JP6473130B2

JP6473130B2 - デジタルパソロジーのためのメカニカルステージおよび病理診断システム

Info

Publication number: JP6473130B2
Application number: JP2016253047A
Authority: JP
Inventors: 島田　修; 修島田
Original assignee: Hakuakai ISH
Current assignee: Hakuakai ISH
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2019-02-20
Anticipated expiration: 2036-12-27
Also published as: JP2018106029A

Description

本発明は、病理標本についてデジタル画像を撮影しディスプレイに表示して病理標本を観察するデジタルパソロジーのためのメカニカルステージおよび病理診断システムに関するものである。

近年、手術中に病変部の切除断端に取り残しがないかどうかを調べる場合、また、予測されていなかった所見があった場合等に、病変部等の病理組織学的情報を得るために術中迅速診断が行われている。しかし、手術を行っている医療機関において、病理医師が常勤していない場合等には当該医療機関内で術中迅速診断を行うことができないため、遠隔での病理医師による術中迅速診断を行うことが求められている。

また、通常の病理診断においても、病理標本を作製した医療機関に病理医師が常勤していない場合等に、速やかに病理診断を行う観点から、遠隔での病理医師による病理診断を行うことが求められる場合もある。

このような状況に鑑みて、特許文献１には、遠隔操作顕微鏡システムが開示されている。しかし、顕微鏡を遠隔で操作するために顕微鏡を模した形状を有する遠隔顕微鏡操作装置を導入しなければならない等、専用の装置を用いるため高価であった。そのため、小規模な医療機関では導入できないという問題があった。

特開平１０−１８６２３８号公報

本発明の目的は、デジタルパソロジーのためのメカニカルステージ及び病理診断システムを提供することである。

本発明のデジタルパソロジーのためのメカニカルステージは、顕微鏡のステージに平行な面に設定されたＸ軸方向及びＹ軸方向に病理標本を移動させる移動機構を備えるメカニカルステージであって、前記病理標本を保持する保持部と、前記メカニカルステージを前記顕微鏡のステージに固定するための固定部と、前記病理標本を前記Ｘ軸方向に駆動する第１駆動部と、前記病理標本を前記Ｙ軸方向に駆動する第２駆動部と、前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、外部端末と通信を行う第１通信部と、前記病理標本を撮像する撮像装置からの撮像信号を受信する第２通信部とを備え、前記制御部は、前記第１通信部を介して前記外部端末から受信した移動指示に基づいて前記第１駆動部及び前記第２駆動部を駆動し、前記第２通信部を介して前記撮像装置から受信した前記撮像信号に基づく画像を、前記第１通信部を介して前記外部端末に送信することを特徴とする。

また、本発明のデジタルパソロジーのためのメカニカルステージは、前記ステージに平行な面に垂直に設定されたＺ軸方向に前記病理標本を移動させる移動機構と、前記病理標本を前記Ｚ軸方向に駆動する第３駆動部とを備え、前記制御部は、前記第１通信部を介して前記外部端末から受信した移動指示に基づいて前記第３駆動部を駆動することを特徴とする。

また、本発明のデジタルパソロジーのためのメカニカルステージは、赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び青色ＬＥＤ素子を有するフルカラーＬＥＤを有し、前記病理標本を照明する照明部を備え、前記制御部は、前記外部端末から受信した光量調整指示に基づいて前記赤色ＬＥＤ素子、前記緑色ＬＥＤ素子及び前記青色ＬＥＤ素子のそれぞれの光量を制御することを特徴とする。

また、本発明のデジタルパソロジーのためのメカニカルステージは、さらに白色ＬＥＤを備え、前記制御部は、前記外部端末から受信した光量調整指示に基づいて前記白色ＬＥＤの光量を制御することを特徴とする。

また、本発明のデジタルパソロジーのためのメカニカルステージは、前記外部端末が、タブレット端末であることを特徴とする。

また、本発明の病理診断システムは、顕微鏡に対して着脱可能であり、顕微鏡のステージに平行な面に設定されたＸ軸方向及びＹ軸方向に病理標本を移動させる移動機構を備えるデジタルパソロジーのためのメカニカルステージと、外部端末とを備える病理診断システムであって、前記メカニカルステージは、前記病理標本を保持する保持部と、前記メカニカルステージを顕微鏡に固定するための固定部と、前記病理標本を前記Ｘ軸方向に駆動する第１駆動部と、前記病理標本を前記Ｙ軸方向に駆動する第２駆動部と、前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、前記外部端末と通信を行う第１通信部と、前記病理標本上の試料を撮像する撮像装置からの撮像信号を受信する第２通信部とを備え、前記外部端末は、前記メカニカルステージに対して前記病理標本を前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に移動させる移動指示を入力する操作部と、前記移動指示を前記メカニカルステージに送信し、前記メカニカルステージから前記撮像信号に基づく画像を受信する通信部と、前記通信部を介して受信した前記画像を表示する表示部とを備え、前記制御部は、前記第１通信部を介して受信した前記移動指示に基づいて前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御することを特徴とする。

