JP6375925B2 - Image processing apparatus, image processing system, image processing program, and image processing method - Google Patents

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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
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Description

本発明は、画像処理装置、画像処理システム、画像処理プログラム及び画像処理方法に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing system, an image processing program, and an image processing method.

病理診断では、まず採取した組織を固定するために脱水し、パラフィンによるブロック化といった処理を行った後、2〜8μmの厚さの薄片に切り、パラフィンを取り除き、染色して顕微鏡観察を行う。病理医は、この顕微鏡像の中で、細胞の核の大きさや形の変化、組織としてのパターンの変化等の形態学的な情報、染色情報をもとに診断を行っている。   In the pathological diagnosis, dehydration is first performed in order to fix the collected tissue, and processing such as blocking with paraffin is performed. Then, the slice is cut into thin pieces having a thickness of 2 to 8 μm, the paraffin is removed, stained, and observed with a microscope. In this microscopic image, a pathologist makes a diagnosis based on morphological information such as a change in the size and shape of a cell nucleus and a change in a pattern as a tissue, and staining information.

病理診断において、組織切片で過剰発現をしている特定の生体物質及びその発現量を特定することは、予後の予測やその後の治療計画を決める上で非常に重要な情報となり得る。
過剰発現をしている特定の生体物質の例としては、例えば、乳癌、肺癌、大腸癌、胃癌、膀胱癌等の細胞においては、細胞膜上に発現するであるHER2タンパクや、細胞核に発現するKi67タンパクが挙げられる。
In pathological diagnosis, specifying a specific biological substance that is overexpressed in a tissue section and the amount of expression thereof can be very important information for determining a prognosis and determining a subsequent treatment plan.
Examples of specific biological substances that are overexpressed include, for example, HER2 protein that is expressed on the cell membrane and Ki67 that is expressed on the cell nucleus in breast cancer, lung cancer, colon cancer, stomach cancer, bladder cancer, and other cells. Examples include proteins.

従来の病理診断では、例えばDAB法のような酵素を用いた色素染色法によって特定の生体物質が染色された生体組織の画像から、生体物質の発現量や分布が評価された。しかし、DAB法のような従来の色素染色法は、生体物質の発現量を詳細に定量する場合には、精度が低い。   In a conventional pathological diagnosis, for example, the expression level and distribution of a biological material were evaluated from an image of a biological tissue stained with a specific biological material by a dye staining method using an enzyme such as the DAB method. However, a conventional dye staining method such as the DAB method has low accuracy when the amount of expression of a biological substance is quantified in detail.

一方、近年、蛍光物質を用いて特定の生体物質を染色して、生体物質の発現量や分布を評価する病理診断が行われている。蛍光物質を用いることにより、組織切片における特定の生体物質の発現が蛍光画像上で蛍光輝点として表され、発現量や分布を高精度に把握できるため、極めて有用である。   On the other hand, in recent years, pathological diagnosis has been performed in which a specific biological material is stained with a fluorescent material to evaluate the expression level and distribution of the biological material. By using a fluorescent substance, the expression of a specific biological substance in a tissue section is expressed as a fluorescent bright spot on a fluorescent image, and the expression level and distribution can be grasped with high accuracy, which is extremely useful.

蛍光物質を用いた病理診断において、1細胞当たりの生体物質の発現量や分布を評価する場合には、蛍光画像と同一視野範囲を撮影した細胞の形態を示す明視野画像を取得し、蛍光画像と明視野画像を重ね合わせることにより、蛍光輝点と細胞領域の位置関係を把握する。しかし、明視野画像及び蛍光画像を重ね合わせる場合には、撮影手段の切り替えに伴う振動や、顕微鏡の光軸のずれなどに起因して、2枚の画像の撮影領域がずれる場合があり、診断結果に誤差が生じ得るという問題点があった。   When evaluating the expression level and distribution of a biological substance per cell in a pathological diagnosis using a fluorescent substance, a bright-field image showing the form of a cell taken in the same visual field range as the fluorescent image is acquired, and the fluorescent image And the bright field image are superposed to grasp the positional relationship between the fluorescent bright spot and the cell region. However, when the bright-field image and the fluorescence image are overlaid, the imaging areas of the two images may be shifted due to vibrations associated with switching of the imaging means, deviation of the optical axis of the microscope, and the like. There was a problem that errors could occur in the results.

また、従来の病理診断において一般的に実施されるHE染色後の明視野画像からは、細胞膜の自動抽出が困難であることから、例えば、特許文献1に記載の技術では、細胞核の重心から所定の距離の範囲内の円領域を細胞膜に囲まれた細胞領域とみなして診断を行っている。しかし、実際の細胞領域に対して誤差が大きく、細胞ごとに生体物質の発現量や分布を解析して病理診断を行うためには精度が不十分であった。   In addition, since it is difficult to automatically extract a cell membrane from a bright field image after HE staining that is generally performed in conventional pathological diagnosis, for example, in the technique described in Patent Document 1, a predetermined value is determined from the center of gravity of a cell nucleus. Diagnosis is made by regarding a circular region within the range of the distance as a cell region surrounded by a cell membrane. However, there is a large error with respect to the actual cell region, and the accuracy is insufficient to perform pathological diagnosis by analyzing the expression level and distribution of biological material for each cell.

そこで、例えば特許文献2には、光学顕微鏡撮影による二次元可視画像と顕微質量分析の二次元解析画像の両方において検出可能な位置合わせ用マーカーを標本に付設することにより、2枚の画像の重ね合わせの際に自動的に位置合わせを行う技術が記載されている。   Therefore, for example, in Patent Document 2, an alignment marker that can be detected in both a two-dimensional visible image obtained by optical microscope photography and a two-dimensional analysis image obtained by microscopic mass spectrometry is attached to a specimen, thereby superimposing two images. A technique for automatically aligning at the time of alignment is described.

また、例えば特許文献3には、定量対象である生体物質の蛍光染色に加えて、細胞膜の蛍光染色を実施することにより、蛍光画像上で細胞膜の位置を特定して、細胞膜上の生体物質の発現を評価する技術が記載されている。   In addition, for example, in Patent Document 3, in addition to fluorescent staining of a biological material to be quantified, by performing fluorescent staining of a cell membrane, the position of the cell membrane is specified on a fluorescent image, and the biological material on the cell membrane is detected. Techniques for assessing expression are described.

国際公開第2013/146843号International Publication No. 2013/146843 特開2010−85219号公報JP 2010-85219 A 特開2013−57631号公報JP 2013-57631 A

特許文献2又は3に記載の技術によれば、従来の病理診断に必要な染色に加えて、位置合わせのためのマーカー物質付設工程、又は、細胞膜の蛍光染色工程が別途必要であるため、手間がかかり、さらに、標本が劣化しやすいという問題点があった。   According to the technique described in Patent Document 2 or 3, in addition to the conventional staining necessary for pathological diagnosis, a marker substance attaching step for alignment or a fluorescent staining step for cell membrane is separately required. In addition, there is a problem that the specimen is easily deteriorated.

したがって、本発明の主な目的は、従来の病理診断で一般的に行われる染色に加えてマーカー物質の付設や染色を標本に施すことなく、観察対象細胞における特定の生体物質の発現を正確に診断できる画像処理装置、画像処理システム、画像処理プログラム、及び画像処理方法を提供することにある。   Therefore, the main object of the present invention is to accurately express the expression of a specific biological material in a cell to be observed without adding a marker substance or staining the sample in addition to staining generally performed in conventional pathological diagnosis. An object is to provide an image processing apparatus, an image processing system, an image processing program, and an image processing method that can be diagnosed.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明によれば、
標本における特定の生体物質の発現を蛍光輝点で表す蛍光画像と、前記蛍光輝点と異なる情報源に基づく細胞の形態を表す細胞形態画像を入力する入力手段と、
前記細胞形態画像における前記細胞の形態と前記蛍光画像における前記蛍光輝点との位置関係に基づいて、前記細胞形態画像と前記蛍光画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置が提供される。
In order to solve the above problem, according to the invention described in claim 1,
An input means for inputting a fluorescence image representing the expression of a specific biological substance in a specimen with a fluorescent bright spot, and a cell morphology image representing a cell morphology based on an information source different from the fluorescent bright spot;
An alignment means for aligning the cell morphology image and the fluorescent image based on a positional relationship between the cell morphology in the cell morphology image and the fluorescent bright spot in the fluorescence image;
An image processing apparatus is provided.

請求項2に記載の発明によれば、
前記位置合わせ手段は、前記細胞形態画像と前記蛍光画像の少なくとも一方に対して、平行移動、回転、拡大、または縮小の少なくとも一つの画像処理を行うことにより、位置合わせを行うことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置が提供される。
According to invention of Claim 2,
The alignment means performs alignment by performing at least one image processing of translation, rotation, enlargement, or reduction on at least one of the cell morphology image and the fluorescence image. An image processing apparatus according to claim 1 is provided.

請求項3に記載の発明によれば、
前記細胞形態画像における前記細胞の形態は、染色された細胞核の領域を示す核領域であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置が提供される。
According to invention of Claim 3,
3. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the morphology of the cell in the cell morphology image is a nucleus region indicating a region of a stained cell nucleus.

請求項4に記載の発明によれば、
前記特定の生体物質は細胞核に発現することを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置が提供される。
According to invention of Claim 4,
The image processing apparatus according to claim 3, wherein the specific biological substance is expressed in a cell nucleus.

請求項5に記載の発明によれば、
前記特定の生体物質は細胞膜に発現することを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置が提供される。
According to the invention of claim 5,
The image processing apparatus according to claim 3, wherein the specific biological substance is expressed in a cell membrane.

請求項6に記載の発明によれば、
前記核領域と重なる前記蛍光輝点の数を算出する算出手段を有し、
前記位置合わせ手段は、前記蛍光輝点の数が最大となるように位置合わせを行うことを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置が提供される。
According to the invention of claim 6,
Having a calculation means for calculating the number of the fluorescent bright spots overlapping the nucleus region;
The image processing apparatus according to claim 4, wherein the alignment unit performs alignment so that the number of fluorescent bright spots is maximized.

請求項7に記載の発明によれば、
前記核領域と重なる前記蛍光輝点の数を算出する算出手段を有し、
前記位置合わせ手段は、前記蛍光輝点の数が最小となるように位置合わせを行うことを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置が提供される。
According to the invention of claim 7,
Having a calculation means for calculating the number of the fluorescent bright spots overlapping the nucleus region;
The image processing apparatus according to claim 5, wherein the alignment unit performs alignment so that the number of fluorescent bright spots is minimized.

請求項8に記載の発明によれば、
前記核領域と前記蛍光輝点の位置関係に基づいて、各々の前記蛍光輝点が前記核領域のいずれに対応するかを決定する決定手段を有し、
前記位置合わせ手段は、前記蛍光輝点と対応する前記核領域の重心との距離を算出し、当該重心との距離の総和が最小となるように位置合わせを行うことを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置が提供される。
According to the invention described in claim 8,
Based on the positional relationship between the nuclear region and the fluorescent luminescent spot, there is a determining means for determining which of the nuclear regions each of the fluorescent luminescent points corresponds to,
5. The alignment means calculates a distance between the fluorescent luminescent spot and a centroid of a corresponding nuclear region, and performs alignment so that a total sum of the distances with the centroid is minimized. Is provided.

請求項9に記載の発明によれば、
前記核領域と前記蛍光輝点の位置関係に基づいて、各々の前記蛍光輝点が前記核領域のいずれに対応するかを決定する決定手段を有し、
前記位置合わせ手段は、前記蛍光輝点と対応する前記核領域の輪郭との最短距離を算出し、前記蛍光輝点が対応する前記核領域と重なっている場合には前記輪郭との最短距離を所定の固定値に置換した後、前記輪郭との最短距離の総和が最小となるように位置合わせを行うことを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置が提供される。
According to the invention of claim 9,
Based on the positional relationship between the nuclear region and the fluorescent luminescent spot, there is a determining means for determining which of the nuclear regions each of the fluorescent luminescent points corresponds to,
The alignment means calculates the shortest distance between the fluorescent luminescent spot and the contour of the corresponding nuclear region, and if the fluorescent luminescent spot overlaps the corresponding nuclear region, the shortest distance from the contour is calculated. 6. The image processing apparatus according to claim 5, wherein after the replacement with a predetermined fixed value, alignment is performed so that the sum of the shortest distances to the contour is minimized.

請求項10に記載の発明によれば、
前記核領域と前記蛍光輝点の位置関係に基づいて、各々の前記蛍光輝点が前記核領域のいずれに対応するかを決定する決定手段を有し、
前記位置合わせ手段は、前記蛍光輝点と対応する前記核領域の重心との距離を算出し、前記核領域ごとに前記重心との距離の標準偏差を算出して、当該標準偏差の総和が最小となるように位置合わせを行うことを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置が提供される。
According to the invention of claim 10,
Based on the positional relationship between the nuclear region and the fluorescent luminescent spot, there is a determining means for determining which of the nuclear regions each of the fluorescent luminescent points corresponds to,
The alignment means calculates the distance between the fluorescent luminescent spot and the center of gravity of the corresponding nuclear region, calculates the standard deviation of the distance from the center of gravity for each of the core regions, and the sum of the standard deviations is the smallest The image processing apparatus according to claim 5, wherein alignment is performed so that

請求項11に記載の発明によれば、
前記位置合わせ手段は、対応する前記蛍光輝点の数が所定の値よりも大きい前記核領域において算出された前記標準偏差の総和が最小となるように位置合わせを行うことを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置が提供される。
According to the invention of claim 11,
The alignment means performs alignment so that the total sum of the standard deviations calculated in the nucleus region in which the number of corresponding fluorescent bright spots is larger than a predetermined value is minimized. 10 is provided.

請求項12に記載の発明によれば、
前記位置合わせ手段は、前記細胞形態画像と前記蛍光画像の少なくとも一方に対して、所定の制限値の範囲内の平行移動を施すことにより位置合わせを行うことを特徴とする請求項2〜11の何れか一項に記載の画像処理装置が提供される。
According to the invention of claim 12,
12. The alignment according to claim 2, wherein the alignment unit performs alignment by performing parallel movement within a range of a predetermined limit value on at least one of the cell morphology image and the fluorescence image. An image processing apparatus according to any one of the items is provided.

請求項13に記載の発明によれば、
前記位置合わせ手段は、前記細胞形態画像と前記蛍光画像の少なくとも一方に対して、所定の制限値の範囲内の拡大または縮小を行うことにより位置合わせを行うことを特徴とする請求項2〜12の何れか一項に記載の画像処理装置が提供される。
According to the invention of claim 13,
13. The alignment unit performs alignment by performing enlargement or reduction within a predetermined limit value range on at least one of the cell morphology image and the fluorescence image. An image processing apparatus according to any one of the above is provided.

請求項14に記載の発明によれば、
前記位置合わせ手段による位置合わせの後に、前記核領域に重ならない前記蛍光輝点を削除する削除手段を備えることを特徴とする請求項4、6、または8の何れか一項に記載の画像処理装置が提供される。
According to the invention of claim 14,
9. The image processing according to claim 4, further comprising a deletion unit that deletes the fluorescent bright spot that does not overlap the nucleus region after the alignment by the alignment unit. An apparatus is provided.

請求項15に記載の発明によれば、
前記位置合わせ手段は、前記細胞形態画像及び前記蛍光画像を取得する度に位置合わせを行うことを特徴とする請求項1〜14の何れか一項に記載の画像処理装置が提供される。
According to the invention of claim 15,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the alignment unit performs alignment every time the cell morphology image and the fluorescence image are acquired.

請求項16に記載の発明によれば、
請求項1〜15のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置で使用される、前記細胞形態画像と前記蛍光画像とを取得する画像取得装置と、
を備えることを特徴とする画像処理システムが提供される。
According to the invention of claim 16,
The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 15,
An image acquisition device used in the image processing device for acquiring the cell morphology image and the fluorescence image;
An image processing system is provided.

請求項17に記載の発明によれば、
コンピュータを、
標本における特定の生体物質の発現を蛍光輝点で表す蛍光画像と、前記蛍光輝点と異なる情報源に基づく細胞の形態を表す細胞形態画像を入力する入力手段、
前記細胞形態画像における前記細胞の形態と前記蛍光画像における前記蛍光輝点との位置関係に基づいて、前記細胞形態画像と前記蛍光画像の位置合わせを行う位置合わせ手段、
として機能させるための画像処理プログラムが提供される。
According to the invention of claim 17,
Computer
An input means for inputting a fluorescence image representing the expression of a specific biological substance in a specimen with a fluorescent bright spot and a cell morphology image representing a cell morphology based on an information source different from the fluorescent bright spot;
An alignment means for aligning the cell morphology image and the fluorescent image based on a positional relationship between the cell morphology in the cell morphology image and the fluorescent bright spot in the fluorescence image;
An image processing program for functioning as

請求項18に記載の発明によれば、
標本における特定の生体物質の発現を蛍光輝点で表す蛍光画像と、前記蛍光輝点と異なる情報源に基づく細胞の形態を表す細胞形態画像を入力する入力工程と、
前記細胞形態画像における前記細胞の形態と前記蛍光画像における前記蛍光輝点との位置関係に基づいて、前記細胞形態画像と前記蛍光画像の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法が提供される。
According to the invention of claim 18,
An input step of inputting a fluorescence image representing the expression of a specific biological substance in a specimen with a fluorescent bright spot, and a cell morphology image representing a cell morphology based on an information source different from the fluorescent bright spot;
An alignment step of aligning the cell morphology image and the fluorescent image based on the positional relationship between the cell morphology in the cell morphology image and the fluorescent bright spot in the fluorescence image;
An image processing method is provided.

本発明によれば、従来の病理診断で一般的に行われる染色に加えてマーカー物質の付設や染色を標本に施すことなく、観察対象細胞における特定の生体物質の発現を正確に診断することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately diagnose the expression of a specific biological substance in a cell to be observed without attaching a marker substance or staining the specimen in addition to staining generally performed in conventional pathological diagnosis. it can.

