JP6550341B2 - 病理標本の染色標準化方法 - Google Patents

Description

本発明は、病理標本の染色の程度を標準化する病理標本の染色標準化方法に関するものである。

病理診断で用いる病理標本は、採取した組織をパラフィン等の包埋材の中に埋め込み、ミクロトームにより所定の厚さの薄片に薄切りした後、薄片をスライドガラスに貼り付け、一定時間加温して得た薄切片標本に所定の染色を行いカバーグラスを被せて作製している（例えば特許文献１参照）。このようにして作製された病理標本は、病理医による病理診断に用いられる。即ち、病理医は、デジタル顕微鏡装置等を用いて病理標本を観察し、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等をもとに病理診断を行っている。

特開２００７−５７２５５号公報

ところで、薄切片標本の染色の程度は、薄切片標本の厚さが均一な場合、染色時間や温度等の環境条件により左右される。また染色を担当する技師は、染色の程度を目測で判断しているため、病理標本を作製する施設によって染色の程度に差が生じていた。ここで病理診断に用いる病理標本の染色の程度に差が生じている場合には、病理標本の染色の程度によっては適切な病理診断を行うことが困難になる場合がある。

本発明の目的は、施設間の染色の程度の差を解消し、病理標本の染色の程度を標準化するための病理標本の染色標準化方法を提供することである。

本発明の病理標本の染色標準化方法は、フルカラーＬＥＤにより構成される顕微鏡光源を有する顕微鏡と、前記顕微鏡により観察される病理標本を撮影する顕微鏡カメラと、前記顕微鏡カメラにより撮影された画像を表示する表示部とを備えるデジタル顕微鏡を用いた病理標本の染色標準化方法であって、所定の分光特性を有する光の色に基づいて前記表示部のカラーバランスの較正を行う第１較正工程と、前記第１較正工程により較正された前記表示部に表示された色に基づいて、前記顕微鏡光源のカラーバランスの較正を行う第２較正工程と、前記デジタル顕微鏡のステージに何も載置しない状態で、前記第２較正工程において較正された前記顕微鏡光源から照明光を射出したときに、前記顕微鏡カメラにより受光された照明光の光量を記憶する第１光量記憶工程と、所定の方法により染色された前記病理標本に関し、予め決定された標準染色濃度の画像データを記憶部から読み出す読出工程と、前記所定の方法により染色された前記病理標本を前記デジタル顕微鏡のステージに載置した状態で、前記第２較正工程において較正された前記顕微鏡光源から射出される照明光により前記病理標本を照明し、前記顕微鏡カメラにより撮影して前記顕微鏡カメラから出力された画像データに基づいて、前記顕微鏡カメラにより受光される照明光の光量を記憶する第２光量記憶工程と、前記読出工程により読み出された前記標準染色濃度の画像データに対応する照明光の透過率と、前記第１光量記憶工程において記憶した照明光の光量と第２光量記憶工程において記憶した照明光の光量とから算出された前記病理標本を照明光が通過したした時の照明光の透過率とを比較して前記病理標本の染色程度の評価を行う評価工程とを含む。

本発明によれば、施設間の染色の程度の差を解消し、病理標本の染色の程度を標準化するための病理標本の染色標準化方法を提供することができる。

実施の形態に係る病理標本型光デバイスを上方から視た図である。 実施の形態に係る病理標本型光デバイスの断面を示す図である。 実施の形態に係るデジタル顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る染色濃度の異なる病理標本の画像を示す図である。 実施の形態に係る病理標本型光デバイスを用いて行なう表示部のカラーバランスの較正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標本を照明する照明光のカラーバランスの較正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標本の染色の程度を評価する評価処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して実施の形態に係る病理標本の染色標準化方法に用いる病理標本型光デバイスについて説明する。図１は、実施の形態に係る病理標本型光デバイスを上方から視た図であり、図２は、その断面を示す図である。図１、２に示すように、病理標本型光デバイス２は、標準光を射出する標準光源であって、プレパラートと略同一の大きさの外観を有している。即ち、病理標本型光デバイス２は、アルミ材等の金属で構成された矩形状を有する平板のベース材４を備え、ベース材４の一方の面には、ＬＥＤ６、スイッチ８が配置されている。

