値(平均値、最頻値等)又は合計値
(2)面積が所定の閾値(面積閾値)以上である蛍光領域の数
(3)面積が所定の閾値(面積閾値)以上である蛍光領域の面積合計値の蛍光観察画像全体の面積に対する割合
(4)周囲長が所定の閾値(周囲長閾値)以上である蛍光領域の数
(5)外接距離が所定の閾値(外接距離閾値)以上である蛍光領域の数
(6)蛍光領域の円形度の代表値(平均値、最頻値等)
(7)2値画像において抽出された蛍光領域に対応する蛍光観察画像内の各領域の輝度値、又はこれらの輝度値の合計値
次に、本発明の実施の形態2の変形例2について説明する。
本変形例2に係る画像処理装置及び画像処理方法の全体構成は、図15及び図16と同様であり、図16に示すステップS23における判定方法のみが実施の形態2とは異なる。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
図19は、本発明の実施の形態3に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図19に示すように、実施の形態3に係る画像処理装置30は、図15に示す画像判定部211の代わりに画像判定部311を有する演算部31を備える。また、記録部14は、画像判定部311における判定の際に用いられるルックアップテーブルを記録するルックアップテーブル(LUT)記録部14bを有する。なお、画像判定部311以外の画像処理装置30の各部の構成及び動作は、実施の形態2と同様である。
次に、本発明の実施の形態3の変形例3について説明する。
上述したように、観察対象の腺管が食道粘膜である場合、腺管が正常であれば内分泌細胞は存在せず、腺管が異常になると内分泌細胞が観察される。そのため、食道粘膜の場合、図22のステップS33において用いるルックアップテーブルにおいては、大腸等の粘膜と異なり、蛍光領域の面積や数や輝度値が大きくなるほど、異常度が高く、癌が進行する傾向となるように関連付けを行う。
次に、本発明の実施の形態4について説明する。
図24は、本発明の実施の形態4に係る顕微鏡システムを示す図である。図24に示すように、実施の形態4に係る顕微鏡システム1は、顕微鏡装置90及び画像処理装置40を備える。
まず、ステップS40において、演算部41は複数の波長成分からなる蛍光観察画像を取得する。
次に、実施の形態4の変形例4について説明する。
変形例4に係る顕微鏡システムは、図24に示す画像処理装置40の代わり、図26に示す画像処理装置42を備える。なお、変形例4に係る顕微鏡システムのうち、画像処理装置42以外の各部の構成及び動作は、実施の形態4と同様である。
まず、ステップS40において、演算部43は複数の波長成分からなる蛍光観察画像を取得する。
続くステップS43〜S45は、実施の形態4と同様である。
次に、本発明の実施の形態5について説明する。
実施の形態5に係る顕微鏡システムは、図24に示す画像処理装置40の代わりに、図28に示す画像処理装置50を備える。なお、実施の形態5に係る顕微鏡システムのうち、画像処理装置50以外の各部の構成及び動作は、実施の形態4と同様である。
次に、本発明の実施の形態6について説明する。
実施の形態6に係る顕微鏡システムは、図24に示す画像処理装置40の代わりに、図30に示す画像処理装置60を備える。なお、実施の形態6に係る顕微鏡システムのうち、画像処理装置60以外の各部の構成及び動作は、実施の形態4と同様である。
次に、本発明の実施の形態7について説明する。
実施の形態7に係る顕微鏡システムは、図24に示す画像処理装置40の代わりに、図32に示す画像処理装置70を備える。なお、実施の形態7に係る顕微鏡システムのうち、画像処理装置70以外の各部の構成及び動作は、実施の形態4と同様である。
次に、本発明の実施の形態8について説明する。
実施の形態8に係る顕微鏡システムは、図24に示す画像処理装置40の代わりに、図34に示す画像処理装置80を備える。なお、実施の形態8に係る顕微鏡システムのうち、画像処理装置80以外の各部の構成及び動作は、実施の形態4と同様である。
次に、本発明の実施の形態9について説明する。
図36は、実施の形態9に係る内視鏡システムの構成を示す図である。図36に示すように、実施の形態9に係る内視鏡システム2は、内視鏡装置100及び画像処理装置70を備える。なお、画像処理装置70の構成及び動作は、実施の形態7と同様である。
2 内視鏡システム
10、20、30、40、42、50、60、70、80 画像処理装置
11 入力部
12 画像取得部
13 出力部
14 記録部
14a 画像処理プログラム記録部
14b ルックアップテーブル記録部
15、21、31、41、43、51、61、71、81 演算部
16 制御部
17 画像表示部
90 顕微鏡装置
100 内視鏡装置
101 腺管
110 光源装置
111 白色光源
112 コリメートレンズ
113 集光レンズ
114 回転フィルタ
115 モータ
116 フィルタ制御部
120 挿入部
121 ライトガイドファイバ
122 レンズ
123 対物レンズ
124 カラーフィルタ群
125 撮像部
130 信号処理部
131 A/D変換部
132 白色光画像生成部
133 蛍光画像生成部
134 制御部
151 蛍光強度算出部
152 画像判定部
211、311 画像判定部
211a ブロブ(Blob)解析部
311a 比較判定部
411 スペクトル生成部
412、432 位置抽出部
431 波長限定部
511 蛍光強度算出部