病理診断支援システムのシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure of a pathological-diagnosis assistance system. 図1の画像処理装置の機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the image processing apparatus of FIG. 明視野画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a bright field image. 蛍光画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a fluorescence image. 標識材料Aを用いた場合の輝点数とFISHスコアとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of bright spots at the time of using the label | marker material A, and a FISH score. 標識材料Bを用いた場合の輝点数とFISHスコアとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of bright spots at the time of using the labeling material B, and a FISH score. 標識材料Cを用いた場合の輝点数とFISHスコアとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of bright spots at the time of using the label | marker material C, and a FISH score. 標識材料Dを用いた場合の輝点数とFISHスコアとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of bright spots at the time of using the label | marker material D, and a FISH score. 各標識材料A〜Dについて、各視野の顕微鏡画像から計測された輝点数とFISHスコアとの相関係数の2乗値を示す図である。It is a figure which shows the square value of the correlation coefficient of the number of bright spots measured from the microscope image of each visual field, and a FISH score about each labeling material AD. 図2の制御部により実行される画像解析処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the image analysis process performed by the control part of FIG. 図10のステップS2の処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the process of step S2 of FIG. 明視野画像に基づく画像の一例であって、モノクロ画像を示す図である。It is an example of the image based on a bright field image, Comprising: It is a figure which shows a monochrome image. 明視野画像に基づく画像の一例であって、閾値処理後の二値画像を示す図である。It is an example of the image based on a bright field image, Comprising: It is a figure which shows the binary image after a threshold value process. 明視野画像に基づく画像の一例であって、ノイズ処理後の二値画像を示す図である。It is an example of the image based on a bright field image, Comprising: It is a figure which shows the binary image after a noise process. 図10のステップS4の処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of a process of FIG.10 S4. 蛍光画像に基づく画像の一例であって、蛍光輝点候補画像を示す図である。It is an example of the image based on a fluorescence image, Comprising: It is a figure which shows a fluorescent luminescent point candidate image. 蛍光画像に基づく画像の一例であって、蛍光輝点候補画像におけるノイズ除去後に得られる蛍光輝点画像を示す図である。It is an example of the image based on a fluorescence image, Comprising: It is a figure which shows the fluorescence luminescent spot image obtained after the noise removal in a fluorescence luminescent spot candidate image. 特定タンパクが核タンパク質である場合の位置合わせの方法の一例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining an example of the positioning method in case a specific protein is a nucleoprotein. 特定タンパクが膜タンパク質である場合の位置合わせの方法の一例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining an example of the positioning method in case a specific protein is a membrane protein. 解析結果画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an analysis result screen.

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明するが、本発明はこれらに限定されない。   Hereinafter, although the form for implementing this invention with reference to figures is demonstrated, this invention is not limited to these.

<病理診断支援システム100の構成>
図1に、本実施の形態における病理診断支援システム100の全体構成例を示す。病理診断支援システム100は、所定の染色試薬で染色された人体の組織切片の顕微鏡画像を取得し、取得された顕微鏡画像を解析することにより、観察対象の組織切片における特定の生体物質の発現を定量的に表す特徴量を出力するシステムである。
<Configuration of Pathological Diagnosis Support System 100>
FIG. 1 shows an example of the overall configuration of a pathological diagnosis support system 100 in the present embodiment. The pathological diagnosis support system 100 acquires a microscopic image of a tissue section of a human body stained with a predetermined staining reagent, and analyzes the acquired microscopic image, thereby expressing the expression of a specific biological material in the tissue section to be observed. This is a system that outputs feature quantities quantitatively.

図1に示すように、病理診断支援システム100は、顕微鏡画像取得装置1Aと、画像処理装置2Aと、がケーブル3A等のインターフェースを介してデータ送受信可能に接続されて構成されている。なお、顕微鏡画像取得装置1Aと画像処理装置2Aとの接続方式は特に限定されない。例えば、顕微鏡画像取得装置1Aと画像処理装置2AはLAN(Local Area Network)により接続されることとしてもよいし、無線により接続される構成としてもよい。   As shown in FIG. 1, the pathological diagnosis support system 100 is configured by connecting a microscope image acquisition device 1A and an image processing device 2A so that data can be transmitted and received via an interface such as a cable 3A. The connection method between the microscope image acquisition device 1A and the image processing device 2A is not particularly limited. For example, the microscope image acquisition apparatus 1A and the image processing apparatus 2A may be connected via a LAN (Local Area Network) or may be connected wirelessly.

顕微鏡画像取得装置1Aは、公知のカメラ付き光学顕微鏡であり、スライド固定ステージ上に載置されたスライド上の組織切片の顕微鏡画像を取得し、画像処理装置2Aに送信するものである。
顕微鏡画像取得装置1Aは、照射手段、結像手段、撮像手段、通信I/F等を備えて構成されている。照射手段は、光源、フィルター等により構成され、スライド固定ステージに載置されたスライド上の組織切片に光を照射する。結像手段は、接眼レンズ、対物レンズ等により構成され、照射した光によりスライド上の組織切片から発せられる透過光、反射光、又は蛍光を結像する。撮像手段は、CCD(Charge Coupled Device)センサー等を備え、結像手段により結像面に結像される像を撮像して顕微鏡画像のデジタル画像データを生成する顕微鏡設置カメラである。通信I/Fは、生成された顕微鏡画像の画像データを画像処理装置2Aに送信する。本実施の形態において、顕微鏡画像取得装置1Aは、明視野観察に適した照射手段及び結像手段を組み合わせた明視野ユニット、蛍光観察に適した照射手段及び結像手段を組み合わせた蛍光ユニットが備えられており、ユニットを切り替えることにより明視野/蛍光を切り替えることが可能である。
The microscope image acquisition apparatus 1A is a known optical microscope with a camera, and acquires a microscope image of a tissue section on a slide placed on a slide fixing stage and transmits it to the image processing apparatus 2A.
The microscope image acquisition apparatus 1A includes an irradiation unit, an imaging unit, an imaging unit, a communication I / F, and the like. The irradiating means includes a light source, a filter, and the like, and irradiates light to a tissue section on the slide placed on the slide fixing stage. The imaging means is composed of an eyepiece lens, an objective lens, and the like, and forms an image of transmitted light, reflected light, or fluorescence emitted from the tissue section on the slide by the irradiated light. The imaging means is a microscope-installed camera that includes a CCD (Charge Coupled Device) sensor and the like, captures an image formed on the imaging surface by the imaging means, and generates digital image data of the microscope image. The communication I / F transmits image data of the generated microscope image to the image processing apparatus 2A. In the present embodiment, the microscope image acquisition apparatus 1A includes a bright field unit that combines an irradiation unit and an imaging unit suitable for bright field observation, and a fluorescence unit that combines an irradiation unit and an imaging unit suitable for fluorescence observation. It is possible to switch between bright field / fluorescence by switching units.

なお、顕微鏡画像取得装置1Aとしては、カメラ付き顕微鏡に限定されず、例えば、顕微鏡のスライド固定ステージ上のスライドをスキャンして組織切片全体の顕微鏡画像を取得するバーチャル顕微鏡スライド作成装置(例えば、特表2002−514319号公報参照)等を用いてもよい。バーチャル顕微鏡スライド作成装置によれば、スライド上の組織切片全体像を表示部で一度に閲覧可能な画像データを取得することができる。   Note that the microscope image acquisition apparatus 1A is not limited to a microscope with a camera. For example, a virtual microscope slide creation apparatus (for example, a special microscope scan apparatus that acquires a microscope image of an entire tissue section by scanning a slide on a microscope slide fixing stage). Table 2002-514319 gazette) etc. may be used. According to the virtual microscope slide creation device, it is possible to acquire image data that allows a display unit to view a whole tissue section on a slide at a time.

画像処理装置2Aは、顕微鏡画像取得装置1Aから送信された顕微鏡画像を解析することにより、観察対象の組織切片における特定の生体物質の発現量を定量的に示す特徴量を算出し、算出された特徴量を出力する。
図2に、画像処理装置2Aの機能構成例を示す。図2に示すように、画像処理装置2Aは、制御部21、操作部22、表示部23、通信I/F24、記憶部25等を備えて構成され、各部はバス26を介して接続されている。
The image processing device 2A calculates a feature amount quantitatively indicating the expression level of a specific biological material in the tissue section to be observed by analyzing the microscope image transmitted from the microscope image acquisition device 1A. Output feature values.
FIG. 2 shows a functional configuration example of the image processing apparatus 2A. As shown in FIG. 2, the image processing apparatus 2 </ b> A includes a control unit 21, an operation unit 22, a display unit 23, a communication I / F 24, a storage unit 25, and the like, and each unit is connected via a bus 26. Yes.

制御部21は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)等を備えて構成され、記憶部25に記憶されている各種プログラムとの協働により各種処理を実行し、画像処理装置2Aの動作を統括的に制御する。例えば、制御部21は、記憶部25に記憶されているプログラムとの協働により画像解析処理(図10参照)を実行し、位置合わせ手段、算出手段、決定手段、削除手段としての機能を実現する。   The control unit 21 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and the like, executes various processes in cooperation with various programs stored in the storage unit 25, and performs image processing 2A. Overall control of the operation. For example, the control unit 21 executes image analysis processing (see FIG. 10) in cooperation with a program stored in the storage unit 25, and realizes functions as an alignment unit, a calculation unit, a determination unit, and a deletion unit. To do.

操作部22は、文字入力キー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードで押下操作されたキーの押下信号とマウスによる操作信号とを、入力信号として制御部21に出力する。   The operation unit 22 includes a keyboard having character input keys, numeric input keys, various function keys, and the like, and a pointing device such as a mouse, and a key pressing signal pressed by the keyboard and an operation signal by the mouse. Are output to the control unit 21 as an input signal.

表示部23は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等のモニタを備えて構成されており、制御部21から入力される表示信号の指示に従って、各種画面を表示する。本実施の形態において、表示部23は、画像解析結果を出力するための出力手段として機能する。   The display unit 23 includes a monitor such as a CRT (Cathode Ray Tube) or an LCD (Liquid Crystal Display), for example, and displays various screens according to instructions of a display signal input from the control unit 21. In the present embodiment, the display unit 23 functions as an output unit for outputting an image analysis result.

通信I/F24は、顕微鏡画像取得装置1Aをはじめとする外部機器との間でデータ送受信を行なうためのインターフェースである。通信I/F24は、明視野画像と蛍光画像の入力手段として機能する。   The communication I / F 24 is an interface for transmitting and receiving data to and from external devices such as the microscope image acquisition apparatus 1A. The communication I / F 24 functions as a bright field image and fluorescent image input unit.

記憶部25は、例えばHDD(Hard Disk Drive)や半導体の不揮発性メモリー等で構成されている。記憶部25には、前述のように各種プログラムや各種データ等が記憶されている。
その他、画像処理装置2Aは、LANアダプターやルーター等を備え、LAN等の通信ネットワークを介して外部機器と接続される構成としてもよい。
The storage unit 25 includes, for example, an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor nonvolatile memory, or the like. As described above, the storage unit 25 stores various programs, various data, and the like.
In addition, the image processing apparatus 2A may include a LAN adapter, a router, and the like and be connected to an external device via a communication network such as a LAN.

本実施の形態における画像処理装置2Aは、顕微鏡画像取得装置1Aから送信された明視野画像(HE染色画像)及び蛍光画像を用いて解析を行う。
明視野画像は、HE(ヘマトキシリン−エオジン)染色試薬を用いて染色された組織切片を、顕微鏡画像取得装置1Aにおいて明視野で拡大結像及び撮影することにより得られる顕微鏡画像である。ヘマトキシリンは青紫色の色素であり、細胞核、骨組織、軟骨組織の一部、漿液成分など(好塩基性の組織等)を染色する。エオジンは赤〜ピンク色の色素であり、細胞質、軟部組織の結合組織、赤血球、線維素、内分泌顆粒など(好酸性の組織等)を染色する。図3に、HE染色を行った組織切片を撮影した明視野画像の一例を示す。図3に示すように、HE染色を行った組織切片を撮影した明視野画像においては、組織切片における細胞の形態が表れている。すなわち、明視野画像は組織切片における細胞の形態を表す細胞形態画像である。かかる明視野画像では、細胞核は、周囲の細胞質よりも濃い色(青紫色)で周囲と区別して表れており、細胞核の形態をはっきり捉えることができる。
蛍光画像は、特定の生体物質と特異的に結合及び/又は反応する生体物質認識部位が結合した蛍光物質を内包したナノ粒子(蛍光物質内包ナノ粒子と呼ぶ)を含む染色試薬を用いて染色された組織切片に対し、顕微鏡画像取得装置1Aにおいて所定波長の励起光を照射して蛍光物質内包ナノ粒子を発光(蛍光)させ、この蛍光を拡大結像及び撮影することにより得られる顕微鏡画像である。即ち、蛍光画像に現れる蛍光は、組織切片における、生体物質認識部位に対応する特定の生体物質の発現を示すものである。図4に、蛍光画像の一例を示す。
The image processing apparatus 2A in the present embodiment performs analysis using the bright field image (HE-stained image) and the fluorescence image transmitted from the microscope image acquisition apparatus 1A.
The bright field image is a microscope image obtained by enlarging and photographing a tissue section stained with a HE (hematoxylin-eosin) staining reagent in a bright field in the microscope image acquisition apparatus 1A. Hematoxylin is a blue-violet pigment that stains cell nuclei, bone tissue, part of cartilage tissue, serous components, etc. (basophilic tissue, etc.). Eosin is a red to pink pigment that stains cytoplasm, soft tissue connective tissue, red blood cells, fibrin, endocrine granules, and the like (eosinophilic tissue, etc.). FIG. 3 shows an example of a bright field image obtained by photographing a tissue section subjected to HE staining. As shown in FIG. 3, in the bright field image obtained by photographing the tissue section subjected to HE staining, the morphology of the cells in the tissue section appears. That is, the bright field image is a cell morphology image representing the morphology of cells in the tissue section. In such a bright-field image, the cell nucleus appears in a darker color (blue purple) than the surrounding cytoplasm and distinguished from the surrounding, and the morphology of the cell nucleus can be clearly captured.
The fluorescent image is stained using a staining reagent including nanoparticles (referred to as fluorescent substance-containing nanoparticles) encapsulating a fluorescent substance bound with a biological substance recognition site that specifically binds and / or reacts with a specific biological substance. This is a microscope image obtained by irradiating the tissue section with the excitation light of a predetermined wavelength in the microscope image acquisition device 1A to emit fluorescent substance-containing nanoparticles (fluorescence), and enlarging and photographing this fluorescence. . That is, the fluorescence that appears in the fluorescence image indicates the expression of a specific biological material corresponding to the biological material recognition site in the tissue section. FIG. 4 shows an example of the fluorescence image.

<蛍光画像の取得>
ここで、蛍光画像の取得方法について、この蛍光画像の取得に際して用いられる染色試薬(蛍光物質内包ナノ粒子)、染色試薬による組織切片の染色方法等も含めて詳細に説明する。
<Acquisition of fluorescence image>
Here, a method for acquiring a fluorescent image will be described in detail, including a staining reagent (fluorescent substance-containing nanoparticles) used for acquiring the fluorescent image, a method for staining a tissue section with the staining reagent, and the like.

〔蛍光物質〕
蛍光画像の取得のための染色試薬に用いられる蛍光物質としては、蛍光有機色素及び量子ドット(半導体粒子)を挙げることができる。200〜700nmの範囲内の波長の紫外〜近赤外光により励起されたときに、400〜1100nmの範囲内の波長の可視〜近赤外光の発光を示すことが好ましい。
[Fluorescent substance]
Examples of the fluorescent substance used in the staining reagent for obtaining a fluorescent image include fluorescent organic dyes and quantum dots (semiconductor particles). When excited by ultraviolet to near infrared light having a wavelength in the range of 200 to 700 nm, it preferably emits visible to near infrared light having a wavelength in the range of 400 to 1100 nm.

蛍光有機色素としては、フルオレセイン系色素分子、ローダミン系色素分子、Alexa Fluor(インビトロジェン社製)系色素分子、BODIPY(インビトロジェン社製)系色素分子、カスケード系色素分子、クマリン系色素分子、エオジン系色素分子、NBD系色素分子、ピレン系色素分子、Texas Red系色素分子、シアニン系色素分子等を挙げることができる。   Examples of fluorescent organic dyes include fluorescein dye molecules, rhodamine dye molecules, Alexa Fluor (Invitrogen) dye molecules, BODIPY (Invitrogen) dye molecules, cascade dye molecules, coumarin dye molecules, and eosin dyes. Examples include molecules, NBD dye molecules, pyrene dye molecules, Texas Red dye molecules, and cyanine dye molecules.

具体的には、5−カルボキシ−フルオレセイン、6−カルボキシ−フルオレセイン、5,6−ジカルボキシ−フルオレセイン、6−カルボキシ−2’,4,4’,5’,7,7’−ヘキサクロロフルオレセイン、6−カルボキシ−2’,4,7,7’−テトラクロロフルオレセイン、6−カルボキシ−4’,5’−ジクロロ−2’,7’−ジメトキシフルオレセイン、ナフトフルオレセイン、5−カルボキシ−ローダミン、6−カルボキシ−ローダミン、5,6−ジカルボキシ−ローダミン、ローダミン 6G、テトラメチルローダミン、X−ローダミン、及びAlexa Fluor 350、Alexa Fluor 405、Alexa Fluor 430、Alexa Fluor 488、Alexa Fluor 500、Alexa Fluor 514、Alexa Fluor 532、Alexa Fluor 546、Alexa Fluor 555、Alexa Fluor 568、Alexa Fluor 594、Alexa Fluor 610、Alexa Fluor 633、Alexa Fluor 635、Alexa Fluor 647、Alexa Fluor 660、Alexa Fluor 680、Alexa Fluor 700、Alexa Fluor 750、BODIPY FL、BODIPY TMR、BODIPY 493/503、BODIPY 530/550、BODIPY 558/568、BODIPY 564/570、BODIPY 576/589、BODIPY 581/591、BODIPY 630/650、BODIPY 650/665(以上インビトロジェン社製)、メトキシクマリン、エオジン、NBD、ピレン、Cy5、Cy5.5、Cy7等を挙げることができる。単独でも複数種を混合したものを用いてもよい。   Specifically, 5-carboxy-fluorescein, 6-carboxy-fluorescein, 5,6-dicarboxy-fluorescein, 6-carboxy-2 ′, 4,4 ′, 5 ′, 7,7′-hexachlorofluorescein, 6 -Carboxy-2 ', 4,7,7'-tetrachlorofluorescein, 6-carboxy-4', 5'-dichloro-2 ', 7'-dimethoxyfluorescein, naphthofluorescein, 5-carboxy-rhodamine, 6-carboxy Rhodamine, 5,6-dicarboxy-rhodamine, rhodamine 6G, tetramethylrhodamine, X-rhodamine, and Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 405, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 500, Alexa Fluor 514, Alexa Fluor 532, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 555, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 610, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 633 , Alexa Fluor 750, BODIPY FL, BODIPY TMR, BODIPY 493/503, BODIPY 530/550, BODIPY 558/568, BODIPY 564/570, BODIPY 576/589, BODIPY 581/591, 30/30 ODIPY 650/665 (all manufactured by Invitrogen), methoxy coumarin, eosin, NBD, pyrene, Cy5, Cy5.5, can be mentioned Cy7 like. You may use individually or what mixed multiple types.