本発明によれば、デジタルパソロジーのためのメカニカルステージ及び病理診断システムを提供することができる。

実施の形態に係るメカニカルステージの平面図である。実施の形態に係る病理診断システムのシステム構成を示すブロック図である。実施の形態に係るメカニカルステージを顕微鏡に取り付けた状態を示す図である。実施の形態に係る病理診断システムによる遠隔観察時の処理を示すフローチャートである。実施の形態に係る病理診断システムのタブレットに表示される画像を示す図である。実施の形態に係る病理診断システムのタブレットに表示される画像を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るデジタルパソロジーのためのメカニカルステージ及び病理診断システムについて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るメカニカルステージの平面図である。

図１に示すように、メカニカルステージ２は、ステージ６４（図３参照）に平行な面に設定されたＸ軸方向及びＹ軸方向に病理標本５を移動させる移動機構を備える。より具体的には、メカニカルステージ２は、支持板４、支持板４の一端部に軸支され、この軸を中心に回動して病理標本５の一端を保持する第１保持部材６、支持板４の他端部に固定され病理標本５の他端を保持する第２保持部材８、支持板４と接続され、支持板４をＸ軸方向に移動させるガイドレール１０を有するＸ軸移動機構１２、Ｘ軸移動機構１２内に設けられ支持板４をＸ軸方向に駆動させるＸ軸モータ１４、Ｘ軸移動機構１２と接続され、Ｘ軸移動機構１２をＹ軸方向に移動させるガイドレール１６を有するＹ軸移動機構１８、Ｙ軸移動機構１８内に設けられＸ軸移動機構１２をＹ軸方向に駆動させるＹ軸モータ２０、Ｘ軸移動機構１２と接続され、Ｘ軸移動機構１２をステージ６４（図３参照）に平行な面に垂直に設定されたＺ軸方向に移動させるガイドレール（図示せず）を有するＺ軸移動機構２２、Ｚ軸移動機構２２内に設けられＸ軸移動機構１２をＺ軸方向に駆動させるＺ軸モータ２４、メカニカルステージ２を顕微鏡６０のステージ６４（図３参照）に固定する固定部（図示せず）を備えている。

ここで、病理標本５は、組織や臓器を処理して薄い膜状にしたものをスライドガラス上に貼り付けたプレパラートとして作成されている。また、第１保持部材６は、病理標本５を保持するために支持板４側にばね等により付勢されていてもよい。また、メカニカルステージ２を取り付ける顕微鏡としては、特に限定されず、一般に入手可能な顕微鏡を用いることができ既存のステージを交換する必要がない。

図２は、本発明の実施の形態に係るメカニカルステージを含んで構成される病理診断システムのシステム構成を示すブロック図である。図２に示すように、病理診断システム２６は、メカニカルステージ２、インターネット等を介してメカニカルステージ２と通信可能な外部端末としてのタブレット２８を備えている。

メカニカルステージ２は制御部３０を備え、制御部３０には、Ｘ軸モータ１４、Ｙ軸モータ２０、Ｚ軸モータ２４、タブレット２８とインターネット等を介して通信する第１通信部３２、顕微鏡６０（図３参照）に取り付けられ後述する対物レンズ６６により結像された病理標本５の像を撮像する撮像装置３４と無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信または有線通信により通信を行う第２通信部３６、病理標本５を照明する照明部３８と通信を行う第３通信部３９が接続されている。

ここで、照明部３８は、赤色ＬＥＤ素子４０、緑色ＬＥＤ素子４２および青色ＬＥＤ素子４４を有するフルカラーＬＥＤ４６、白色ＬＥＤ４８を備えている。

また、タブレット２８は制御部５０を備え、制御部５０にはメカニカルステージ２とインターネット等を介して通信する通信部５２、画像を表示する表示部５４、通信部５２を介してメカニカルステージ２に対する操作指示を行う操作部５６、画像データや照明部３８を構成する各光源の光量を制御するためのプリセットデータ等を記憶する記憶部５８が接続されている。ここで、操作部５６は表示部５４上に積層して配置されるタッチセンサである。