711 基準値設定部
901 アーム部
902 落射照明用光源
903 透過照明用光源
904 標本ステージ
905 対物レンズユニット
906 キューブユニット
907 三眼鏡筒ユニット
908 接眼レンズユニット
909 結像レンズユニット
910 撮像部
911 受光面
912 落射照明光学系
913 透過照明光学系
914 対物レンズ
916 レボルバ
917 光学キューブ
919 キューブ切換部
920 励起フィルタ
921 ダイクロイックミラー
922 吸収フィルタ
Claims (16)
- 未染色の腺管の標本に励起光を照射し、前記未染色の腺管の標本から発生する蛍光を観察することにより取得された画像を表す画像情報を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された前記画像情報に基づいて、前記画像内の各画素の分光スペクトルを生成するスペクトル生成部と、
前記スペクトル生成部により生成された分光スペクトルが所定の特徴を有する画素の領域を抽出する画素領域抽出部と、
前記画素領域抽出部により抽出された前記領域に対して、前記蛍光の強度に対応する値を蛍光強度として算出する蛍光強度算出部と、
前記画像内から、前記蛍光強度が所定の基準値以上である複数の画素からなる領域を抽出し、該複数の画素からなる領域の面積、周囲長、外接距離、円形度及び輝度値のうちの少なくともいずれかを用いて前記複数の画素からなる領域の特徴量を算出し、該特徴量に基づいて、前記未染色の腺管の標本に内分泌細胞が存在するか否かを判定し、該内分泌細胞の判定結果に基づいて前記腺管の異常を判定する画像判定部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記蛍光強度算出部は、前記対応する値として、前記画像内の各画素の輝度値を算出する、ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記画像判定部は、前記画像内の各画素における輝度値、又は、前記画像内の各画素における前記輝度値の合計値若しくは代表値を前記蛍光強度として前記複数の画素からなる領域を抽出する、ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記画像判定部は、前記蛍光強度に基づいて前記画像を2値化することにより前記領域を抽出する、ことを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
- 前記画像内の各画素の前記蛍光強度に基づいて、前記画像を2値化する際の基準値を設定する基準値設定部をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
- 未染色の腺管の標本に励起光を照射し、前記未染色の腺管の標本から発生する蛍光を観察することにより取得された画像を表す画像情報を取得する画像取得部と、
前記画像情報に基づいて、前記画像内の各画素の分光スペクトルを生成するスペクトル生成部と、
前記スペクトル生成部により生成された分光スペクトルが所定の特徴を有する画素の領域を抽出する画素領域抽出部と、
前記画素領域抽出部により抽出された前記領域の面積、周囲長、外接距離、円形度及び輝度値のうちの少なくともいずれかを用いて前記領域の特徴量を算出し、該特徴量に基づいて、前記未染色の腺管の標本に内分泌細胞が存在するか否かを判定し、該内分泌細胞の判定結果に基づいて前記腺管の異常を判定する画像判定部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記励起光の波長帯域は300nm以上400nm以下であり、
前記画素領域抽出部は、波長帯域480nm以上700nmの間に渡って分光スペクトルが観察される画素の領域を抽出する、
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像処理装置。 - 未染色の腺管の標本に励起光を照射し、前記未染色の腺管の標本から発生する蛍光を観察することにより取得された画像を表す画像情報を取得する画像取得部と、
前記画像内の各画素の波長成分が所定の波長帯域に限定された波長限定画像を生成する波長限定部と、
前記波長限定部により生成された前記波長限定画像から所定以上の輝度値を有する画素の領域を抽出する画素領域抽出部と、
前記画素領域抽出部により抽出された前記領域に対して、前記蛍光の強度に対応する値を蛍光強度として算出する蛍光強度算出部と、
前記画像内から、前記蛍光強度が所定の基準値以上である複数の画素からなる領域を抽出し、該複数の画素からなる領域の面積、周囲長、外接距離、円形度及び輝度値のうちの少なくともいずれかを用いて前記複数の画素からなる領域の特徴量を算出し、該特徴量に基づいて、前記未染色の腺管の標本に内分泌細胞が存在するか否かを判定し、該内分泌細胞の判定結果に基づいて前記腺管の異常を判定する画像判定部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記腺管は、胃、小腸、大腸、前立腺のいずれかの臓器の腺管であり、
前記画像判定部は、前記腺管に内分泌細胞が存在しない又は前記腺管に存在する内分泌細胞が所定の場合より少ないと判定した場合に、前記腺管は異常であると判定する、
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記腺管は食道の腺管であり、