量子ドットとしては、II−VI族化合物、III−V族化合物、又はIV族元素を成分として含有する量子ドット(それぞれ、「II−VI族量子ドット」、「III−V族量子ドット」、「IV族量子ドット」ともいう。)のいずれかを用いることができる。単独でも複数種を混合したものを用いてもよい。   Quantum dots include quantum dots containing II-VI group compounds, III-V group compounds, or IV group elements as components ("II-VI group quantum dots", "III-V group quantum dots", " Any of the “Group IV quantum dots” can be used. You may use individually or what mixed multiple types.

具体的には、CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、ZnTe、InP、InN、InAs、InGaP、GaP、GaAs、Si、Geが挙げられるが、これらに限定されない。   Specific examples include, but are not limited to, CdSe, CdS, CdTe, ZnSe, ZnS, ZnTe, InP, InN, InAs, InGaP, GaP, GaAs, Si, and Ge.

上記量子ドットをコアとし、その上にシェルを設けた量子ドットを用いることもできる。以下、本明細書中シェルを有する量子ドットの表記法として、コアがCdSe、シェルがZnSの場合、CdSe/ZnSと表記する。例えば、CdSe/ZnS、CdS/ZnS、InP/ZnS、InGaP/ZnS、Si/SiO2、Si/ZnS、Ge/GeO2、Ge/ZnS等を用いることができるが、これらに限定されない。
量子ドットは必要に応じて、有機ポリマー等により表面処理が施されているものを用いてもよい。例えば、表面カルボキシ基を有するCdSe/ZnS(インビトロジェン社製)、表面アミノ基を有するCdSe/ZnS(インビトロジェン社製)等が挙げられる。
It is also possible to use a quantum dot having the above quantum dot as a core and a shell provided thereon. Hereinafter, as a notation of a quantum dot having a shell in this specification, when the core is CdSe and the shell is ZnS, it is expressed as CdSe / ZnS. For example, CdSe / ZnS, CdS / ZnS, InP / ZnS, InGaP / ZnS, Si / SiO 2 , Si / ZnS, Ge / GeO 2 , Ge / ZnS, and the like can be used, but are not limited thereto.
As the quantum dots, those subjected to surface treatment with an organic polymer or the like may be used as necessary. Examples thereof include CdSe / ZnS having a surface carboxy group (manufactured by Invitrogen), CdSe / ZnS having a surface amino group (manufactured by Invitrogen), and the like.

〔蛍光物質内包ナノ粒子〕
本実施の形態において蛍光物質内包ナノ粒子とは、蛍光物質がナノ粒子内部に分散されたものをいい、蛍光物質とナノ粒子自体とが化学的に結合していても、結合していなくてもよい。
ナノ粒子を構成する素材は特に限定されるものではなく、ポリスチレン、ポリ乳酸、シリカ等を挙げることができる。
[Fluorescent substance-containing nanoparticles]
In the present embodiment, the fluorescent substance-encapsulating nanoparticles are those in which the fluorescent substance is dispersed inside the nanoparticles, whether the fluorescent substance and the nanoparticles themselves are chemically bonded or not. Good.
The material constituting the nanoparticles is not particularly limited, and examples thereof include polystyrene, polylactic acid, and silica.

本実施の形態で用いられる蛍光物質内包ナノ粒子は、公知の方法により作製することが可能である。例えば、蛍光有機色素を内包したシリカナノ粒子は、ラングミュア 8巻 2921ページ(1992)に記載されているFITC内包シリカ粒子の合成を参考に合成することができる。FITCの代わりに所望の蛍光有機色素を用いることで種々の蛍光有機色素内包シリカナノ粒子を合成することができる。   The fluorescent substance-containing nanoparticles used in the present embodiment can be produced by a known method. For example, silica nanoparticles encapsulating a fluorescent organic dye can be synthesized with reference to the synthesis of FITC-encapsulated silica particles described in Langmuir 8, Vol. 2921 (1992). Various fluorescent organic dye-containing silica nanoparticles can be synthesized by using a desired fluorescent organic dye in place of FITC.

量子ドットを内包したシリカナノ粒子は、ニュー・ジャーナル・オブ・ケミストリー 33巻 561ページ(2009)に記載されているCdTe内包シリカナノ粒子の合成を参考に合成することができる。   Silica nanoparticles encapsulating quantum dots can be synthesized with reference to the synthesis of CdTe-encapsulated silica nanoparticles described in New Journal of Chemistry, Vol. 33, p. 561 (2009).

蛍光有機色素を内包したポリスチレンナノ粒子は、米国特許4326008(1982)に記載されている重合性官能基をもつ有機色素を用いた共重合法や、米国特許5326692(1992)に記載されているポリスチレンナノ粒子への蛍光有機色素の含浸法を用いて作製することができる。   Polystyrene nanoparticles encapsulating a fluorescent organic dye may be copolymerized using an organic dye having a polymerizable functional group described in US Pat. No. 4,326,008 (1982) or polystyrene described in US Pat. No. 5,326,692 (1992). It can be produced using a method of impregnating nanoparticles with a fluorescent organic dye.

量子ドットを内包したポリマーナノ粒子は、ネイチャー・バイオテクノロジー19巻631ページ(2001)に記載されているポリスチレンナノ粒子への量子ドットの含浸法を用いて作製することができる。   The polymer nanoparticles encapsulating the quantum dots can be prepared by using the method of impregnating the quantum nanoparticles into polystyrene nanoparticles described in Nature Biotechnology, Vol. 19, page 631 (2001).

本実施の形態で用いられる蛍光物質内包ナノ粒子の平均粒径は特に限定されないが、30〜800nm程度のものを用いることができる。また、粒径のばらつきを示す変動係数(=(標準偏差/平均値)×100%)は特に限定されないが、20%以下のものを用いることが好ましい。平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて電子顕微鏡写真を撮影し十分な数の粒子について断面積を計測し、各計測値を円の面積としたときの円の直径を粒径として求めた。本願においては、1000個の粒子の粒径の算術平均を平均粒径とした。変動係数も、1000個の粒子の粒径分布から算出した値とした。   Although the average particle diameter of the fluorescent substance-containing nanoparticles used in the present embodiment is not particularly limited, those having a size of about 30 to 800 nm can be used. Further, the coefficient of variation (= (standard deviation / average value) × 100%) indicating the variation in particle diameter is not particularly limited, but it is preferable to use a coefficient of 20% or less. The average particle diameter is obtained by taking an electron micrograph using a scanning electron microscope (SEM), measuring the cross-sectional area of a sufficient number of particles, and taking each measured value as the area of the circle. As sought. In the present application, the arithmetic average of the particle sizes of 1000 particles is defined as the average particle size. The coefficient of variation was also a value calculated from the particle size distribution of 1000 particles.

〔生体物質認識部位と蛍光物質内包ナノ粒子との結合〕
本実施の形態に係る生体物質認識部位とは、目的とする生体物質と特異的に結合及び/又は反応する部位である。目的とする生体物質は、それと特異的に結合する物質が存在するものであれば特に限定されるものではないが、代表的にはタンパク質(ペプチド)および核酸(オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド)、抗体等が挙げられる。したがって、そのような目的とする生体物質に結合する物質としては、前記タンパク質を抗原として認識する抗体やそれに特異的に結合する他のタンパク質等、および前記核酸にハイブリタイズする塩基配列を有する核酸等が挙げられる。具体的には、細胞表面に存在するタンパク質であるHER2に特異的に結合する抗HER2抗体、細胞核に存在するエストロゲン受容体(ER)に特異的に結合する抗ER抗体、細胞骨格を形成するアクチンに特異的に結合する抗アクチン抗体等があげられる。中でも抗HER2抗体及び抗ER抗体を蛍光物質内包ナノ粒子に結合させたものは、乳癌の投薬選定に用いることができ、好ましい。
[Bonding of biological substance recognition sites and fluorescent substance-containing nanoparticles]
The biological material recognition site according to the present embodiment is a site that specifically binds and / or reacts with the target biological material. The target biological substance is not particularly limited as long as a substance that specifically binds to the target biological substance exists, but typically, protein (peptide), nucleic acid (oligonucleotide, polynucleotide), antibody, etc. Is mentioned. Accordingly, substances that bind to the target biological substance include antibodies that recognize the protein as an antigen, other proteins that specifically bind to the protein, and nucleic acids having a base sequence that hybridizes to the nucleic acid. Is mentioned. Specifically, an anti-HER2 antibody that specifically binds to HER2, which is a protein present on the cell surface, an anti-ER antibody that specifically binds to an estrogen receptor (ER) present in the cell nucleus, and actin that forms a cytoskeleton And an anti-actin antibody that specifically binds to. Among them, those in which anti-HER2 antibody and anti-ER antibody are bound to fluorescent substance-encapsulating nanoparticles can be used for selection of breast cancer medication, and are preferable.

生体物質認識部位と蛍光物質内包ナノ粒子の結合の態様としては特に限定されず、共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合、物理吸着及び化学吸着等が挙げられる。結合の安定性から共有結合等の結合力の強い結合が好ましい。   The mode of binding between the biological substance recognition site and the fluorescent substance-encapsulating nanoparticles is not particularly limited, and examples thereof include covalent bonding, ionic bonding, hydrogen bonding, coordination bonding, physical adsorption, and chemical adsorption. A bond having a strong bonding force such as a covalent bond is preferred from the viewpoint of bond stability.

また、生体物質認識部位と蛍光物質内包ナノ粒子の間を連結する有機分子があってもよい。例えば、生体物質との非特異的吸着を抑制するため、ポリエチレングリコール鎖を用いることができ、Thermo Scientific社製SM(PEG)12を用いることができる。   Moreover, there may be an organic molecule that connects between the biological substance recognition site and the fluorescent substance-encapsulating nanoparticles. For example, in order to suppress nonspecific adsorption with a biological substance, a polyethylene glycol chain can be used, and SM (PEG) 12 manufactured by Thermo Scientific can be used.

蛍光物質内包シリカナノ粒子へ生体物質認識部位を結合させる場合、蛍光物質が蛍光有機色素の場合でも、量子ドットの場合でも同様の手順を適用することができる。例えば、無機物と有機物を結合させるために広く用いられている化合物であるシランカップリング剤を用いることができる。このシランカップリング剤は、分子の一端に加水分解でシラノール基を与えるアルコキシシリル基を有し、他端に、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、アルデヒド基等の官能基を有する化合物であり、上記シラノール基の酸素原子を介して無機物と結合する。具体的には、メルカプトプロピルトリエトキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ポリエチレングリコール鎖をもつシランカップリング剤(例えば、Gelest社製PEG−silane no.SIM6492.7)等が挙げられる。シランカップリング剤を用いる場合、二種以上を併用してもよい。   When the biological substance recognition site is bound to the fluorescent substance-encapsulating silica nanoparticles, the same procedure can be applied regardless of whether the fluorescent substance is a fluorescent organic dye or a quantum dot. For example, a silane coupling agent that is a compound widely used for bonding an inorganic substance and an organic substance can be used. This silane coupling agent is a compound having an alkoxysilyl group that gives a silanol group by hydrolysis at one end of the molecule and a functional group such as a carboxyl group, an amino group, an epoxy group, an aldehyde group at the other end, Bonding with an inorganic substance through an oxygen atom of the silanol group. Specifically, mercaptopropyltriethoxysilane, glycidoxypropyltriethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, a silane coupling agent having a polyethylene glycol chain (for example, PEG-silane no. SIM6492.7 manufactured by Gelest), etc. Is mentioned. When using a silane coupling agent, you may use 2 or more types together.

蛍光有機色素内包シリカナノ粒子とシランカップリング剤との反応手順は、公知の手法を用いることができる。例えば、得られた蛍光有機色素内包シリカナノ粒子を純水中に分散させ、アミノプロピルトリエトキシシランを添加し、室温で12時間反応させる。反応終了後、遠心分離又はろ過により表面がアミノプロピル基で修飾された蛍光有機色素内包シリカナノ粒子を得ることができる。続いてアミノ基と抗体中のカルボキシル基とを反応させることで、アミド結合を介し抗体を蛍光有機色素内包シリカナノ粒子と結合させることができる。必要に応じて、EDC(1−Ethyl−3−[3−Dimethylaminopropyl]carbodiimide Hydrochloride:Pierce(登録商標)社製)のような縮合剤を用いることもできる。   A known procedure can be used for the reaction procedure of the fluorescent organic dye-encapsulated silica nanoparticles and the silane coupling agent. For example, the obtained fluorescent organic dye-encapsulated silica nanoparticles are dispersed in pure water, aminopropyltriethoxysilane is added, and the mixture is reacted at room temperature for 12 hours. After completion of the reaction, fluorescent organic dye-encapsulated silica nanoparticles whose surface is modified with an aminopropyl group can be obtained by centrifugation or filtration. Subsequently, by reacting an amino group with a carboxyl group in the antibody, the antibody can be bound to the fluorescent organic dye-encapsulated silica nanoparticles via an amide bond. If necessary, a condensing agent such as EDC (1-Ethyl-3- [3-Dimethylaminopropyl] carbohydrate Hydrochloride: manufactured by Pierce (registered trademark)) can also be used.

必要により、有機分子で修飾された蛍光有機色素内包シリカナノ粒子と直接結合しうる部位と、分子標的物質と結合しうる部位とを有するリンカー化合物を用いることができる。具体例として、アミノ基と選択的に反応する部位とメルカプト基と選択的に反応する部位の両方をもつsulfo−SMCC(Sulfosuccinimidyl 4[N−maleimidomethyl]−cyclohexane−1−carboxylate:Pierce社製)を用いると、アミノプロピルトリエトキシシランで修飾した蛍光有機色素内包シリカナノ粒子のアミノ基と、抗体中のメルカプト基を結合させることで、抗体結合した蛍光有機色素内包シリカナノ粒子ができる。   If necessary, a linker compound having a site capable of directly binding to a fluorescent organic dye-encapsulated silica nanoparticle modified with an organic molecule and a site capable of binding to a molecular target substance can be used. As a specific example, sulfo-SMCC having both a site that selectively reacts with an amino group and a site that reacts selectively with a mercapto group (Sulfosuccinimidyl 4 [N-maleimidemethyl] -cyclohexane-1-carboxylate: manufactured by Pierce) When used, by binding the amino group of the fluorescent organic dye-encapsulated silica nanoparticles modified with aminopropyltriethoxysilane and the mercapto group in the antibody, antibody-bound fluorescent organic dye-encapsulated silica nanoparticles can be produced.

蛍光物質内包ポリスチレンナノ粒子へ生体物質認識部位を結合させる場合、蛍光物質が蛍光有機色素の場合でも、量子ドットの場合でも同様の手順を適用することができる。すなわち、アミノ基等の官能基をもつポリスチレンナノ粒子へ蛍光有機色素、量子ドットを含浸することにより、官能基もつ蛍光物質内包ポリスチレンナノ粒子を得ることができ、以降EDC又はsulfo−SMCCを用いることで、抗体結合した蛍光物質内包ポリスチレンナノ粒子ができる。   When the biological substance recognition site is bound to the fluorescent substance-encapsulated polystyrene nanoparticles, the same procedure can be applied regardless of whether the fluorescent substance is a fluorescent organic dye or a quantum dot. That is, by impregnating polystyrene nanoparticles having functional groups such as amino groups with fluorescent organic dyes and quantum dots, it is possible to obtain fluorescent substance-containing polystyrene nanoparticles having functional groups, and thereafter using EDC or sulfo-SMCC. Thus, antibody-bound fluorescent substance-encapsulated polystyrene nanoparticles can be produced.

特定抗原を認識する抗体としては、M.アクチン、M.S.アクチン、S.M.アクチン、ACTH、Alk−1、α1−アンチキモトリプシン、α1−アンチトリプシン、AFP、bcl−2、bcl−6、β−カテニン、BCA225、CA19−9、CA125、カルシトニン、カルレチニン、CD1a、CD3、CD4、CD5、CD8、CD10、CD15、CD20、CD21、CD23、CD30、CD31、CD34、CD43、CD45、CD45R、CD56、CD57、CD61、CD68、CD79a、“CD99、MIC2“、CD138、クロモグラニン、c−KIT、c−MET、コラーゲンタイプIV、Cox−2、サイクリンD1、ケラチン、サイトケラチン(高分子量)、パンケラチン、パンケラチン、サイトケラチン5/6、サイトケラチン7、サイトケラチン8、サイトケラチン8/18、サイトケラチン14、サイトケラチン19、サイトケラチン20、CMV、E−カドヘリン、EGFR、ER、EMA、EBV、第VIII因子関連抗原、ファッシン、FSH、ガレクチン−3、ガストリン、GFAP、グルカゴン、グリコフォリンA、グランザイムB、hCG、hGH、ヘリコバクターピロリ、HBc抗原、HBs抗原、ヘパトサイト特異抗原、HER2、HSV−I、HSV−II、HHV−8、IgA、IgG、IgM、IGF−1R、インヒビン、インスリン、カッパL鎖、Ki67、ラムダL鎖、LH、リゾチーム、マクロファージ、メランA、MLH−1、MSH−2、ミエロパーオキシダーゼ、ミオゲニン、ミオグロビン、ミオシン、ニューロフィラメント、NSE、p27(Kip1)、p53、P63、PAX5、PLAP、ニューモシスティス カリニ、ポドプラニン(D2−40)、PGR、プロラクチン、PSA、前立腺酸性フォスファターゼ、Renal Cell Carcinoma、S100、ソマトスタチン、スペクトリン、シナプトフィジン、TAG−72、TdT、サイログロブリン、TSH、TTF−1、TRAcP、トリプターゼ、ビリン、ビメンチン、WT1、Zap−70が挙げられる。   Examples of antibodies that recognize specific antigens include M.I. Actin, M.I. S. Actin, S. M.M. Actin, ACTH, Alk-1, α1-antichymotrypsin, α1-antitrypsin, AFP, bcl-2, bcl-6, β-catenin, BCA225, CA19-9, CA125, calcitonin, calretinin, CD1a, CD3, CD4, CD5, CD8, CD10, CD15, CD20, CD21, CD23, CD30, CD31, CD34, CD43, CD45, CD45R, CD56, CD57, CD61, CD68, CD79a, "CD99, MIC2", CD138, chromogranin, c-KIT, c-MET, collagen type IV, Cox-2, cyclin D1, keratin, cytokeratin (high molecular weight), pankeratin, pankeratin, cytokeratin 5/6, cytokeratin 7, cytokeratin 8, cytokeratin 8/1 8, cytokeratin 14, cytokeratin 19, cytokeratin 20, CMV, E-cadherin, EGFR, ER, EMA, EBV, factor VIII related antigen, fascin, FSH, galectin-3, gastrin, GFAP, glucagon, glycophorin A, granzyme B, hCG, hGH, Helicobacter pylori, HBc antigen, HBs antigen, hepatocyte specific antigen, HER2, HSV-I, HSV-II, HHV-8, IgA, IgG, IgM, IGF-1R, inhibin, insulin, Kappa light chain, Ki67, lambda light chain, LH, lysozyme, macrophage, melan A, MLH-1, MSH-2, myeloperoxidase, myogenin, myoglobin, myosin, neurofilament, NSE, p27 (Kip1), p53, P63 PAX5, PLAP, Pneumocystis carini, podoplanin (D2-40), PGR, prolactin, PSA, prostatic acid phosphatase, Renal Cell Carcinoma, S100, somatostatin, spectrin, synaptophysin, TAG-72, TdT, thyroglobulin, TSH, TTF -1, TRAcP, tryptase, villin, vimentin, WT1, and Zap-70.