図３は、実施の形態に係るメカニカルステージを顕微鏡に取り付けた状態を示す図である。ここで、顕微鏡６０は、手術が行われる医療機関等に設置されている。

図３に示すように顕微鏡６０は、撮像装置３４、照明部３８、照明部３８が設けられた基台６２、病理標本５を載置するためのステージ６４、ステージ６４上に配置される病理標本５を所定の倍率で観察する対物レンズ６６、対物レンズ６６により結像された病理標本５の像を直接観察するための接眼レンズ６８、ステージ６４の位置を調整するハンドル６９を備えている。

ここで、撮像装置３４は、対物レンズ６６を介して結像された病理標本の像を撮像する。また、ステージ６４にはメカニカルステージ２が固定されている。また、照明部３８は、フルカラーＬＥＤ４６、白色ＬＥＤ４８の他、これらから射出された照明光を集光するレンズ等を備えていてもよい。

ここで、顕微鏡６０のステージ６４には通常クレンメルが取り付けられているが、ステージからクレンメルを取り外した後、クレンメルが取り付けられていた孔に図示しない固定部を固定してステージ６４にメカニカルステージ２を取り付ける。

次に、図４に示すフローチャートを参照して、本実施の形態に係る病理診断システムの遠隔観察時の処理について説明する。

まず、手術が行われる医療機関等において病理技師が病理標本５を作製し（ステップＳ１）、顕微鏡６０のステージ６４に取り付けられているメカニカルステージ２に病理標本５をセットする（図３参照）（ステップＳ２）。なお、病理技師がメカニカルステージ２に病理標本５をセットする際には、ハンドル６９を用いて病理標本５の大まかな位置調整（粗調）を行ってもよい。

病理医師は、病理技師により病理標本５が顕微鏡６０に取り付けられたメカニカルステージ２にセットされた旨の連絡を受けると、タブレット２８を操作し、通信部５２を介してメカニカルステージ２とのインターネット等による接続を確立する（ステップＳ３）。

接続が確立されると、メカニカルステージ２の制御部３０は、第２通信部３６を介して撮像装置３４から病理標本５を撮像した撮像信号を受信し、撮像信号に基づく画像を第１通信部３２を介してタブレット２８に送信する（ステップＳ４）。

タブレット２８の制御部５０は、通信部５２を介して受信した画像を表示部５４に表示させる（ステップＳ５）。病理医師は、表示部５４に表示された画像を観察し、まず、表示部５４に積層して配置される操作部５６を操作することにより表示部５４に表示される画像の色及び明るさを調整する。

ここで、図５に示すように表示部５４には、病理標本５の画像７０、光量調整用画像７２および移動用画像７４が表示されている。

光量調整用画像７２には、白色ＬＥＤの光量（Ｗ）、フルカラーＬＥＤ４６の赤色ＬＥＤ素子４０の光量（Ｒ）、緑色ＬＥＤ素子４２の光量（Ｇ）および青色ＬＥＤ素子４４の光量（Ｂ）を調整するための画像（例えばフェーダーの画像）が含まれている。

また、移動用画像７４には、メカニカルステージ２にセットされた病理標本をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させるため画像が表示されている。

表示部５４に表示される画像の色及び明るさを調整する場合には、光量調整用画像７２に含まれる画像に対して病理医師が所定の操作を行うと、タブレット２８の制御部５０は、通信部５２を介してメカニカルステージ２に対して光量の調整指示を示す信号を送信する（ステップＳ６）。なお、撮像装置３４の種類（メーカーや型番）等に応じて記憶部５８に記憶されているプリセットの光量を読み出し、光量の調整指示を示す信号を送信する構成としてもよい。

メカニカルステージ２の制御部３０は、第１通信部３２を介して光量の調整指示を示す信号を受信すると、この信号に基づき第３通信部３９を介して赤色ＬＥＤ素子４０、緑色ＬＥＤ素子４２、青色ＬＥＤ素子４４および白色ＬＥＤ４８の光量をそれぞれ調整する（ステップＳ７）。ここで、赤色ＬＥＤ素子４０、緑色ＬＥＤ素子４２および青色ＬＥＤ素子４４の光量を調整することにより表示部５４に表示される病理標本５の画像の色を調整することができる。また、白色ＬＥＤ４８の光量を調整することにより表示部５４に表示される病理標本５の画像の明るさを調整することができる。