前記画像判定部は、前記腺管に内分泌細胞が存在すると判定した場合に、前記腺管は異常であると判定する、
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記特徴量と、前記腺管における異常度、癌の進行度、癌の深達度、及び癌の転移度のうちの少なくとも1つとを関連付けたルックアップテーブルを記録する記録部をさらに備え、
前記画像判定部は、前記ルックアップテーブルを参照して、前記特徴量に応じた前記異常度、癌の進行度、癌の深達度、及び癌の転移度の少なくとも1つを判定する、
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の画像処理装置と、
標本が載置されるステージと、
前記ステージに向けて励起光を照射する照明光学系と、
前記ステージと対向して設けられ、前記標本の方向からの光を入射させる対物光学系と、
前記対物光学系を通過した前記標本の観察光を撮像して画像情報を生成する撮像部と、
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。 - 前記撮像部は、互いに異なる複数の波長帯域における画像を撮像可能なカメラからなる、ことを特徴とする請求項12に記載の顕微鏡システム。
- 未染色の腺管の標本に励起光を照射し、前記未染色の腺管の標本から発生する蛍光を観察することにより取得された画像を表す画像情報を取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにおいて取得された前記画像情報に基づいて、前記画像内の各画素の分光スペクトルを生成するスペクトル生成ステップと、
前記スペクトル生成ステップにおいて生成された分光スペクトルが所定の特徴を有する画素の領域を抽出する画素領域抽出ステップと、
前記画素領域抽出ステップにおいて抽出された前記領域に対して、前記蛍光の強度に対応する値を蛍光強度として算出する蛍光強度算出ステップと、
前記画像内から、前記蛍光強度が所定の基準値以上である複数の画素からなる領域を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにおいて抽出された前記複数の画素からなる領域の面積、周囲長、外接距離、円形度及び輝度値のうちの少なくともいずれかを用いて前記複数の画素からなる領域の特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
前記特徴量算出ステップにおいて算出された前記特徴量に基づいて、前記未染色の腺管の標本に内分泌細胞が存在するか否かを判定し、該内分泌細胞の判定結果に基づいて前記腺管の異常を判定する異常判定ステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 未染色の腺管の標本に励起光を照射し、前記未染色の腺管の標本から発生する蛍光を観察することにより取得された画像を表す画像情報を取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップにおいて取得された前記画像情報に基づいて、前記画像内の各画素の分光スペクトルを生成するスペクトル生成ステップと、
前記スペクトル生成ステップにおいて生成された分光スペクトルが所定の特徴を有する画素の領域を抽出する画素領域抽出ステップと、
前記画素領域抽出ステップにおいて抽出された前記領域の面積、周囲長、外接距離、円形度及び輝度値のうちの少なくともいずれかを用いて前記領域の特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
前記特徴量算出ステップにおいて算出された前記特徴量に基づいて、前記未染色の腺管の標本に内分泌細胞が存在するか否かを判定し、該内分泌細胞の判定結果に基づいて前記腺管の異常を判定する異常判定ステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 未染色の腺管の標本に励起光を照射し、前記未染色の腺管の標本から発生する蛍光を観察することにより取得された画像を表す画像情報を取得する画像取得ステップと、
前記画像内の各画素の波長成分が所定の波長帯域に限定された波長限定画像を生成する波長限定ステップと、
前記波長限定ステップにおいて生成された前記波長限定画像から所定以上の輝度値を有する画素の領域を抽出する画素領域抽出ステップと、
前記画素領域抽出ステップにおいて抽出された前記領域に対して、前記蛍光の強度に対応する値を蛍光強度として算出する蛍光強度算出ステップと、
前記画像内から、前記蛍光強度が所定の基準値以上である複数の画素からなる領域を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップにおいて抽出された前記複数の画素からなる領域の面積、周囲長、外接距離、円形度及び輝度値のうちの少なくともいずれかを用いて前記複数の画素からなる領域の特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
前記特徴量算出ステップにおいて算出された前記特徴量に基づいて、前記未染色の腺管の標本に内分泌細胞が存在するか否かを判定し、該内分泌細胞の判定結果に基づいて前記腺管の異常を判定する異常判定ステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。
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