〔染色方法〕
以下、組織切片の染色方法について述べる。以下に説明する染色方法は病理切片組織に限定せず、細胞染色にも適用可能である。
また、以下に説明する染色方法が適用できる切片の作製法は特に限定されず、公知の方法により作製されたものを用いることができる。
[Dyeing method]
Hereinafter, a method for staining tissue sections will be described. The staining method described below is not limited to a pathological section tissue and can also be applied to cell staining.
Moreover, the preparation method of the section | slice which can apply the dyeing | staining method demonstrated below is not specifically limited, The thing produced by the well-known method can be used.

1)脱パラフィン工程
キシレンを入れた容器に病理切片を浸漬させ、パラフィンを除去する。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また、必要により浸漬途中でキシレンを交換してもよい。
次いで、エタノールを入れた容器に病理切片を浸漬させ、キシレンを除去する。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また、必要により浸漬途中でエタノールを交換してもよい。
次いで、水を入れた容器に病理切片を浸漬させ、エタノールを除去する。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また、必要により浸漬途中で水を交換してもよい。
1) Deparaffinization process The pathological section is immersed in a container containing xylene to remove paraffin. The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. If necessary, xylene may be exchanged during the immersion.
Next, the pathological section is immersed in a container containing ethanol to remove xylene. The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. Further, if necessary, ethanol may be exchanged during the immersion.
Next, the pathological section is immersed in a container containing water to remove ethanol. The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. Moreover, you may exchange water in the middle of immersion as needed.

2)賦活化処理
公知の方法にならい、目的とする生体物質の賦活化処理を行う。賦活化条件に特に定めはないが、賦活液としては、0.01M クエン酸緩衝液(pH6.0)、1mM EDTA溶液(pH8.0)、5%尿素、0.1M トリス塩酸緩衝液等を用いることができる。加熱機器は、オートクレーブ、マイクロウェーブ、圧力鍋、ウォーターバス等を用いることができる。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。温度は50−130℃、時間は5−30分で行うことができる。
次いで、PBS(Phosphate Buffered Saline:リン酸緩衝生理食塩水)を入れた容器に、賦活化処理後の切片を浸漬させ、洗浄を行う。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また、必要により浸漬途中でPBSを交換してもよい。
2) Activation process The activation process of the target biological substance is performed according to a known method. The activation conditions are not particularly defined, but as the activation liquid, 0.01 M citrate buffer (pH 6.0), 1 mM EDTA solution (pH 8.0), 5% urea, 0.1 M Tris-HCl buffer, etc. Can be used. As the heating device, an autoclave, a microwave, a pressure cooker, a water bath, or the like can be used. The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The temperature can be 50-130 ° C. and the time can be 5-30 minutes.
Next, the section after the activation treatment is immersed in a container containing PBS (Phosphate Buffered Saline) and washed. The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. If necessary, the PBS may be replaced during the immersion.

3)生体物質認識部位が結合された蛍光物質内包ナノ粒子を用いた染色
生体物質認識部位が結合された蛍光物質内包ナノ粒子のPBS分散液を病理切片に載せ、目的とする生体物質と反応させる。蛍光物質内包ナノ粒子と結合させる生体物質認識部位を変えることにより、さまざまな生体物質に対応した染色が可能となる。数種類の生体物質認識部位が結合された蛍光物質内包ナノ粒子を用いる場合には、それぞれの蛍光物質内包ナノ粒子PBS分散液を予め混合しておいてもよいし、別々に順次病理切片に載せてもよい。
温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。反応時間は、30分以上24時間以下であることが好ましい。
蛍光物質内包ナノ粒子による染色を行う前に、BSA含有PBS等、公知のブロッキング剤を滴下することが好ましい。
次いで、PBSを入れた容器に、染色後の切片を浸漬させ、未反応蛍光物質内包ナノ粒子の除去を行う。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また、必要により浸漬途中でPBSを交換してもよい。カバーガラスを切片に載せ、封入する。必要に応じて市販の封入剤を使用してもよい。
なお、HE染色試薬を用いて染色を行う場合、カバーガラスによる封入前にHE染色を行う。
3) Staining using fluorescent substance-encapsulated nanoparticles combined with biological substance recognition sites Place PBS dispersion of fluorescent substance-encapsulated nanoparticles combined with biological substance recognition sites on a pathological section and react with the target biological material . By changing the biological material recognition site to be combined with the fluorescent substance-containing nanoparticles, staining corresponding to various biological materials becomes possible. In the case of using fluorescent substance-encapsulating nanoparticles to which several kinds of biological substance recognition sites are bound, each fluorescent substance-encapsulating nanoparticle PBS dispersion may be mixed in advance or separately placed on a pathological section separately. Also good.
The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The reaction time is preferably 30 minutes or more and 24 hours or less.
It is preferable to drop a known blocking agent such as BSA-containing PBS before staining with fluorescent substance-encapsulating nanoparticles.
Next, the stained section is immersed in a container containing PBS, and unreacted fluorescent substance-containing nanoparticles are removed. The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. If necessary, the PBS may be replaced during the immersion. A cover glass is placed on the section and sealed. A commercially available encapsulant may be used as necessary.
In addition, when dyeing | staining using a HE dyeing reagent, HE dyeing is performed before enclosure with a cover glass.

〔蛍光画像の取得〕
染色した病理切片に対し顕微鏡画像取得装置1Aを用いて、広視野の顕微鏡画像(蛍光画像)を取得する。顕微鏡画像取得装置1Aにおいて、染色試薬に用いた蛍光物質の吸収極大波長及び蛍光波長に対応した励起光源及び蛍光検出用光学フィルターを選択する。
蛍光画像の視野は、3mm2以上であることが好ましく、30mm2以上であることがさらに好ましく、300mm2以上であることがさらに好ましい。
(Fluorescence image acquisition)
A wide-field microscope image (fluorescence image) is acquired from the stained pathological section using the microscope image acquisition device 1A. In the microscope image acquisition apparatus 1A, an excitation light source and a fluorescence detection optical filter corresponding to the absorption maximum wavelength and fluorescence wavelength of the fluorescent material used for the staining reagent are selected.
The visual field of the fluorescent image is preferably 3 mm 2 or more, more preferably 30 mm 2 or more, and further preferably 300 mm 2 or more.

<蛍光輝点とFISHスコアとの関係>
ここで、本件出願人は、以下に説明するように、一実施例として、Cy5内包シリカナノ粒子(以下、ナノ粒子1という。)を作製し、ナノ粒子1に対して抗HER2抗体を結合させた標識材料Aを作製した。また、CdSe/ZnS内包シリカナノ粒子(以下、ナノ粒子2という)を作製し、ナノ粒子2に対して抗HER2抗体を結合させた標識材料Bを作製した。そして、作製した標識材料A、B及び比較例としての標識材料C、Dを用いて予めFISHスコアを測定したヒト乳房組織の隣接切片を用いて免疫染色を行って視野を変えて複数の蛍光画像を取得し、各蛍光画像に現れている蛍光輝点の数を計測してFISHスコアとの関連を調べる実験を行った。
<Relationship between fluorescent bright spot and FISH score>
Here, as described below, the Applicant produced Cy5 encapsulated silica nanoparticles (hereinafter referred to as “Nanoparticles 1”) and bound anti-HER2 antibody to the nanoparticles 1 as an example. A labeling material A was prepared. Further, CdSe / ZnS-encapsulated silica nanoparticles (hereinafter referred to as “nanoparticles 2”) were produced, and a labeling material B in which an anti-HER2 antibody was bound to the nanoparticles 2 was produced. A plurality of fluorescent images are obtained by performing immunostaining using adjacent sections of human breast tissue whose FISH score has been measured in advance using the produced labeling materials A and B and the labeling materials C and D as comparative examples, and changing the visual field. Was obtained, and the number of fluorescent bright spots appearing in each fluorescent image was measured to examine the relationship with the FISH score.

〔蛍光物質内包ナノ粒子の合成〕
(合成例1:蛍光有機色素内包シリカ:Cy5内包シリカナノ粒子の合成)
下記工程(1)〜(5)の方法により、Cy5内包シリカナノ粒子(ナノ粒子1)を作製した。
工程(1):Cy5のN−ヒドロキシスクシンイミドエステル誘導体(GEヘルスケア社製)1mg(0.00126mmol)とテトラエトキシシラン400μL(1.796mmol)を混合した。
工程(2):エタノール40mLと14%アンモニア水10mLを混合した。
工程(3):工程(2)で作製した混合液を室温下で撹拌しているところに、工程(1)で調製した混合液を添加した。添加開始から12時間撹拌を行った。
工程(4):反応混合物を10000Gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した。
工程(5):エタノールを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順でエタノールと純水による洗浄を1回ずつ行った。
得られたナノ粒子1を走査型電子顕微鏡(SEM;日立(登録商標)社製S−800型)で観察したところ、平均粒径は110nm、変動係数は12%であった。
[Synthesis of phosphor-containing nanoparticles]
Synthesis Example 1: Fluorescent Organic Dye-Incorporated Silica: Synthesis of Cy5 Encapsulated Silica Nanoparticles
Cy5-encapsulated silica nanoparticles (nanoparticles 1) were prepared by the following steps (1) to (5).
Step (1): 1 mg (0.00126 mmol) of an N-hydroxysuccinimide ester derivative of Cy5 (manufactured by GE Healthcare) and 400 μL (1.796 mmol) of tetraethoxysilane were mixed.
Process (2): Ethanol 40mL and 14% ammonia water 10mL were mixed.
Step (3): The mixture prepared in Step (1) was added to the mixture prepared in Step (2) while stirring at room temperature. Stirring was performed for 12 hours from the start of addition.
Step (4): The reaction mixture was centrifuged at 10,000 G for 60 minutes, and the supernatant was removed.
Step (5): Ethanol was added to disperse the sediment, followed by centrifugation again. Washing with ethanol and pure water was performed once by the same procedure.
The obtained nanoparticles 1 were observed with a scanning electron microscope (SEM; Model S-800, manufactured by Hitachi (registered trademark)). As a result, the average particle size was 110 nm and the variation coefficient was 12%.

(合成例2:量子ドット内包シリカ:発光波長655nmのCdSe/ZnS内包シリカナノ粒子の合成)
下記工程(1)〜(5)の方法により、CdSe/ZnS内包シリカナノ粒子(以下、ナノ粒子2という。)を作製した。
工程(1):CdSe/ZnSデカン分散液(インビトロジェン社Qdot655)10μLとテトラエトキシシラン40μLを混合した。
工程(2):エタノール4mLと14%アンモニア水1mLを混合した。
工程(3):工程(2)で作製した混合液を室温下で撹拌しているところに、工程(1)で作製した混合液を添加した。添加開始から12時間撹拌を行った。
工程(4):反応混合物を10000Gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した。
工程(5):エタノールを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順でエタノールと純水による洗浄を1回ずつ行った。
得られたナノ粒子2を走査型電子顕微鏡で観察したところ、平均粒径は130nm、変動係数は13%であった。
(Synthesis Example 2: Quantum dot-encapsulated silica: synthesis of CdSe / ZnS-encapsulated silica nanoparticles having an emission wavelength of 655 nm)
CdSe / ZnS-encapsulated silica nanoparticles (hereinafter referred to as nanoparticles 2) were produced by the following steps (1) to (5).
Step (1): 10 μL of CdSe / ZnS decane dispersion (Invitrogen Qdot655) and 40 μL of tetraethoxysilane were mixed.
Step (2): 4 mL of ethanol and 1 mL of 14% aqueous ammonia were mixed.
Step (3): The mixture prepared in Step (1) was added to the mixture prepared in Step (2) while stirring at room temperature. Stirring was performed for 12 hours from the start of addition.
Step (4): The reaction mixture was centrifuged at 10,000 G for 60 minutes, and the supernatant was removed.
Step (5): Ethanol was added to disperse the sediment, followed by centrifugation again. Washing with ethanol and pure water was performed once by the same procedure.
When the obtained nanoparticles 2 were observed with a scanning electron microscope, the average particle size was 130 nm and the coefficient of variation was 13%.

〔蛍光物質内包シリカナノ粒子への抗体の結合〕
下記工程(1)〜(12)の方法により、蛍光物質内包シリカナノ粒子に対して抗体を結合させた。ここでは、ナノ粒子1を用いた例を示すが、ナノ粒子2についても同様である。
工程(1):1mgのナノ粒子1を純水5mLに分散させた。次いで、アミノプロピルトリエトキシシラン水分散液100μLを添加し、室温で12時間撹拌した。
工程(2):反応混合物を10000Gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した。
工程(3):エタノールを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順でエタノールと純水による洗浄を1回ずつ行った。
得られたアミノ基修飾したシリカナノ粒子のFT−IR測定を行ったところ、アミノ基に由来する吸収が観測でき、アミノ基修飾されたことが確認できた。
[Binding of antibody to fluorescent substance-encapsulated silica nanoparticles]
By the method of the following steps (1) to (12), an antibody was bound to the fluorescent substance-containing silica nanoparticles. Here, although the example using the nanoparticle 1 is shown, the same applies to the nanoparticle 2.
Step (1): 1 mg of nanoparticles 1 was dispersed in 5 mL of pure water. Next, 100 μL of an aminopropyltriethoxysilane aqueous dispersion was added and stirred at room temperature for 12 hours.
Step (2): The reaction mixture was centrifuged at 10,000 G for 60 minutes, and the supernatant was removed.
Step (3): Ethanol was added to disperse the sediment, followed by centrifugation again. Washing with ethanol and pure water was performed once by the same procedure.
When the FT-IR measurement of the obtained amino group-modified silica nanoparticles was performed, absorption derived from the amino group was observed, and it was confirmed that the amino group was modified.

工程(4):工程(3)で得られたアミノ基修飾したシリカナノ粒子を、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)を2mM含有したPBSを用いて3nMに調整した。
工程(5):工程(4)で調整した溶液に、最終濃度10mMとなるようSM(PEG)12(サーモサイエンティフィック社製、succinimidyl−[(N−maleomidopropionamid)−dodecaethyleneglycol]ester)を混合し、1時間反応させた。
工程(6):反応混合液を10000Gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した
工程(7):EDTAを2mM含有したPBSを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順による洗浄を3回行った。最後に500μLのPBSを用いて再分散させた。
Step (4): The amino group-modified silica nanoparticles obtained in step (3) were adjusted to 3 nM using PBS containing 2 mM of EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid).
Step (5): SM (PEG) 12 (manufactured by Thermo Scientific, succinimidyl-[(N-maleidopropionamid) -dodecaethyleneglycol] ester) is mixed with the solution prepared in step (4) to a final concentration of 10 mM. The reaction was performed for 1 hour.
Step (6): The reaction mixture was centrifuged at 10,000 G for 60 minutes, and the supernatant was removed. Step (7): PBS containing 2 mM of EDTA was added to disperse the precipitate, and then centrifuged again. The washing | cleaning by the same procedure was performed 3 times. Finally, it was redispersed with 500 μL of PBS.

工程(8):抗HER2抗体100μgを100μLのPBSに溶解させたところに、1Mジチオスレイトール(DTT)を添加し、30分反応させた。
工程(9):反応混合物についてゲルろ過カラムにより過剰のDTTを除去し、還元化抗HER2抗体溶液を得た。
Step (8): When 100 μg of the anti-HER2 antibody was dissolved in 100 μL of PBS, 1 M dithiothreitol (DTT) was added and reacted for 30 minutes.
Step (9): Excess DTT was removed from the reaction mixture with a gel filtration column to obtain a reduced anti-HER2 antibody solution.

工程(10):ナノ粒子1を出発原料として工程(7)で得られた粒子分散液と工程(9)で得られた還元化抗HER2抗体溶液とをPBS中で混合し、1時間反応させた。
工程(11):10mMメルカプトエタノール4μLを添加し、反応を停止させた。
工程(12):反応混合物を10000Gで60分遠心分離を行い、上澄みを除去した後、EDTAを2mM含有したPBSを加え、沈降物を分散させ、再度遠心分離を行った。同様の手順による洗浄を3回行った。最後に500μLのPBSを用いて再分散させ、抗HER2抗体が結合された蛍光物質内包シリカナノ粒子を得た。
Step (10): Using the nanoparticle 1 as a starting material, the particle dispersion obtained in step (7) and the reduced anti-HER2 antibody solution obtained in step (9) are mixed in PBS and allowed to react for 1 hour. It was.
Step (11): 4 μL of 10 mM mercaptoethanol was added to stop the reaction.
Step (12): The reaction mixture was centrifuged at 10,000 G for 60 minutes, and the supernatant was removed. Then, PBS containing 2 mM of EDTA was added, the precipitate was dispersed, and centrifuged again. The washing | cleaning by the same procedure was performed 3 times. Finally, 500 μL of PBS was redispersed to obtain fluorescent substance-encapsulated silica nanoparticles to which the anti-HER2 antibody was bound.

ナノ粒子1を出発原料として得られた抗HER2抗体が結合された蛍光物質内包シリカナノ粒子を標識材料A、ナノ粒子2を出発原料として得られた抗HER2抗体が結合された蛍光物質内包シリカナノ粒子を標識材料Bとする。   Fluorescent substance-encapsulated silica nanoparticles bound with anti-HER2 antibody obtained from nanoparticle 1 as a starting material are labeled material A, and phosphor-encapsulated silica nanoparticles bound with anti-HER2 antibody obtained from nanoparticle 2 as a starting material. This is labeled material B.