ＬＥＤ６は、標準光として所定の分光特性を有する白色ＬＥＤ光を射出する白色ＬＥＤであって、ベース材４の一方の面の略中央部に形成された凹部４ａに配置され、発光時の熱がベース材４に伝達するように、熱伝導グリース等で凹部４ａ内に密着されている。

また、ＬＥＤ６が射出する標準光の明るさは、病理標本の観察に最適な照明光の明るさに相当する明るさである。なおＬＥＤ６を構成する白色ＬＥＤとしては、青色ＬＥＤと緑色蛍光体の組合せによって白色光を射出するタイプや、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの組合せによって白色光を射出するタイプ等があるが、何れのタイプであってもよい。

スイッチ８は、ＬＥＤ６の点灯、消灯の切り替えを行うためのものであり、ＬＥＤ６の点灯、消灯を制御する図示しない電源制御部に接続されている。また、ベース材４の所定の位置には、電池１２が配置され、スイッチ８を介してＬＥＤ６に電力を供給する。

なお、ベース材４の裏面の周縁部には、ベース材４の裏面を断面矩形状に切欠き加工したヒートシンク溝４ｂが形成されている。ヒートシンク溝４ｂの断面形状は、矩形状に代えて波型であってもよい。これにより、ベース材４の放熱面積が拡大され、ＬＥＤ６の発光時に発生しベース材４に伝達された熱を効果的に放熱することができる。また、ヒートシンク溝４ｂをベース材４の裏面に設けることにより、ベース材４の表面にカバーグラス１４を取付けることが可能となる。

次に実施の形態に係る病理標本の染色標準化方法に用いるデジタル顕微鏡装置について説明する。図３は、実施の形態に係るデジタル顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、デジタル顕微鏡装置２２は、プレパラートまたは病理標本型光デバイス２を載置するステージ２６、ステージ２６に載置されたプレパラートを観察するための顕微鏡部２８、ステージ２６に載置されたプレパラートを下方から照明する照明光の光源３０ａを含む照明部３０を備えている。

ここで、顕微鏡部２８は、プレパラートを所定の倍率で観察する対物レンズ２８ａ、鏡筒部２８ｂ、及び鏡筒部２８ｂの上部に取付けられ対物レンズ２８ａによって結像されたプレパラート上の病理標本の像を撮像する、ＣＣＤ等により構成される撮像素子２８ｄを有するカメラ２８ｃを備えている。

また、照明部３０は、フルカラーＬＥＤ３０ａ、フルカラーＬＥＤ３０ａから射出された照明光を集光するレンズ３０ｂ、レンズ３０ｂで集光された照明光を透過させるフィルタ３０ｃ、フィルタ３０ｃを透過した照明光をステージ２６の方向に反射させるミラー３０ｄを備えている。フルカラーＬＥＤ３０ａは、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを備えて構成されている。

また、デジタル顕微鏡装置２２は、デジタル顕微鏡装置２２の各部を統括的に制御する制御部３４を備えている。制御部３４には、カメラ２８ｃ内の撮像素子２８ｄ、光量制御部３２、電源スイッチ等を含む操作部５０、撮像素子２８ｄにより撮像された画像データに基づく画像等を表示する表示部４０、表示部４０の表示を制御する表示制御部４２、撮像素子２８ｄにより撮像された画像データを記憶する画像記憶部４８及び記憶部５４が接続されている。撮像素子２８ｄは、プレパラート上の病理標本を撮像して撮像信号を制御部３４に対して出力する。光量制御部３２は、フルカラーＬＥＤ３０ａが備える赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤそれぞれの点灯、消灯及び光量を制御する。