次に、病理医師は、病理標本の観察領域を調整する。病理医師が、移動用画像７４のＸ軸を左から右へまたは右から左へ、Ｙ軸を上から下へまたは下から上へ、それぞれ例えば指でなぞる等の操作をすると、タブレット２８の制御部３０は通信部５２を介してメカニカルステージ２に対して病理標本の移動指示を示す信号を送信する（ステップＳ８）。また、病理医師が移動用画像７４のＺ軸を左から右へまたは右から左へ、指でなぞる等の操作をすると、タブレット２８の制御信号３０は通信部５２を介してメカニカルステージ２をＺ軸方向に移動させることによりフォーカスを行うための信号を送信する。

メカニカルステージ２の制御部３０は、第１通信部３２を介して病理標本の移動指示を示す信号を受信すると、この信号に基づいてＸ軸モータ１４、Ｙ軸モータ２０を駆動させ、所定の観察領域が表示部５４に表示されるように病理標本を移動させる（ステップＳ９）。また、メカニカルステージ２の制御部３０は、第１通信部３２を介して病理標本の移動指示を示す信号を受信すると、Ｚ軸モータ２４を駆動させることによりフォーカスを行う。

病理医師は、必要に応じて表示部５４に表示された図示しない撮像ボタンを操作する。これによりタブレット２８の制御部５０は、通信部５２を介してメカニカルステージ２に対して撮像指示信号を送信する。メカニカルステージ２の制御部３０は、撮像指示を示す信号を受信すると、この信号に基づいて第２通信部３６を介して撮像装置３４に撮像指示信号を送信し撮像を行わせる。そして、制御部３０は撮像装置３４により撮像された静止画像の撮像信号を第２通信部３６を介して取得し、第１通信部３２を介してタブレット２８に送信する。

タブレット２８の制御部５０は、通信部５２を介して受信した静止画像の撮像データを記憶部５８に記憶させる。

病理医師は、１つの病理標本についての観察が終了するまで（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ステップＳ８に示す処理を行うことにより観察領域を移動させ、必要に応じて撮像を行う。

病理医師は、１つの病理標本についての観察を終了すると（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、医療機関等の病理技師に連絡を行い、次に観察する病理標本があるか否かを確認する（ステップＳ１１Ａ）。

医療機関等の病理技師は、次に観察する病理標本がある場合には（ステップＳ１１Ｂ）、病理技師はメカニカルステージ２にセットされていた病理標本を次に観察する病理標本に取り替える（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ２〜Ｓ１０に示す処理を繰り返す。

ステップＳ１１Ａにおいて、次に観察する病理標本がない場合には、病理医師は病理報告書を作成・印刷する（ステップＳ１３）。また、病理医師は、病理報告書を病理カルテに登録する。なお、術中迅速病理診断を行う場合等、手術中の場合には、病理医師は手術を行っている医師に直接連絡してもよい。

ここで、医療機関等の病理技師は、次に観察する病理標本がない場合には（ステップＳ１１Ｂ）、メカニカルステージ２から病理標本を取り外す。

病理医師は、病理報告書の作成・印刷を行うと、病理技師に対して病理報告書の観察終了の連絡を行い、遠隔観察を終了する（ステップＳ１４）。

本実施の形態に係るデジタルパソロジーのためのメカニカルステージおよび病理診断システムによれば、遠隔による病理診断を安価に行うことができる。また、本実施の形態に係るデジタルパソロジーのためのメカニカルステージを用いることにより、診療所等小規模医療機関において臨床医がメカニカルステージに病理標本をセットすると、遠隔地から臨床医による病理診断を病理医が手助けすることができる。

なお、上述の実施の形態においては、外部端末としてタブレット２８を例に説明したが、外部端末としては、表示部および操作部を備え、さらにメカニカルステージ２と通信を確立することができる端末であれば、特に限定されない。

また、上述の実施の形態においては、タブレット２８の表示部５４に病理標本５の画像７０、光量調整用画像７２および移動用画像７４を表示する構成としたが、病理医師が操作を行わない画像の表示を省略する構成としてもよい。例えば、図６に示すように、白色ＬＥＤの光量（Ｗ）、フルカラーＬＥＤ４６の赤色ＬＥＤ素子４０の光量（Ｒ）、緑色ＬＥＤ素子４２の光量（Ｇ）および青色ＬＥＤ素子４４の光量（Ｂ）を調整する場合には、光量調整用画像７２および病理標本５の画像７０を表示し、移動用画像７４の表示を省略する構成としてもよい。このようにすることで、病理標本５の画像７０を大きく表示することができ、病理標本の遠隔観察がより的確に行うことができる。