また、比較例として、Cy5に抗HER2抗体を結合させ、還元化抗HER2抗体溶液(標識材料D)を得た。同様に、CdSeに抗HER2抗体を結合させたものを標識材料Cとして作製した。   In addition, as a comparative example, an anti-HER2 antibody was bound to Cy5 to obtain a reduced anti-HER2 antibody solution (labeling material D). Similarly, a labeling material C was prepared by binding an anti-HER2 antibody to CdSe.

〔蛍光物質内包ナノ粒子を用いた組織染色〕
下記工程(1)〜(10)の方法により、作製した抗体結合標識材料A〜Dを用い、予めFISHスコアを測定したヒト乳房組織の隣接切片を用いて免疫染色を行った。染色切片はコスモバイオ社製の組織アレイスライド(CB−A712)を用いた。FISHスコアで1〜9の24切片を用いた。
[Tissue staining using fluorescent substance-containing nanoparticles]
Using the produced antibody-binding labeling materials A to D by the methods of the following steps (1) to (10), immunostaining was performed using adjacent sections of human breast tissue whose FISH score was measured in advance. As a stained section, a tissue array slide (CB-A712) manufactured by Cosmo Bio was used. Twenty-four sections with a FISH score of 1-9 were used.

工程(1):キシレンを入れた容器に病理切片を30分浸漬させた。途中3回キシレンを交換した。
工程(2):エタノールを入れた容器に病理切片を30分浸漬させた。途中3回エタノールを交換した。
工程(3):水を入れた容器に病理切片を30分浸漬させた。途中3回水を交換した。
工程(4):10mMクエン酸緩衝液(pH6.0)に病理切片を30分浸漬させた。
工程(5):121度で10分オートクレーブ処理を行った。
工程(6):PBSを入れた容器に、オートクレーブ処理後の切片を30分浸漬させた。
工程(7):1%BSA含有PBSを組織に載せて、1時間放置した。
工程(8):1%BSA含有PBSで0.05nMに希釈した抗HER2抗体が結合された標識材料A〜Dを、各組織切片に載せて3時間放置した。
工程(9):PBSを入れた容器に、染色後の切片をそれぞれ30分浸漬させた。
工程(10):Merck Chemicals社製Aquatexを滴下後、カバーガラスを載せ封入した。
Step (1): The pathological section was immersed in a container containing xylene for 30 minutes. The xylene was changed three times during the process.
Step (2): The pathological section was immersed in a container containing ethanol for 30 minutes. The ethanol was changed three times during the process.
Step (3): The pathological section was immersed in a container containing water for 30 minutes. The water was changed three times along the way.
Step (4): The pathological section was immersed in 10 mM citrate buffer (pH 6.0) for 30 minutes.
Step (5): Autoclaving was performed at 121 degrees for 10 minutes.
Step (6): The section after autoclaving was immersed in a container containing PBS for 30 minutes.
Step (7): PBS containing 1% BSA was placed on the tissue and left for 1 hour.
Step (8): Labeling materials A to D bound with anti-HER2 antibody diluted to 0.05 nM with PBS containing 1% BSA were placed on each tissue section and left for 3 hours.
Step (9): The stained sections were each immersed for 30 minutes in a container containing PBS.
Step (10): Aquex manufactured by Merck Chemicals was dropped, and then a cover glass was placed and sealed.

〔実験結果〕
各標識材料A〜Dを用いて染色した組織切片について、視野(観察面積)を変えて複数の蛍光画像を取得し、画像解析ソフトにより、各蛍光画像から蛍光輝点の数(輝点数)を計測した。
なお、顕微鏡は、カールツアイス社製正立顕微鏡Axio Imager M2を用い、対物レンズを20倍に設定し、630〜670nmの波長を有する励起光を照射して、組織切片から発せられる蛍光を結像し、顕微鏡設置カメラ(モノクロ)により蛍光画像(画像データ)を取得し、画像解析ソフトにより輝点数を計測した。なお、上記カメラは画素サイズ6.4μm×6.4μm、縦画素数1040個、横画素数1388個(撮像領域8.9mm×6.7mm)を有している。
また、各標識材料A〜Dについて、各視野において、計測された輝点数とFISHスコアとの相関係数Rを算出した。FISHスコアは、HER2遺伝子の過剰発現レベルと対応しており、FISHスコアの値が大きいほど、HER2遺伝子の過剰発現レベルが高いことを示している。
〔Experimental result〕
For tissue sections stained with each of the labeling materials A to D, a plurality of fluorescent images are obtained by changing the field of view (observation area), and the number of fluorescent bright spots (the number of bright spots) is obtained from each fluorescent image using image analysis software. Measured.
The microscope is an upright microscope Axio Imager M2 manufactured by Carl Zeiss, the objective lens is set to 20 times, and excitation light having a wavelength of 630 to 670 nm is irradiated to form an image of fluorescence emitted from the tissue section. Then, a fluorescence image (image data) was acquired with a microscope installation camera (monochrome), and the number of bright spots was measured with image analysis software. The camera has a pixel size of 6.4 μm × 6.4 μm, a vertical pixel count of 1040, and a horizontal pixel count of 1388 (imaging area 8.9 mm × 6.7 mm).
For each of the labeling materials A to D, the correlation coefficient R between the measured number of bright spots and the FISH score was calculated in each visual field. The FISH score corresponds to the overexpression level of the HER2 gene, and the larger the value of the FISH score, the higher the overexpression level of the HER2 gene.

図5は、標識材料A(Cy5内包標識材料)を用いた場合の、複数の異なる視野(0.3mm2、3mm2、32mm2、324mm2)の蛍光画像から計測された輝点数と、FISHスコアとの関係を示す図である。図中に示すR2の値は、輝点数とFISHスコアとの相関係数の2乗値である。 FIG. 5 shows the number of bright spots measured from fluorescent images of a plurality of different visual fields (0.3 mm 2 , 3 mm 2 , 32 mm 2 , 324 mm 2 ) and FISH when using the labeling material A (Cy5 inclusion labeling material). It is a figure which shows the relationship with a score. The value of R2 shown in the figure is the square value of the correlation coefficient between the number of bright spots and the FISH score.

図6は、標識材料B(CdSe内包標識材料)を用いた場合の、複数の異なる視野(0.3mm2、3mm2、32mm2、324mm2)の蛍光画像から計測された輝点数と、FISHスコアとの関係を示す図である。 FIG. 6 shows the number of bright spots measured from fluorescent images of a plurality of different visual fields (0.3 mm 2 , 3 mm 2 , 32 mm 2 , 324 mm 2 ) and FISH when the labeling material B (CdSe inclusion labeling material) is used. It is a figure which shows the relationship with a score.

図7は、標識材料C(CdSe)を用いた場合の、複数の異なる視野(0.3mm2、3mm2、32mm2、324mm2)の蛍光画像から計測された輝点数と、FISHスコアとの関係を示す図である。 FIG. 7 shows the number of bright spots measured from fluorescence images of a plurality of different visual fields (0.3 mm 2 , 3 mm 2 , 32 mm 2 , 324 mm 2 ) and the FISH score when the labeling material C (CdSe) is used. It is a figure which shows a relationship.

図8は、標識材料D(Cy5)を用いた場合の、複数の異なる視野(0.3mm2、3mm2、32mm2、324mm2)の蛍光画像から計測された輝点数と、FISHスコアとの関係を示す図である。 FIG. 8 shows the number of bright spots measured from fluorescent images of a plurality of different visual fields (0.3 mm 2 , 3 mm 2 , 32 mm 2 , 324 mm 2 ) and the FISH score when the labeling material D (Cy5) is used. It is a figure which shows a relationship.

表1及び図9に、各標識材料A〜Dについて、各視野(観察面積)の蛍光画像から計測された輝点数とFISHスコアとの相関係数の2乗値(R2)を示す。 Table 1 and FIG. 9 show the square value (R 2 ) of the correlation coefficient between the number of bright spots and the FISH score measured from the fluorescence image of each visual field (observation area) for each of the labeling materials A to D.

標識材料Aを用いて組織切片を染色し、0.3mm2の視野の蛍光画像から輝点数を計測した場合には、輝点数とFISHスコアとの相関係数の2乗値(R2)は0.1241であり、輝点数とFISHスコアには、相関が見られなかった。0.3mm2の視野では、視野が狭すぎ、ばらつきが大きいためであると考えられる。 When a tissue section is stained with the labeling material A and the number of bright spots is measured from a fluorescent image of a visual field of 0.3 mm 2 , the square value (R 2 ) of the correlation coefficient between the number of bright spots and the FISH score is The correlation was not found between the number of bright spots and the FISH score. This is probably because the field of view of 0.3 mm 2 is too narrow and the variation is large.

標識材料Aを用いて組織切片を染色し、3mm2の視野の蛍光画像から輝点数を計測した場合には、輝点数とFISHスコアとの相関係数の2乗値(R2)は0.5387であった。この値は、相関係数Rに換算すると約0.734となり、輝点数とFISHスコアには、強い相関があるといえる。 When a tissue section is stained with the labeling material A and the number of bright spots is measured from a fluorescence image of a 3 mm 2 visual field, the square value (R 2 ) of the correlation coefficient between the number of bright spots and the FISH score is 0. 5387. This value is approximately 0.734 when converted to the correlation coefficient R, and it can be said that there is a strong correlation between the number of bright spots and the FISH score.

標識材料Aを用いて組織切片を染色し、32mm2の視野の蛍光画像から輝点数を計測した場合には、輝点数とFISHスコアとの相関係数の2乗値(R2)は0.9011であった。視野が32mm2の場合には、視野が3mm2の場合と比較して、さらに相関が強いといえる。 When a tissue section is stained with the labeling material A and the number of bright spots is measured from a fluorescence image of a field of view of 32 mm 2 , the square value (R 2 ) of the correlation coefficient between the number of bright spots and the FISH score is 0. 9011. When the visual field is 32 mm 2 , it can be said that the correlation is stronger than when the visual field is 3 mm 2 .

標識材料Aを用いて組織切片を染色し、324mm2の視野の蛍光画像から輝点数を計測した場合には、輝点数とFISHスコアとの相関係数の2乗値(R2)は0.9887であった。視野が324mm2の場合には、視野が32mm2の場合と比較して、さらに相関が強いといえる。 When a tissue section is stained with the labeling material A and the number of bright spots is measured from a fluorescent image of a field of view of 324 mm 2 , the square value (R 2 ) of the correlation coefficient between the number of bright spots and the FISH score is 0. It was 9887. When the field of view is 324 mm 2 , it can be said that the correlation is stronger than when the field of view is 32 mm 2 .

標識材料Bを用いた場合も同様に、3mm2以上の視野では、輝点数とFISHスコアには相関があり、視野が広いほど相関係数が大きくなることがわかった。 Similarly, when the labeling material B was used, it was found that there was a correlation between the number of bright spots and the FISH score in the field of view of 3 mm 2 or more, and the correlation coefficient increased as the field of view increased.

また、標識材料A,Bを用いた場合の結果から、324mm2の視野では輝点数とFISHスコアとの相関係数の2乗値(R2)が十分1に近いことがわかった。 Further, from the results when the labeling materials A and B were used, it was found that the square value (R 2 ) of the correlation coefficient between the number of bright spots and the FISH score was sufficiently close to 1 in the field of view of 324 mm 2 .

一方、標識材料C又は標識材料Dを用いて組織切片を染色した場合には、輝点数とFISHスコアには、相関が見られなかった。   On the other hand, when the tissue section was stained using the labeling material C or the labeling material D, no correlation was found between the number of bright spots and the FISH score.

また、観察対象となる組織切片の厚さ(通常は数μm)の上方、或いは下方部に顕微鏡のピントを若干ずらした場合であっても、上記の状況に大きな差異は見られなかった。   Moreover, even when the focus of the microscope was slightly shifted above or below the thickness (usually several μm) of the tissue section to be observed, no significant difference was observed in the above situation.

以上の結果から、標識材料A,Bを用いて広視野で組織切片を観察した場合に、輝点数とFISHスコアとの相関が良好であり、輝点数に基づいてHER2の発現レベルを評価することが可能であることがわかった。すなわち、FISH法のような手間のかかる方法を用いなくても、特定の生体物質を認識する生体物質認識部位が結合した蛍光物質内包ナノ粒子の染色試薬で組織切片を染色し、これを顕微鏡で拡大結像して撮影することにより得られた3mm2以上の視野の画像から輝点数を計測することにより、特定の生体物質の発現レベルを評価することができ、FISH法に代わる方法として有効である。 From the above results, when the tissue sections are observed with a wide field of view using the labeling materials A and B, the correlation between the number of bright spots and the FISH score is good, and the expression level of HER2 is evaluated based on the number of bright spots. Was found to be possible. That is, without using a time-consuming method such as the FISH method, a tissue section is stained with a fluorescent substance-encapsulating nanoparticle staining reagent to which a biological substance recognition site that recognizes a specific biological substance is bound. By measuring the number of bright spots from an image with a field of view of 3 mm 2 or more obtained by taking an enlarged image, it is possible to evaluate the expression level of a specific biological substance, which is an effective alternative to the FISH method. is there.

標識材料A,Bは、蛍光物質を内包した粒子を用いており、蛍光物質単体を用いた標識材料C,Dと比較して高輝度であるため、画像から輝点の1点1点を捉えやすく、輝点数を精度良く計測することができる。   Since the labeling materials A and B use particles containing a fluorescent substance and are brighter than the labeling materials C and D using a single fluorescent substance, each point of the bright spot is captured from the image. Easy to measure the number of bright spots with high accuracy.

<病理診断支援システム100の動作(病理診断支援方法を含む。)>
以下、病理診断支援システム100において、上記説明した蛍光画像及び明視野画像を取得して解析を行う動作について説明する。ここでは、特定のタンパク質(ここでは、乳癌組織におけるKi67タンパクまたはHER2タンパクとする。以下、特定タンパクと呼ぶ。)を認識する生体物質認識部位が結合した蛍光物質内包ナノ粒子を含む染色試薬を用いて染色された組織切片を観察対象とする場合を例にとり説明するが、これに限定されるものではない。
<Operation of Pathological Diagnosis Support System 100 (Including Pathological Diagnosis Support Method)>
Hereinafter, an operation of acquiring and analyzing the above-described fluorescence image and bright field image in the pathological diagnosis support system 100 will be described. Here, a staining reagent including fluorescent substance-encapsulating nanoparticles bound to a biological substance recognition site that recognizes a specific protein (here, Ki67 protein or HER2 protein in breast cancer tissue, hereinafter referred to as a specific protein) is used. However, the present invention is not limited to this example.

まず、操作者は、HE染色試薬と、特定タンパクを認識する生体物質認識部位が結合した蛍光物質内包ナノ粒子を蛍光標識材料とした染色試薬との、2種の染色試薬を用いて組織切片を染色する。
その後、顕微鏡画像取得装置1Aにおいて、(a1)〜(a5)の手順により明視野画像及び蛍光画像が取得される。
(a1)操作者は、HE染色試薬と蛍光物質内包ナノ粒子を含む染色試薬とによりそれぞれ染色された組織切片をスライドに載置し、そのスライドを顕微鏡画像取得装置1Aのスライド固定ステージに設置する。
(a2)明視野ユニットに設定し、撮影倍率、ピントの調整を行い、組織上の観察対象の領域を視野に納める。
(a3)撮像手段で撮影を行って明視野画像の画像データを生成し、画像処理装置2Aに画像データを送信する。
(a4)ユニットを蛍光ユニットに変更する。
(a5)視野及び撮影倍率を変えずに撮像手段で撮影を行って蛍光画像の画像データを生成し、画像処理装置2Aに画像データを送信する。
First, the operator uses two types of staining reagents, a HE staining reagent and a staining reagent using fluorescent substance-encapsulated nanoparticles bound with a biological substance recognition site that recognizes a specific protein as a fluorescent labeling material. Stain.
Thereafter, in the microscope image acquisition apparatus 1A, a bright field image and a fluorescence image are acquired by the procedures (a1) to (a5).
(A1) The operator places the tissue sections stained with the HE staining reagent and the staining reagent containing fluorescent substance-containing nanoparticles on the slide, and places the slide on the slide fixing stage of the microscope image acquisition apparatus 1A. .
(A2) Set to the bright field unit, adjust the imaging magnification and focus, and place the observation target area on the tissue in the field of view.
(A3) Shooting is performed by the imaging unit to generate bright field image data, and the image data is transmitted to the image processing apparatus 2A.
(A4) Change the unit to a fluorescent unit.
(A5) Shooting is performed by the imaging means without changing the field of view and the shooting magnification to generate image data of a fluorescent image, and the image data is transmitted to the image processing apparatus 2A.

なお、本願発明者等の検討によれば、HE染色と蛍光物質内包ナノ粒子による染色を同時に行う場合、組織の自家蛍光とエオジンの発光(バックグラウンド)に対し、10%(1.1倍)以上の発光量差を蛍光物質内包ナノ粒子の蛍光輝点が有していれば、8ビット(0〜255階調)、12ビット(0〜4095階調)の何れの処理系においても、顕微鏡画像(蛍光画像)から蛍光輝点の自動検出処理が可能であった。蛍光物質内包ナノ粒子による染色のみの場合においては、組織の自家蛍光に対し、10%(1.1倍)以上の発光量差を蛍光物質内包ナノ粒子が有していれば、8ビット(0〜255階調)、12ビット(0〜4095階調)の何れの処理系においても蛍光輝点の自動検出処理が可能であった。そのため、蛍光ユニットにおける励起光波長は560〜630nmの範囲のものを選択することが好ましい。また、前記蛍光物質としては当該励起光により580〜690nmの範囲、より好ましくは600〜630nmの範囲にピークを有する蛍光を発するものを用いることが好ましい。この範囲にピークを有する蛍光物質であれば、上記範囲の励起光を選択したときに、エオジンの発光を含む組織の自家蛍光と蛍光物質内包ナノ粒子からの蛍光の発光差を確保して両者を区別して認識可能とする(両者の光量差10%(1.1倍)以上)を確保できるからである。
なお、HE染色を同時に行わない場合においては、組織の自家蛍光が微弱なため励起光の波長の範囲は、一般的な200nm〜700nmの範囲で特に限定せずとも自家蛍光と蛍光物質内包ナノ粒子からの蛍光の発光差を確保して両者を区別して認識可能とする(両者の光量差10%(1.1倍)以上)を確保することができる。
According to the study by the inventors of the present application, when HE staining and staining with fluorescent substance-containing nanoparticles are performed at the same time, the tissue autofluorescence and eosin emission (background) are 10% (1.1 times). As long as the fluorescence emission point of the phosphor-containing nanoparticle has the above-mentioned difference in light emission amount, the microscope can be used in any processing system of 8 bits (0 to 255 gradations) and 12 bits (0 to 4095 gradations). It was possible to automatically detect fluorescent luminescent spots from an image (fluorescent image). In the case of only staining with fluorescent substance-containing nanoparticles, if the fluorescent substance-containing nanoparticles have a difference in light emission amount of 10% (1.1 times) or more with respect to the autofluorescence of the tissue, 8 bits (0 ˜255 gradations) and 12-bit (0-4095 gradations) processing system can automatically detect fluorescent luminescent spots. Therefore, it is preferable to select the excitation light wavelength in the fluorescent unit in the range of 560 to 630 nm. Further, as the fluorescent substance, it is preferable to use a substance that emits fluorescence having a peak in the range of 580 to 690 nm, more preferably in the range of 600 to 630 nm by the excitation light. If a fluorescent substance having a peak in this range is selected, when the excitation light in the above range is selected, the difference between the autofluorescence of the tissue including the emission of eosin and the fluorescence from the fluorescent substance-containing nanoparticles is secured. This is because it is possible to ensure that they can be distinguished and recognized (difference of 10% (1.1 times) or more).
In the case where HE staining is not performed at the same time, the autofluorescence of the tissue is weak. Therefore, the wavelength range of the excitation light is not particularly limited to a general range of 200 nm to 700 nm, and the autofluorescence and fluorescent substance-containing nanoparticles are not particularly limited. Thus, it is possible to secure a difference in fluorescence emission from the light source so that both can be distinguished and recognized (a difference in light quantity between the two is 10% (1.1 times or more)).

画像処理装置2Aにおいては、明視野画像及び蛍光画像に基づき画像解析処理が実行される。
図10に、画像処理装置2Aにおける画像解析処理のフローチャートを示す。図10に示す画像解析処理は、制御部21と記憶部25に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
In the image processing apparatus 2A, image analysis processing is executed based on the bright field image and the fluorescence image.
FIG. 10 shows a flowchart of image analysis processing in the image processing apparatus 2A. The image analysis processing shown in FIG. 10 is executed in cooperation with the control unit 21 and a program stored in the storage unit 25.

まず、通信I/F24により顕微鏡画像取得装置1Aからの明視野画像が入力されると(ステップS1)、明視野画像から細胞核の領域を示す核領域が抽出される(ステップS2)。
図11に、ステップS2における処理の詳細フローを示す。ステップS2の処理は、制御部21と記憶部25に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
First, when a bright field image is input from the microscope image acquisition apparatus 1A through the communication I / F 24 (step S1), a nucleus region indicating a cell nucleus region is extracted from the bright field image (step S2).
FIG. 11 shows a detailed flow of the process in step S2. The process of step S2 is executed in cooperation with the control unit 21 and the program stored in the storage unit 25.

ステップS2においては、まず、明視野画像のモノクロ画像への変換が行われる(ステップS201)。図12Aに、モノクロ画像の一例を示す。
次いで、モノクロ画像に対し予め定められた閾値を用いて閾値処理が施され、各画素の値が2値化される(ステップS202)。図12Bに、閾値処理後の二値画像の一例を示す。
In step S2, first, a bright-field image is converted into a monochrome image (step S201). FIG. 12A shows an example of a monochrome image.
Next, threshold processing is performed on the monochrome image using a predetermined threshold, and the value of each pixel is binarized (step S202). FIG. 12B shows an example of a binary image after threshold processing.

次いで、ノイズ処理が行われる(ステップS203)。ノイズ処理は、具体的には、二値画像にクロージング処理が施されることにより行うことができる。クロージング処理は、膨張処理を行ってから同じ回数分だけ収縮処理を行う処理である。膨張処理は、注目画素からn×n画素(nは2以上の整数)の範囲内にある画素に1つでも白が含まれている場合に注目画素を白に置き換える処理である。収縮処理は、注目画素からn×n画素の範囲内にある画素に1つでも黒が含まれている場合に注目画素を黒に置き換える処理である。クロージング処理により、ノイズ等の小さい領域を除去することができる。図12Cに、ノイズ処理後の画像の一例を示す。図12Cに示すように、ノイズ処理後には、細胞核が抽出された画像(細胞核画像)が得られる。   Next, noise processing is performed (step S203). Specifically, the noise process can be performed by performing a closing process on the binary image. The closing process is a process in which the contraction process is performed the same number of times after the expansion process is performed. The expansion process is a process of replacing a target pixel with white when at least one pixel in the range of n × n pixels (n is an integer of 2 or more) from the target pixel is white. The contraction process is a process of replacing a target pixel with black when at least one pixel in the range of n × n pixels from the target pixel contains black. By the closing process, a small area such as noise can be removed. FIG. 12C shows an example of an image after noise processing. As shown in FIG. 12C, after noise processing, an image (cell nucleus image) from which cell nuclei are extracted is obtained.

次いで、ノイズ処理後の画像にラベリング処理が施され、抽出された細胞核のそれぞれにラベルLabel_nucleusが付与される(ステップS204)。ラベリング処理とは、連結している画素に同じラベル(番号)を付与していくことで画像内のオブジェクトを識別する処理である。ラベリング処理により、ノイズ処理後の画像から各細胞核を識別してラベルを付与することができる。
なお、後述する蛍光輝点の抽出におけるラベルの番号と区別するため、コンピュータの保持できる最大値をMAXとし、現在までに行ったラベリング回数をLabel_tempとすると、新たな細胞核にはラベルLabel_nucleusとして、MAX−Label_tempが付与される。例えば、101個目の細胞核にラベルを付与する場合、Label_temp=100であるので、MAX=65536とすると、Label_nucleusとして65436が付与される。
Next, a labeling process is performed on the image after the noise process, and a label Label_nucleus is assigned to each of the extracted cell nuclei (step S204). The labeling process is a process for identifying an object in an image by assigning the same label (number) to connected pixels. By labeling, each cell nucleus can be identified from the image after noise processing and a label can be applied.
In addition, in order to distinguish from the label number in the fluorescence point extraction described later, if the maximum value that can be held by the computer is MAX, and the number of labeling performed so far is Label_temp, the label Label_nucleus is added to the new cell nucleus as MAX. -Label_temp is assigned. For example, when labeling the 101st cell nucleus, since Label_temp = 100, when MAX = 65536, 65436 is assigned as Label_nucleus.

一方、通信I/F24により顕微鏡画像取得装置1Aからの蛍光画像が入力されると(ステップS3)、蛍光画像から蛍光輝点が抽出される(ステップS4)。
図13に、ステップS4における処理の詳細フローを示す。ステップS4の処理は、制御部21と記憶部25に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
On the other hand, when a fluorescent image is input from the microscope image acquisition apparatus 1A through the communication I / F 24 (step S3), fluorescent bright spots are extracted from the fluorescent image (step S4).
FIG. 13 shows a detailed flow of the process in step S4. The process of step S4 is executed in cooperation with the control unit 21 and the program stored in the storage unit 25.

まず、蛍光画像からR成分の抽出が行われる(ステップS401)。
次いで、R成分が抽出された画像にTophat変換が施される(ステップS402)。Tophat変換は、入力画像の各画素の値から、入力画像に最小値フィルター及び最大値フィルターをこの順でかけた画像の、対応する画素の値を減算する処理である。最小値フィルターは、注目画素の近傍の画素(例えば、3×3画素)のうちの最小値で注目画素の値を置き換えるものである。最大値フィルターは、注目画素の近傍の画素(例えば、3×3画素)のうちの最大値で注目画素の値を置き換えるものである。Tophat変換により、濃淡プロファイル上の小突起(近傍の画素に比べて輝度の高い領域)を抽出することができる。これにより、蛍光輝点候補画像を得ることができる。図14Aに、蛍光輝点候補画像の一例を示す。
First, the R component is extracted from the fluorescence image (step S401).
Next, Topat conversion is performed on the image from which the R component has been extracted (step S402). The Tophat conversion is a process of subtracting the value of the corresponding pixel of the image obtained by applying the minimum value filter and the maximum value filter to the input image in this order from the value of each pixel of the input image. The minimum value filter replaces the value of the target pixel with the minimum value of pixels in the vicinity of the target pixel (for example, 3 × 3 pixels). The maximum value filter replaces the value of the target pixel with the maximum value among the pixels in the vicinity of the target pixel (for example, 3 × 3 pixels). By the Tophat conversion, small protrusions (areas with higher brightness than neighboring pixels) on the light and shade profile can be extracted. Thereby, a fluorescent luminescent spot candidate image can be obtained. FIG. 14A shows an example of the fluorescent bright spot candidate image.

次いで、蛍光輝点候補画像からノイズ除去が行われることにより、蛍光輝点が抽出された画像(蛍光輝点画像)が得られる(ステップS403)。図14Bに、図14Aに示す蛍光輝点候補画像からノイズ除去後に得られる蛍光輝点画像を示す。   Next, noise is removed from the fluorescent luminescent spot candidate image to obtain an image (fluorescent luminescent spot image) from which fluorescent luminescent spots are extracted (step S403). FIG. 14B shows a fluorescent luminescent spot image obtained after noise removal from the fluorescent luminescent spot candidate image shown in FIG. 14A.

そして、ノイズ除去後の画像にラベリング処理が施され、抽出された蛍光輝点のそれぞれにラベルLabel_pointが付与される(ステップS404)。Label_pointは、1から順に付与される。ラベリング処理の終了後、処理は図10のステップS5に移行する。   Then, a labeling process is performed on the image after noise removal, and a label Label_point is assigned to each of the extracted fluorescent luminescent spots (step S404). Label_point is assigned in order from 1. After the labeling process ends, the process proceeds to step S5 in FIG.

ステップS5において、制御部21は、明視野画像において観察される細胞の形態と蛍光画像において観察される蛍光輝点に基づいて、明視野画像と蛍光画像との各画像の位置合わせを行う。
当該位置合わせに用いられる明視野画像はステップS2で得られた核領域画像(図12C参照)であり、当該位置合わせに用いられる蛍光画像はステップS4で得られた蛍光輝点画像(図14B参照)である。ステップS5では、明視野画像または蛍光画像の少なくとも何れか一方に対して、以下の式を用いた座標変換を施して平行移動、回転、拡大、または縮小の少なくとも一つの画像処理を行う。制御部21は、パラメータdx、dy、θ、α及びβを変えて、明視野画像及び蛍光画像の位置が最も合っているパラメータの組み合わせ(最適パラメータ)を探索する。
In step S <b> 5, the control unit 21 aligns each image of the bright field image and the fluorescence image based on the cell morphology observed in the bright field image and the fluorescent bright spot observed in the fluorescence image.
The bright field image used for the alignment is the nuclear region image obtained in step S2 (see FIG. 12C), and the fluorescent image used for the alignment is the fluorescent bright spot image obtained in step S4 (see FIG. 14B). ). In step S5, at least one of bright field image and fluorescent image is subjected to coordinate transformation using the following expression to perform at least one image processing of translation, rotation, enlargement, or reduction. The control unit 21 changes the parameters dx, dy, θ, α, and β to search for a combination of parameters (optimal parameters) that best matches the positions of the bright field image and the fluorescence image.

(x、y) :変換後の輝点座標
(dx、dy) :平行移動量
θ :回転移動量
(α、β) :拡大率
(x、y) :変換前の輝点座標
(X, y): Bright spot coordinates after conversion (dx, dy): Parallel movement amount θ: Rotational movement distance (α, β): Zoom ratio (x 0 , y 0 ): Bright spot coordinates before conversion

最適パラメータの探索において、明視野画像及び蛍光画像の位置が合っていることの判断は、特定タンパクおよび組織標本の種類に応じて、任意の基準を設けて行ってよいが、例えば、以下に挙げる判断方法のいずれかを用いることができる。なお、最適パラメータの探索方法は、総当たり探索でもICPのような反復探索手法でもよい。   In the search for the optimum parameter, the determination that the bright-field image and the fluorescence image are in position may be made by setting an arbitrary standard according to the type of the specific protein and the tissue specimen. Any of the determination methods can be used. Note that the optimum parameter search method may be a brute force search or an iterative search method such as ICP.

(1−1)特定タンパクが核タンパク質である場合の判断方法1
特定タンパクが、例えばKi67のように細胞核に発現する核タンパク質である場合には、制御部21は、例えば、染色された細胞核の内側に存在する輝点数が最大である時に、明視野画像及び蛍光画像の位置が合っていると判断する。
具体的には、例えば、ステップS4で抽出した蛍光輝点が、ステップS2で抽出したいずれかの核領域と重なっているか否かを判断し、重なっている場合には輝点のスコアを+1、重なっていない場合には輝点のスコアを0として、画像全体のスコアの総和を算出する。図15(a)の模式図においては、●で表される16個の蛍光輝点30のうち、13個が核領域31Aまたは31Bのいずれか一方と重なっているため、蛍光画像内の全ての輝点のスコアの総和は13と算出される。また、図15(a)の蛍光輝点を平行移動した図15(b)においては、スコアの総和は9と算出される。スコアの総和が最大となるパラメータを探索し、最適パラメータとして用いて座標変換を行うことにより、明視野画像と蛍光画像とが精度よく位置合わせされる。
(1-1) Determination method 1 when the specific protein is a nucleoprotein
In the case where the specific protein is a nuclear protein expressed in the cell nucleus such as Ki67, for example, when the number of bright spots existing inside the stained cell nucleus is maximum, the control unit 21 performs bright field image and fluorescence. Judge that the position of the image is correct.
Specifically, for example, it is determined whether or not the fluorescent luminescent spot extracted in step S4 overlaps any of the nuclear regions extracted in step S2, and if it overlaps, the score of the luminescent spot is +1, If they do not overlap, the score of the bright spot is set to 0, and the total score of the entire image is calculated. In the schematic diagram of FIG. 15 (a), 13 out of the 16 fluorescent bright spots 30 represented by ● overlap with either one of the nuclear regions 31A or 31B, so The total score of bright spots is calculated as 13. Further, in FIG. 15B in which the fluorescent luminescent spots in FIG. 15A are translated, the total score is calculated as 9. By searching for a parameter that maximizes the sum of the scores and performing coordinate conversion using it as an optimum parameter, the bright-field image and the fluorescence image are accurately aligned.

(1−2)特定タンパクが核タンパク質である場合の判断方法2
また、特定タンパクが核タンパクである場合には、制御部21は、例えば、染色された細胞核と輝点の距離の総和が最小となる時に、明視野画像及び蛍光画像の位置が合っていると判断してもよい。
具体的には、まず、ステップS4で抽出した各蛍光輝点において、ステップS4で抽出した核領域との距離を算出し、最も近い核領域を探して蛍光輝点と対応付ける。核領域との距離の定義は任意であるが、例えば、図15(c)において点線で示されるような核領域の重心32と対応する蛍光輝点30の距離、または、核領域31A及び31Bの輪郭線と各蛍光輝点30の距離を用いることができる。
全ての蛍光輝点について算出した細胞核との距離の総和が最小となるパラメータを最適パラメータとして用いて座標変換を行うことにより、明視野画像と蛍光画像とが正確に位置合わせされる。
(1-2) Determination method 2 when the specific protein is a nucleoprotein
When the specific protein is a nucleoprotein, the control unit 21 determines that the bright field image and the fluorescence image are aligned when the sum of the distances between the stained cell nucleus and the bright spot is minimized, for example. You may judge.
Specifically, first, for each fluorescent luminescent spot extracted in step S4, the distance from the nuclear region extracted in step S4 is calculated, and the closest nuclear region is searched and associated with the fluorescent luminescent spot. The definition of the distance to the nucleus region is arbitrary. For example, the distance between the centroid 32 of the nucleus region and the corresponding fluorescent bright spot 30 as shown by the dotted line in FIG. 15C, or the nucleus regions 31A and 31B. The distance between the contour line and each fluorescent luminescent spot 30 can be used.
By performing coordinate conversion using the parameter that minimizes the sum of the distances from the cell nuclei calculated for all fluorescent luminescent spots as the optimum parameter, the bright field image and the fluorescent image are accurately aligned.

距離の総和の算出方法は任意であるが、例えば、以下のような方法を用いることができる。
各距離の絶対値を加算した単純和を総和とすれば、最も簡便な計算方法により総和を算出可能である。
また、各距離の2乗和を総和とすれば、距離が長いほど、パラメータを変えた時の総和に大きく影響するため、領域から大きく外れる蛍光輝点数を減らすパラメータを最適パラメータとすることができる。
また、核領域ごとに、対応付けられた全ての蛍光輝点との距離の平均値を算出し、その平均値の単純和または二乗和を総和としてもよい。これにより、核領域に対応する蛍光輝点数のばらつきが大きい場合でも、全ての核領域を同等に加味した総和を算出することができる。
また、各距離を、対応する核領域の面積の逆数で重みづけして、その単純和または二乗和を総和としてもよい。
また、各距離を、対応する核領域に対応づけられた蛍光輝点の数で重みづけして、その単純和または二乗和を総和としても良い。これにより、対応付けられた蛍光輝点数が多い核領域を優先的に位置合わせに用いることができる。
The method for calculating the total sum of distances is arbitrary, but for example, the following method can be used.
If the simple sum obtained by adding the absolute values of the distances is used as the sum, the sum can be calculated by the simplest calculation method.
Further, if the sum of the squares of the distances is taken as the sum, the longer the distance, the greater the influence of the sum when the parameters are changed. Therefore, a parameter that greatly reduces the number of fluorescent bright spots that deviate from the region can be set as the optimum parameter. .
In addition, an average value of distances from all associated fluorescent luminescent spots may be calculated for each nucleus region, and a simple sum or a square sum of the average values may be used as the sum. As a result, even when there is a large variation in the number of fluorescent luminescent spots corresponding to the nucleus region, it is possible to calculate the sum total that equally considers all the nucleus regions.
Further, each distance may be weighted by the reciprocal of the area of the corresponding nucleus region, and the simple sum or the square sum may be used as the sum.
Also, each distance may be weighted by the number of fluorescent bright spots associated with the corresponding nucleus region, and the simple sum or the square sum may be used as the sum. As a result, a nucleus region having a large number of associated fluorescent luminescent spots can be preferentially used for alignment.