また、上述の実施の形態において、照明部３８を基台６２上に設ける構成としたが、例えば、照明部３８および照明光学系（照明部３８から射出された照明光を集光するレンズ、レンズにより集光された照明光を透過するフィルターおよびフィルターにより透過された照明光をステージ６４方向に反射させるミラー等）を基台６２内に配置し、図３に示す照明部３８が設けられた位置に照明光を射出するための孔を設ける構成としてもよい。また、顕微鏡に採用することができる照明法としては、上述のような透過照明に限られず、側射照明、落射照明等を用いてもよい。

また、上述の実施の形態において、撮像装置３４としてオートフォーカス機能を有するデジタルカメラを用い、インターネット等及び第１通信部３２を介してＺ軸モータ２４を駆動させることによりフォーカスの粗調を行い、インターネット等及び第１通信部３２を介してデジタルカメラに撮像指示を送信した際に、デジタルカメラのオートフォーカス機能によりフォーカスの微調を行い病理標本の撮像を行うようにしてもよい。

２…メカニカルステージ、６…第１保持部材、８…第２保持部材。１４…Ｘ軸モータ、２０…Ｙ軸モータ、２４…Ｚ軸モータ、２６…病理診断システム、２８…タブレット、３２…第１通信部、３４…撮像装置、３６…第２通信部、３８…照明部、３９…第３通信部、６０…顕微鏡

Claims

顕微鏡のステージに平行な面に設定されたＸ軸方向及びＹ軸方向に病理標本を移動させる移動機構を備えるメカニカルステージであって、
前記病理標本を保持する保持部と、
前記メカニカルステージを前記顕微鏡のステージに固定するための固定部と、
前記病理標本を前記Ｘ軸方向に駆動する第１駆動部と、
前記病理標本を前記Ｙ軸方向に駆動する第２駆動部と、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、
外部端末と通信を行う第１通信部と、
前記病理標本を撮像する撮像装置からの撮像信号を受信する第２通信部と
を備え、
前記制御部は、前記第１通信部を介して前記外部端末から受信した移動指示に基づいて前記第１駆動部及び前記第２駆動部を駆動し、
前記第２通信部を介して前記撮像装置から受信した前記撮像信号に基づく画像を、前記第１通信部を介して前記外部端末に送信することを特徴とするデジタルパソロジーのためのメカニカルステージ。
前記ステージに平行な面に垂直に設定されたＺ軸方向に前記病理標本を移動させる移動機構と、
前記病理標本を前記Ｚ軸方向に駆動する第３駆動部と
を備え、
前記制御部は、前記第１通信部を介して前記外部端末から受信した移動指示に基づいて前記第３駆動部を駆動することを特徴とする請求項１記載のデジタルパソロジーのためのメカニカルステージ。
赤色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び青色ＬＥＤ素子を有するフルカラーＬＥＤを有し、前記病理標本を照明する照明部を備え、
前記制御部は、前記外部端末から受信した光量調整指示に基づいて前記赤色ＬＥＤ素子、前記緑色ＬＥＤ素子及び前記青色ＬＥＤ素子のそれぞれの光量を制御することを特徴とする請求項１または２記載のデジタルパソロジーのためのメカニカルステージ。
さらに白色ＬＥＤを備え、
前記制御部は、前記外部端末から受信した光量調整指示に基づいて前記白色ＬＥＤの光量を制御することを特徴とする請求項３記載のデジタルパソロジーのためのメカニカルステージ。
前記外部端末は、タブレット端末であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のデジタルパソロジーのためのメカニカルステージ。
顕微鏡に対して着脱可能であり、顕微鏡のステージに平行な面に設定されたＸ軸方向及びＹ軸方向に病理標本を移動させる移動機構を備えるデジタルパソロジーのためのメカニカルステージと、
外部端末と
を備える病理診断システムであって、
前記メカニカルステージは、
前記病理標本を保持する保持部と、
前記メカニカルステージを前記顕微鏡のステージに固定するための固定部と、
前記病理標本を前記Ｘ軸方向に駆動する第１駆動部と、
前記病理標本を前記Ｙ軸方向に駆動する第２駆動部と、
前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、
前記外部端末と通信を行う第１通信部と、
前記病理標本上の試料を撮像する撮像装置からの撮像信号を受信する第２通信部と
を備え、
前記外部端末は、
前記メカニカルステージに対して前記病理標本を前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に移動させる移動指示を入力する操作部と、
前記移動指示を前記メカニカルステージに送信し、前記メカニカルステージから前記撮像信号に基づく画像を受信する通信部と、
前記通信部を介して受信した前記画像を表示する表示部と
を備え、
前記制御部は、前記第１通信部を介して受信した前記移動指示に基づいて前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御することを特徴とする病理診断システム。