(2−1)特定タンパクが膜タンパク質である場合の判断方法1
特定タンパクが、例えばHER2のように細胞膜に発現する膜タンパク質である場合には、膜タンパクが付着している細胞膜を明視野画像から直接抽出することは難しい。そこで、組織標本を薄切した組織切片においては、膜タンパクの発現を示す蛍光輝点は核領域に重ならずに核領域の外側に分布すると考えられることに基づいて、制御部21は、例えば、染色された核領域の内側に存在する輝点数が最小となる時に、明視野画像及び蛍光画像の位置が合っていると判断する。
具体的には、上述した(1−1)の方法と同様に、核領域と蛍光輝点の重なりに基づくスコアを算出する。蛍光画像内の全ての輝点のスコアの総和が最小となるパラメータを探索し、最適パラメータとして用いて座標変換を行うことにより、明視野画像と蛍光画像とが精度よく位置合わせされる。
(2-1) Determination method 1 when the specific protein is a membrane protein
When the specific protein is a membrane protein expressed on the cell membrane such as HER2, it is difficult to directly extract the cell membrane to which the membrane protein is attached from the bright field image. Therefore, in the tissue section obtained by slicing the tissue specimen, the control unit 21 is based on the fact that the fluorescent bright spots indicating the expression of the membrane protein are considered to be distributed outside the nucleus region without overlapping the nucleus region. When the number of bright spots existing inside the stained nucleus region is minimized, it is determined that the positions of the bright field image and the fluorescent image are in alignment.
Specifically, a score based on the overlap between the nucleus region and the fluorescent bright spot is calculated in the same manner as in the method (1-1) described above. By searching for a parameter that minimizes the sum of the scores of all bright spots in the fluorescent image and performing coordinate conversion using the optimum parameter, the bright-field image and the fluorescent image are aligned with high accuracy.

(2−2)特定タンパクが膜タンパク質である場合の判断方法2
また、特定タンパクが膜タンパク質である場合には、制御部21は、例えば、染色された核領域の輪郭と輝点の距離の総和が最小となる時に、明視野画像及び蛍光画像の位置が合っていると判断してもよい。
具体的には、まず、ステップS4で抽出した各蛍光輝点において、ステップS2で抽出した核領域の輪郭との距離を算出し、最も近い核領域を探して蛍光輝点と対応付ける。
全ての輝点について対応する核領域の輪郭との距離を算出し、その総和が最小となるパラメータを探索して最適パラメータとして用いて座標変換を行うことにより、明視野画像と蛍光画像とが正確に位置合わせされる。図16(a)の●は、核領域31C、31Dに対応付けられた蛍光輝点30を示し、点線の長さは、対応する核領域の輪郭までの距離を示す。核領域31Dのように、核領域に重なる蛍光輝点が存在する場合には、各領域に重なる蛍光起点と核領域の輪郭との距離を所定の固定値に置き換えて、総和を算出することとしても良い。所定の固定値を大きな値に設定すれば、核領域と重なる蛍光輝点が存在する場合には、蛍光輝点と核領域の輪郭までの距離の総和が必ず大きくなるため、蛍光輝点が核領域と重なっている場合のパラメータが最適パラメータと判断される可能性が低い。
(2-2) Determination method 2 when the specific protein is a membrane protein
When the specific protein is a membrane protein, the control unit 21 aligns the bright-field image and the fluorescence image when, for example, the sum of the distance between the outline of the stained nuclear region and the bright spot is minimized. It may be determined that
Specifically, first, for each fluorescent luminescent spot extracted in step S4, the distance from the outline of the nuclear region extracted in step S2 is calculated, and the closest nuclear region is searched and associated with the fluorescent luminescent spot.
The bright field image and the fluorescence image are accurately obtained by calculating the distance from the contour of the corresponding nuclear region for all the bright spots, searching for the parameter that minimizes the sum, and performing coordinate conversion using it as the optimum parameter. To be aligned. In FIG. 16A, ● represents the fluorescent bright spot 30 associated with the nucleus regions 31C and 31D, and the length of the dotted line represents the distance to the contour of the corresponding nucleus region. When there is a fluorescent bright spot that overlaps the nucleus area as in the nucleus area 31D, the distance between the fluorescence starting point that overlaps each area and the outline of the nucleus area is replaced with a predetermined fixed value, and the sum is calculated. Also good. If a predetermined fixed value is set to a large value, if there is a fluorescent bright spot that overlaps the nucleus region, the sum of the distances between the fluorescent bright point and the contour of the nuclear region always increases. There is a low possibility that a parameter in the case of overlapping with an area is determined as an optimum parameter.

なお、総和の算出には、上述した(1−2)と同様の任意の方法を用いることができる。   In addition, the arbitrary methods similar to (1-2) mentioned above can be used for calculation of sum total.

(2−3)特定タンパクが膜タンパク質である場合の判断方法3
また、特定タンパクが膜タンパク質であり、細胞核が細胞のほぼ中心に存在していると想定される場合には、制御部21は、図16(b)に示すように、核領域31Cの重心32から核領域に対応付けられた蛍光輝点までの距離がほぼ一定であるとみなして、例えば、ステップS2で抽出された核領域の重心と蛍光輝点の距離の標準偏差の総和が最小となる時に、明視野画像及び蛍光画像の位置が合っていると判断してもよい。
具体的には、まず、ステップS4で抽出した各蛍光輝点において、ステップS2で抽出した核領域の重心との距離を算出し、最も近い核領域を探して蛍光輝点と対応付ける。次いで、核領域ごとに、対応付けられた蛍光輝点との距離の標準偏差を算出し、標準偏差の総和が最小となるパラメータを最適パラメータとして用いて座標変換を行うことにより、明視野画像と蛍光画像とが正確に位置合わせされる。
(2-3) Determination method 3 when the specific protein is a membrane protein
In addition, when it is assumed that the specific protein is a membrane protein and the cell nucleus is present at substantially the center of the cell, the control unit 21 displays the center of gravity 32 of the nucleus region 31C as shown in FIG. For example, the sum of the standard deviation of the distance between the center of gravity of the nuclear region and the fluorescent luminescent spot extracted in step S2 is minimized, assuming that the distance from the fluorescent luminescent spot associated with the nuclear region is substantially constant. Sometimes it may be determined that the bright field image and the fluorescence image are in alignment.
Specifically, first, for each fluorescent luminescent spot extracted in step S4, the distance from the center of gravity of the nuclear region extracted in step S2 is calculated, and the closest nuclear region is searched and associated with the fluorescent luminescent spot. Next, for each nucleus region, the standard deviation of the distance from the associated fluorescent bright spot is calculated, and by performing coordinate conversion using the parameter that minimizes the sum of the standard deviations as the optimum parameter, The fluorescence image is accurately aligned.

なお、標準偏差の総和の算出方法は任意であるが、例えば、以下のような方法を用いることができる。
標準偏差の絶対値を加算した単純和を総和とすれば、最も簡便な計算方法により総和を算出することができる。
また、標準偏差の2乗和を総和とすれば、標準偏差が大きいほど総和への影響が大きいため、総和が最小となる最適パラメータを探索することにより、標準偏差が大きい核領域を減らすことができる。
また、標準偏差を、核領域の面積の逆数で重みづけして、その単純和または二乗和を総和としてもよい。
また、標準偏差を、核領域に対応する蛍光輝点の数で重みづけして、総和の算出に用いても良い。また、核領域に対応付けられた蛍光輝点の数が所定の値よりも少ない核領域は、標準偏差の総和の算出には用いないこととしても良い。これにより、対応付けられた蛍光輝点数が多い核領域を、優先的に位置合わせに用いることができる。
In addition, although the calculation method of the sum total of a standard deviation is arbitrary, the following methods can be used, for example.
If the simple sum obtained by adding the absolute values of the standard deviation is defined as the sum, the sum can be calculated by the simplest calculation method.
If the sum of the squares of the standard deviation is the sum, the larger the standard deviation, the greater the influence on the sum. Therefore, searching for the optimum parameter that minimizes the sum can reduce the core region where the standard deviation is large. it can.
Alternatively, the standard deviation may be weighted by the reciprocal of the area of the core region, and the simple sum or the square sum may be used as the sum.
Further, the standard deviation may be weighted by the number of fluorescent luminescent spots corresponding to the nucleus region and used for calculating the sum. Further, a nucleus region in which the number of fluorescent bright spots associated with the nucleus region is smaller than a predetermined value may not be used for calculating the total standard deviation. Thereby, a nucleus area | region with many associated fluorescence luminescent spots can be used for position alignment preferentially.

なお、以上説明したステップS5の位置合わせにおいては、明視野画像及び蛍光画像が本実施の形態の方法により取得された場合、通常、顕微鏡の光軸のずれや振動に起因する画像のずれはわずかであるため、過剰な画像処理によって最適パラメータが誤認識されることを防ぐために、各パラメータに所定の制限値を設けることが好ましい。
各パラメータに制限値を設けることにより、例えば、生体物質が核タンパクである場合に、明視野画像の過度な拡大により全ての蛍光輝点が1つの核領域に重なった時のパラメータが最適パラメータとされたり、また、生体物質が膜タンパクである場合に、一方の画像の過度な平行移動により全ての蛍光輝点が核領域外となった時のパラメータが最適パラメータとされるといった誤認識を防ぐことができる。
Note that in the alignment in step S5 described above, when the bright-field image and the fluorescence image are acquired by the method of the present embodiment, there is usually little image shift due to the optical axis shift or vibration of the microscope. Therefore, in order to prevent the optimum parameter from being erroneously recognized due to excessive image processing, it is preferable to provide a predetermined limit value for each parameter.
By providing a limit value for each parameter, for example, when the biological material is a nuclear protein, the parameter when all the fluorescent spots overlap one nuclear region due to excessive enlargement of the bright field image is the optimal parameter. In addition, when the biological material is a membrane protein, it prevents false recognition that the parameter when all fluorescent luminescent spots are outside the nucleus region due to excessive translation of one image is the optimum parameter. be able to.

また、特定タンパクが核タンパク質である場合には、位置合わせ後に明視野画像と蛍光画像を重ね合わせた時に、核領域の外に存在する蛍光輝点は、特定タンパクの発現とは無関係なノイズであるとみなして削除し、ステップS6以降の処理には用いないこととしても良い。
また、特定タンパクが膜タンパク質である場合には、位置合わせ後に明視野画像と蛍光画像を重ね合わせた時に、核領域と重なっている蛍光輝点は、特定タンパクの発現とは無関係なノイズであるとみなして削除し、ステップS6以降の処理には用いないこととしても良い。
In addition, when the specific protein is a nucleoprotein, when the bright-field image and the fluorescence image are superimposed after alignment, the fluorescent bright spot existing outside the nucleus region is a noise that is not related to the expression of the specific protein. It may be deleted as if it were present and not used in the processing after step S6.
In addition, when the specific protein is a membrane protein, when the bright field image and the fluorescent image are superimposed after alignment, the fluorescent bright spot that overlaps the nucleus region is noise that is unrelated to the expression of the specific protein. It is good also as not deleting it considering that it deletes, and processing after Step S6.

ステップS5の工程による位置合わせの終了後、位置合わせして重ね合わせられた明視野画像(ステップS2で得られた核領域画像)及び蛍光画像(ステップS4で得られた蛍光輝点画像)に基づいて、それぞれの核領域における特定タンパクの発現状況の判定が行われる(ステップS6)。
詳しくは、明視野画像と蛍光画像とを位置合わせして重ね合わせた状態において、例えば、ステップS2で抽出した核領域のそれぞれに対応する蛍光輝点数が算出され、癌の悪性度や進行度の指標とされる。
悪性度の判定や治療計画に用いる統計値は、特に限定されないが、例えば、核領域に対応する蛍光輝点数の総計値を核領域の数で除した値や、核領域に対応する蛍光輝点の分布の偏り等が評価され、また核領域に対応する蛍光輝点数をヒストグラム化して一定数以上の蛍光輝点を有する核領域数の比率等も好ましく用いられる。
After completion of the alignment in the step S5, the bright field image (nucleus region image obtained in step S2) and the fluorescence image (fluorescent bright spot image obtained in step S4) superimposed and aligned are aligned. Thus, the expression status of the specific protein in each nucleus region is determined (step S6).
Specifically, in a state where the bright field image and the fluorescence image are aligned and superimposed, for example, the number of fluorescent bright spots corresponding to each of the nuclear regions extracted in step S2 is calculated, and the malignancy and progression of cancer are calculated. It is an indicator.
Statistical values used for determining malignancy and treatment planning are not particularly limited. For example, a value obtained by dividing the total number of fluorescent bright spots corresponding to the nuclear region by the number of nuclear regions, or a fluorescent bright spot corresponding to the nuclear region. In addition, the ratio of the number of nuclei regions having a certain number or more of fluorescent luminescent spots is preferably used.

次いで、判定後の核領域に対応する特定タンパクの発現状況に基づき、解析結果画面231が生成され表示部23に表示される(ステップS7)。
例えば、ステップS7では、1つの核領域に対応する蛍光輝点数が予め定められた複数の閾値を超えるか否かに基づいて、特定タンパクの発現状況が複数の段階に分類され、高発現領域、中発現領域、低発現領域、極低発現領域といった態様で区分けされる。その後、明視野画像上に、分類結果に応じて異なる表示態様で区分け(例えば、色分け)された画像(タンパク発現状況表示画像)が生成され、解析結果画面231として表示部23に表示出力される。タンパク発現状況表示画像においては、例えば、区分けに応じて核領域部分を色分けして表示しても良いし、また、それぞれの核領域に対応する蛍光輝点を包含する領域を作成し、核領域の区分けに応じて色分けして表示しても良い。
Next, an analysis result screen 231 is generated and displayed on the display unit 23 based on the expression state of the specific protein corresponding to the determined nuclear region (step S7).
For example, in step S7, based on whether or not the number of fluorescent bright spots corresponding to one nuclear region exceeds a plurality of predetermined thresholds, the expression status of the specific protein is classified into a plurality of stages, and the high expression region, They are classified in the form of medium expression area, low expression area, and extremely low expression area. Thereafter, an image (protein expression status display image) classified (for example, color-coded) in a different display mode according to the classification result is generated on the bright field image, and is displayed and output on the display unit 23 as the analysis result screen 231. . In the protein expression status display image, for example, the nuclear region portion may be color-coded according to the division, or a region including a fluorescent luminescent spot corresponding to each nuclear region is created, and the nuclear region is displayed. It may be displayed in different colors according to the classification.

図17に、解析結果画面231の一例を示す。図17に示すように、解析結果画面231には、明視野画像231aと、蛍光輝点画像231bと、タンパク発現状況表示231cと、が表示されている。
タンパク発現状況表示画像231cには、明視野画像上に、特定タンパクの高発現領域、中発現領域、低発現領域、極低発現領域が色分けして表示されている。特定タンパクの発現状況に応じて色分けして表示されるので、医師は、癌の悪性度の指標となる特定タンパクの過剰発現、その広がりを効率よく把握することが可能となり、適切な治療計画を立てることが可能となる。
FIG. 17 shows an example of the analysis result screen 231. As shown in FIG. 17, the analysis result screen 231 displays a bright field image 231a, a fluorescent bright spot image 231b, and a protein expression status display 231c.
In the protein expression state display image 231c, a high expression region, a medium expression region, a low expression region, and an extremely low expression region of a specific protein are displayed in a color-coded manner on the bright field image. Because it is displayed in different colors according to the expression status of specific proteins, doctors can efficiently grasp the overexpression and spread of specific proteins that are an indicator of cancer malignancy, and make appropriate treatment plans. It is possible to stand.

なお、解析結果画面231は、図17に示すものに限定されない。
例えば、タンパク発現状況表示画像231cのみを表示することとしてもよい。また、操作部22からの切り替え指示に応じて、明視野画像231aとタンパク発現状況表示画像231cを切り替え表示することとしてもよい。また、解析結果画面231に表示する明視野画像231a、蛍光輝点画像231b、タンパク発現状況表示画像231cは、観察しやすいように何れか又は全てを拡大縮小して表示することとしてもよい。
さらに、操作部22からの指示に応じて、明視野画像231aと蛍光輝点画像231bとを単に重ね合わせた画像を表示することとしてもよく、かかる場合にはその重ね合わせた画像により、特定タンパクの発現状況を医師に視覚的に提示し、判断を促すこともできる。
The analysis result screen 231 is not limited to that shown in FIG.
For example, only the protein expression status display image 231c may be displayed. Further, the bright field image 231a and the protein expression status display image 231c may be switched and displayed in response to a switching instruction from the operation unit 22. The bright field image 231a, the fluorescent bright spot image 231b, and the protein expression status display image 231c displayed on the analysis result screen 231 may be displayed in an enlarged or reduced manner so that they can be easily observed.
Further, an image obtained by simply superimposing the bright field image 231a and the fluorescent bright spot image 231b may be displayed in accordance with an instruction from the operation unit 22, and in such a case, the specific protein may be displayed based on the superimposed image. It is also possible to visually present the state of the occurrence of the disease to a doctor and prompt judgment.

解析結果は、印刷ボタン231dや送信ボタン231eを押下することでプリント出力又は外部機器への出力が可能となる。
操作部22により印刷ボタン231dが押下されると、制御部21により解析結果のデータが通信I/F24やLAN等の通信ネットワークを介して図示しないプリンタに送信され、解析結果が印刷出力される。また、操作部22により送信ボタン231eが押下されると、制御部21により解析結果のデータが通信I/F24やLAN等の通信ネットワークを介して外部機器(例えば、PACS(Picture Archiving and Communication System for medical application))に送信される。
なお、顕微鏡画像取得装置1Aを操作して視野範囲や倍率を変えることにより、同じ標本から連続して取得した蛍光画像及び明視野画像であっても、視野範囲をずらす操作時の振動などにより、不規則なずれが発生する可能性があり、視野範囲ごとにずれの程度が異なる可能性があるため、視野範囲を変えるごとに図5のフローチャートに示される位置合わせを行うことが好ましい。
The analysis result can be printed out or output to an external device by pressing the print button 231d or the send button 231e.
When the print button 231d is pressed by the operation unit 22, the data of the analysis result is transmitted by the control unit 21 to a printer (not shown) via a communication network such as the communication I / F 24 or LAN, and the analysis result is printed out. When the transmission button 231e is pressed by the operation unit 22, the control unit 21 transmits the analysis result data to an external device (for example, PACS (Picture Archiving and Communication System for PACS) via a communication network such as the communication I / F 24 or a LAN). medical application)).
In addition, by operating the microscope image acquisition device 1A to change the field of view range and magnification, even in the case of fluorescent images and bright field images continuously acquired from the same specimen, due to vibration during operation to shift the field of view range, Since irregular deviation may occur and the degree of deviation may vary depending on the visual field range, it is preferable to perform the alignment shown in the flowchart of FIG. 5 each time the visual field range is changed.

以上説明した本実施の形態によれば、蛍光画像と明視野画像の少なくとも一方に対して、平行移動、回転、拡大、または縮小の少なくとも一つの画像処理を行って、特定タンパクの発現領域を特定して位置合わせを行うことにより、明視野画像で形態が示される細胞に対して、蛍光画像の蛍光輝点が正確に重ねられる。つまり、本発明の方法によれば、従来の診断において通常行われる染色に加えて、マーカー物質を付与したり、細胞膜を蛍光染色するための工程を別途設けることなく、明視野画像と蛍光画像の位置合わせが可能である。明視野画像と蛍光画像との位置合わせにより、細胞における特定タンパクの発現状態を正確に診断することができる。   According to the present embodiment described above, at least one of translation, rotation, enlargement, or reduction is performed on at least one of the fluorescence image and the bright field image, and the expression region of the specific protein is specified. By performing the alignment, the fluorescent luminescent spots of the fluorescent image are accurately superimposed on the cells whose form is shown in the bright field image. That is, according to the method of the present invention, in addition to the staining usually performed in the conventional diagnosis, the bright field image and the fluorescence image can be obtained without providing a marker substance or separately providing a step for fluorescent staining of the cell membrane. Alignment is possible. By aligning the bright field image and the fluorescence image, the expression state of the specific protein in the cell can be accurately diagnosed.

また、平行移動、拡大、または縮小の画像処理に所定の制限値を設けることとすれば、過度な画像処理によって、最適パラメータが誤認識されることを防ぐことができる。   Further, if a predetermined limit value is provided for image processing for translation, enlargement, or reduction, it is possible to prevent the optimum parameter from being erroneously recognized due to excessive image processing.

また、特定タンパクが、細胞形態画像から自動抽出することが難しい細胞膜に発現している場合であっても、細胞形態画像から容易に抽出可能な核領域及び蛍光輝点の位置関係に基づいて、位置合わせが可能である。   In addition, even when the specific protein is expressed in the cell membrane, which is difficult to automatically extract from the cell morphology image, based on the positional relationship between the nuclear region and the fluorescent bright spot that can be easily extracted from the cell morphology image, Alignment is possible.

また、特定タンパクが細胞核に発現している場合には、位置合わせ後に核領域外に存在する輝点はノイズであるとみなして削除することにより、ノイズを除去して正確な診断を実施することができる。
また、特定タンパクが細胞膜に発現している場合には、位置合わせ後に核領域内に存在する輝点はノイズであるとみなして削除することにより、ノイズを除去して正確な診断を実施することができる。
In addition, when a specific protein is expressed in the cell nucleus, the bright spots that exist outside the nucleus region after alignment are considered to be noise and are deleted, so that noise is removed and accurate diagnosis is performed. Can do.
In addition, when a specific protein is expressed on the cell membrane, the bright spot existing in the nuclear region after positioning is considered to be noise and deleted, so that noise is removed and accurate diagnosis is performed. Can do.

また、核領域内の蛍光輝点数に基づいて位置合わせを行うこととすれば、位置合わせの処理が比較的単純であり、計算量が少ないため、短時間で簡易に測定を行うことができる。また、核領域外の蛍光輝点については、核領域からの距離に関わらず、核領域内の蛍光輝点ではないとして全て同等に扱うため、特定タンパクの発現とは無関係な蛍光輝点(ノイズ)が核領域の外側に存在する場合に、画像の平行移動、回転、拡大、または縮小の画像処理によってノイズと核領域の位置関係が変わっても、核領域内の蛍光輝点数に影響しにくい。すなわち、核領域内の蛍光輝点数に基づく位置合わせは、ノイズの影響を受けにくい位置合わせ方法であると考えられる。   Further, if the alignment is performed based on the number of fluorescent bright spots in the nucleus region, the alignment process is relatively simple and the calculation amount is small, so that the measurement can be easily performed in a short time. In addition, all fluorescent luminescent spots outside the nuclear region are treated equally as being not fluorescent luminescent spots within the nuclear region, regardless of the distance from the nuclear region. ) Exists outside the nucleus region, it is difficult to affect the number of fluorescent luminescent spots in the nucleus region even if the positional relationship between the noise and the nucleus region changes due to image processing such as translation, rotation, enlargement, or reduction of the image. . That is, the alignment based on the number of fluorescent bright spots in the nucleus region is considered to be an alignment method that is not easily affected by noise.

また、蛍光輝点から、各蛍光輝点に最も近い核領域までの距離に基づいて位置合わせを行うことにより、例えば細胞核の染色にムラがあるために核領域外に存在するとみなされる蛍光輝点が存在する場合であっても、全ての蛍光輝点に対して核領域との距離を加味して位置合わせを行うため、高精度に位置合わせを行うことができる。   In addition, by performing alignment based on the distance from the fluorescent luminescent spot to the nuclear area closest to each fluorescent luminescent spot, for example, fluorescent luminescent spots that are considered to exist outside the nuclear area due to uneven staining of cell nuclei. Even in the case where there is, the alignment is performed taking into account the distance from the nucleus region with respect to all the fluorescent luminescent spots, so that the alignment can be performed with high accuracy.

また、細胞のほぼ中心に細胞核が存在する細胞においては、細胞膜上の蛍光輝点から核領域の重心までの距離がほぼ一定となり、標準偏差が小さいことに基づいて、高精度に位置合わせを行うことができる。   In addition, in cells with cell nuclei in the approximate center of the cell, the distance from the fluorescence bright spot on the cell membrane to the center of gravity of the nucleus region is almost constant, and the alignment is performed with high accuracy based on the small standard deviation. be able to.

また、核領域に対応する蛍光輝点の数や核領域の大きさに基づく重みづけをすることにより、診断対象として好ましい核領域を適宜選択して、位置合わせを行うことができる。   Further, by assigning weights based on the number of fluorescent luminescent spots corresponding to the nucleus region and the size of the nucleus region, it is possible to appropriately select a preferred nucleus region as a diagnosis target and perform alignment.

また、同一標本の複数の視野範囲から、それぞれ明視野画像及び蛍光画像を取得する場合には、例えば、視野を変える際の振動などによる不規則なずれが生じ得るが、視野範囲を変えるごとに位置合わせを行うことにとすれば、取得した全ての明視野画像及び蛍光画像に対して位置合わせを行うことができる。   In addition, when acquiring a bright field image and a fluorescence image from a plurality of visual field ranges of the same specimen, for example, irregular shift may occur due to vibrations when changing the visual field. If alignment is performed, it is possible to perform alignment for all acquired bright field images and fluorescent images.

また、特定タンパクの発現状況については、1つの核領域に対応する蛍光輝点数が予め定められた複数の閾値を超えるか否かに基づいて、特定タンパクの発現状況が複数の段階に分類され、分類結果に応じた態様で区分けした画像が解析結果として出力される。そのため、核領域は、特定タンパクの発現状況に応じて異なる表示態様で表示され、医師は、癌の悪性度の指標となる特定タンパクの過剰発現、その広がりを効率よく把握することが可能となり、適切な治療計画を立てることが可能となる。   As for the expression status of a specific protein, the expression status of the specific protein is classified into a plurality of stages based on whether or not the number of fluorescent bright spots corresponding to one nuclear region exceeds a plurality of predetermined thresholds, An image divided in a manner according to the classification result is output as an analysis result. Therefore, the nuclear region is displayed in different display modes depending on the expression status of the specific protein, and the doctor can efficiently grasp the overexpression of the specific protein, which is an index of cancer malignancy, and its spread, It is possible to make an appropriate treatment plan.

なお、上記実施の形態における記述内容は、本発明の好適な一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態においては、特定タンパクの例として乳癌におけるKi67タンパク及びHER2タンパクを挙げたが、これに限定されない。診断対象となる病変(がん)種に応じて、蛍光画像を取得する際の生体物質認識部位を異なるものとすれば、病変種に応じた特定タンパクの発現量を定量的に示す特徴量を医師に提供することが可能となる。
In addition, the description content in the said embodiment is a suitable example of this invention, and is not limited to this.
For example, in the above-described embodiment, Ki67 protein and HER2 protein in breast cancer are exemplified as specific proteins, but the specific protein is not limited thereto. Depending on the type of lesion (cancer) to be diagnosed, if the biological material recognition site when acquiring a fluorescence image is different, the feature quantity that quantitatively indicates the expression level of the specific protein corresponding to the lesion type It can be provided to a doctor.

また、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体としてHDDや半導体の不揮発性メモリー等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、CD-ROM等の可搬型記録媒
体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを、通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も適用される。
In the above description, an example in which an HDD or a semiconductor nonvolatile memory is used as a computer-readable medium for the program according to the present invention is disclosed, but the present invention is not limited to this example. As another computer-readable medium, a portable recording medium such as a CD-ROM can be applied. Further, a carrier wave (carrier wave) is also applied as a medium for providing program data according to the present invention via a communication line.

その他、病理診断支援システム100を構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。   In addition, the detailed configuration and detailed operation of each device constituting the pathological diagnosis support system 100 can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.

1A 顕微鏡画像取得装置
2A 画像処理装置
3A ケーブル
21 制御部(位置合わせ手段、算出手段、決定手段、削除手段)
22 操作部
23 表示部
24 通信I/F(入力手段)
25 記憶部
26 バス
30 蛍光輝点
31A、31B、31C、31D 核領域
32 核領域の重心
100 病理診断支援システム
1A Microscope image acquisition device 2A Image processing device 3A Cable 21 Control unit (positioning means, calculating means, determining means, deleting means)
22 Operation part 23 Display part 24 Communication I / F (input means)
25 storage unit 26 bus 30 fluorescent bright spots 31A, 31B, 31C, 31D nucleus region 32 center of gravity of nucleus region 100 pathological diagnosis support system

Claims (18)

標本における特定の生体物質の発現を蛍光輝点で表す蛍光画像と、前記蛍光輝点と異なる情報源に基づく細胞の形態を表す細胞形態画像を入力する入力手段と、
前記細胞形態画像における前記細胞の形態と前記蛍光画像における前記蛍光輝点との位置関係に基づいて、前記細胞形態画像と前記蛍光画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
An input means for inputting a fluorescence image representing the expression of a specific biological substance in a specimen with a fluorescent bright spot, and a cell morphology image representing a cell morphology based on an information source different from the fluorescent bright spot;
An alignment means for aligning the cell morphology image and the fluorescent image based on a positional relationship between the cell morphology in the cell morphology image and the fluorescent bright spot in the fluorescence image;
An image processing apparatus comprising:
前記位置合わせ手段は、前記細胞形態画像と前記蛍光画像の少なくとも一方に対して、平行移動、回転、拡大、または縮小の少なくとも一つの画像処理を行うことにより、位置合わせを行うことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。   The alignment means performs alignment by performing at least one image processing of translation, rotation, enlargement, or reduction on at least one of the cell morphology image and the fluorescence image. The image processing apparatus according to claim 1. 前記細胞形態画像における前記細胞の形態は、染色された細胞核の領域を示す核領域であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein the cell morphology in the cell morphology image is a nucleus region indicating a region of a stained cell nucleus. 前記特定の生体物質は細胞核に発現することを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 3, wherein the specific biological substance is expressed in a cell nucleus. 前記特定の生体物質は細胞膜に発現することを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 3, wherein the specific biological substance is expressed in a cell membrane. 前記核領域と重なる前記蛍光輝点の数を算出する算出手段を有し、
前記位置合わせ手段は、前記蛍光輝点の数が最大となるように位置合わせを行うことを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
Having a calculation means for calculating the number of the fluorescent bright spots overlapping the nucleus region;
The image processing apparatus according to claim 4, wherein the alignment unit performs alignment so that the number of the fluorescent bright spots is maximized.
前記核領域と重なる前記蛍光輝点の数を算出する算出手段を有し、
前記位置合わせ手段は、前記蛍光輝点の数が最小となるように位置合わせを行うことを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
Having a calculation means for calculating the number of the fluorescent bright spots overlapping the nucleus region;
The image processing apparatus according to claim 5, wherein the alignment unit performs alignment so that the number of fluorescent bright spots is minimized.
前記核領域と前記蛍光輝点の位置関係に基づいて、各々の前記蛍光輝点が前記核領域のいずれに対応するかを決定する決定手段を有し、
前記位置合わせ手段は、前記蛍光輝点と対応する前記核領域の重心との距離を算出し、当該重心との距離の総和が最小となるように位置合わせを行うことを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
Based on the positional relationship between the nuclear region and the fluorescent luminescent spot, there is a determining means for determining which of the nuclear regions each of the fluorescent luminescent points corresponds to,
5. The alignment means calculates a distance between the fluorescent luminescent spot and a centroid of a corresponding nuclear region, and performs alignment so that a total sum of the distances with the centroid is minimized. An image processing apparatus according to 1.
前記核領域と前記蛍光輝点の位置関係に基づいて、各々の前記蛍光輝点が前記核領域のいずれに対応するかを決定する決定手段を有し、
前記位置合わせ手段は、前記蛍光輝点と対応する前記核領域の輪郭との最短距離を算出し、前記蛍光輝点が対応する前記核領域と重なっている場合には前記輪郭との最短距離を所定の固定値に置換した後、前記輪郭との最短距離の総和が最小となるように位置合わせを行うことを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
Based on the positional relationship between the nuclear region and the fluorescent luminescent spot, there is a determining means for determining which of the nuclear regions each of the fluorescent luminescent points corresponds to,
The alignment means calculates the shortest distance between the fluorescent luminescent spot and the contour of the corresponding nuclear region, and if the fluorescent luminescent spot overlaps the corresponding nuclear region, the shortest distance from the contour is calculated. 6. The image processing apparatus according to claim 5, wherein after the replacement with a predetermined fixed value, alignment is performed so that the sum of the shortest distances to the contour is minimized.
前記核領域と前記蛍光輝点の位置関係に基づいて、各々の前記蛍光輝点が前記核領域のいずれに対応するかを決定する決定手段を有し、
前記位置合わせ手段は、前記蛍光輝点と対応する前記核領域の重心との距離を算出し、前記核領域ごとに前記重心との距離の標準偏差を算出して、当該標準偏差の総和が最小となるように位置合わせを行うことを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
Based on the positional relationship between the nuclear region and the fluorescent luminescent spot, there is a determining means for determining which of the nuclear regions each of the fluorescent luminescent points corresponds to,
The alignment means calculates the distance between the fluorescent luminescent spot and the center of gravity of the corresponding nuclear region, calculates the standard deviation of the distance from the center of gravity for each of the core regions, and the sum of the standard deviations is the smallest The image processing apparatus according to claim 5, wherein alignment is performed so that
前記位置合わせ手段は、対応する前記蛍光輝点の数が所定の値よりも大きい前記核領域において算出された前記標準偏差の総和が最小となるように位置合わせを行うことを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。   The alignment means performs alignment so that the total sum of the standard deviations calculated in the nucleus region in which the number of corresponding fluorescent bright spots is larger than a predetermined value is minimized. The image processing apparatus according to 10. 前記位置合わせ手段は、前記細胞形態画像と前記蛍光画像の少なくとも一方に対して、所定の制限値の範囲内の平行移動を施すことにより位置合わせを行うことを特徴とする請求項2〜11の何れか一項に記載の画像処理装置。   12. The alignment according to claim 2, wherein the alignment unit performs alignment by performing parallel movement within a range of a predetermined limit value on at least one of the cell morphology image and the fluorescence image. The image processing apparatus according to any one of the above. 前記位置合わせ手段は、前記細胞形態画像と前記蛍光画像の少なくとも一方に対して、所定の制限値の範囲内の拡大または縮小を行うことにより位置合わせを行うことを特徴とする請求項2〜12の何れか一項に記載の画像処理装置。   13. The alignment unit performs alignment by performing enlargement or reduction within a predetermined limit value range on at least one of the cell morphology image and the fluorescence image. The image processing apparatus according to any one of the above. 前記位置合わせ手段による位置合わせの後に、前記核領域に重ならない前記蛍光輝点を削除する削除手段を備えることを特徴とする請求項4、6、または8の何れか一項に記載の画像処理装置。   9. The image processing according to claim 4, further comprising a deletion unit that deletes the fluorescent bright spot that does not overlap the nucleus region after the alignment by the alignment unit. apparatus. 前記位置合わせ手段は、前記細胞形態画像及び前記蛍光画像を取得する度に位置合わせを行うことを特徴とする請求項1〜14の何れか一項に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein the alignment unit performs alignment each time the cell morphology image and the fluorescence image are acquired. 請求項1〜15のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置で使用される、前記細胞形態画像と前記蛍光画像とを取得する画像取得装置と、
を備えることを特徴とする画像処理システム。
The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 15,
An image acquisition device used in the image processing device for acquiring the cell morphology image and the fluorescence image;
An image processing system comprising:
コンピュータを、
標本における特定の生体物質の発現を蛍光輝点で表す蛍光画像と、前記蛍光輝点と異なる情報源に基づく細胞の形態を表す細胞形態画像を入力する入力手段、
前記細胞形態画像における前記細胞の形態と前記蛍光画像における前記蛍光輝点との位置関係に基づいて、前記細胞形態画像と前記蛍光画像の位置合わせを行う位置合わせ手段、
として機能させるための画像処理プログラム。
Computer
An input means for inputting a fluorescence image representing the expression of a specific biological substance in a specimen with a fluorescent bright spot and a cell morphology image representing a cell morphology based on an information source different from the fluorescent bright spot;
An alignment means for aligning the cell morphology image and the fluorescent image based on a positional relationship between the cell morphology in the cell morphology image and the fluorescent bright spot in the fluorescence image;
Image processing program to function as
標本における特定の生体物質の発現を蛍光輝点で表す蛍光画像と、前記蛍光輝点と異なる情報源に基づく細胞の形態を表す細胞形態画像を入力する入力工程と、
前記細胞形態画像における前記細胞の形態と前記蛍光画像における前記蛍光輝点との位置関係に基づいて、前記細胞形態画像と前記蛍光画像の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。
An input step of inputting a fluorescence image representing the expression of a specific biological substance in a specimen with a fluorescent bright spot, and a cell morphology image representing a cell morphology based on an information source different from the fluorescent bright spot;
An alignment step of aligning the cell morphology image and the fluorescent image based on the positional relationship between the cell morphology in the cell morphology image and the fluorescent bright spot in the fluorescence image;
An image processing method comprising:
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