記憶部５４は、病理標本の染色方法（例えば、染色試薬としてアザンマロリーを用いる染色方法、染色試薬としてヘマトキシリンを用いる染色方法など）毎に、染色濃度の程度を示す画像データを記憶している。図４（ａ）〜（ｄ）は、記憶部５４に記憶されている複数の染色方法の染色濃度の程度を示す画像データの中から選択された１つの染色方法の染色濃度の程度を示す画像データに基づく画像である。ここで、図４（ａ）は照明光の透過率が７０パーセントとなる染色濃度を示す画像データに基づく画像であり、図４（ｂ）は照明光の透過率が５０パーセントとなる染色濃度を示す画像データに基づく画像であり、図４（ｃ）は照明光の透過率が３０パーセントとなる染色濃度を示す画像データに基づく画像であり、図４（ｄ）は照明光の透過率が１０パーセントとなる染色濃度を示す画像データに基づく画像である。図４（ａ）〜（ｄ）に示す画像の染色濃度の中から、病理医が適切な病理診断を行うことが可能な染色濃度、例えば図４（ｂ）に示す画像の染色濃度が標準染色濃度として予め選択され、図４（ａ）〜（ｄ）に示す画像の画像データと共に記憶部５４に記憶されている。なお染色方法毎に選択された標準染色濃度は、染色方法毎の染色濃度の程度を示す画像データと共に記憶部５４に記憶されている。

図３に示すように、病理標本型デバイス２の上部近傍には、光ファイバー３８の一端に設けられた受光部３８ａが配置され、光ファイバー３８の他端が光測定装置３６に接続されている。また表示部４０の前面近傍には、光ファイバー３９の一端に設けられた受光部が配置され、光ファイバー３９の他端が光測定装置３６に接続されている。光測定装置３６は、分光部３６ａ及び測色部３６ｂを備え、分光部３６ａにおいて分光された各波長の光の光量を測色部３６ｂにより計測し、計測された分光特性を図示しない表示部に表示する。

次に、図５に示すフローチャートを参照して実施の形態に係る病理標本型光デバイス２を用いて行なう表示部４０のカラーバランスの較正処理について説明する。まず、操作者が操作部５０を介してフルカラーＬＥＤ３０ａの電源をオフすると（ステップＳ１０）、制御部３４は、光量制御部３２を制御してフルカラーＬＥＤ３０ａを消灯する（ステップＳ２０）。

操作者は、カバーグラス１４を取り付けた病理標本型光デバイス２をステージ２６上に載置し（ステップＳ１１）、病理標本型光デバイス２のスイッチ８を操作し（ステップＳ１２）、ＬＥＤ６の電源をオンしてＬＥＤ６を点灯する。これにより病理標本型光デバイス２のＬＥＤ６から標準光が射出される。次に操作者は、光測定装置３６の電源をオンする（ステップＳ１３）。

カメラ２８ｃの撮像素子２８ｄは、病理標本型光デバイス２を撮像し、撮像信号を制御部３４に対して出力する。制御部３４は、撮像素子２８ｄにより撮像された病理標本型光デバイス２のＬＥＤ６の画像を表示制御部４２を介して表示部４０に表示する（ステップＳ２１）。

次に、操作者は、光測定装置３６を用いて病理標本型光デバイス２のＬＥＤ６から射出された標準光を分光部３６ａによって分光させ、各波長の光の光量を測色部３６ｂによって計測させる。そして計測された分光特性を図示しない表示部に表示させる。それにより操作者は、病理標本型光デバイス２のＬＥＤ６から射出された標準光の分光特性を確認する（ステップＳ１４）。

また操作者は、光測定装置３６を用いてデジタル顕微鏡装置２２の表示部４０から射出されている光の分光特性を図示しない表示部に表示させる。即ち、ＬＥＤ６から射出された標準光は、撮像素子２８ｄにより撮像され、制御部３４により画像データ化され、その画像データに基づく画像として表示部４０に表示される。従って操作者は、光測定装置３６の分光部３６ａによって表示部４０から射出されている光を分光させ、各波長の光の光量を測色部３６ｂによって計測させる。そして計測された分光特性を図示しない表示部に表示させる。それにより操作者は、表示部４０から射出されている光の分光特性を確認する（ステップＳ１５）。

次に、操作者は、標準光の分光特性と表示部４０から射出されている光の分光特性とを比較する（ステップＳ１６）。そして、比較した結果、標準光の分光特性と表示部４０から射出されている光の分光特性とが異なる場合には（ステップＳ１７、Ｙｅｓ）、表示部４０から射出されている光の分光特性を標準光の分光特性に一致させるように、表示部４０のカラーバランスの調整操作を行う（ステップＳ１８）。即ち、ＬＥＤ６から射出されている光の色に表示部４０から射出されている光の色を一致させるように表示部４０のカラーバランスの調整操作を行う。具体的には、操作者は操作部５０を操作し、表示部４０の画素のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の輝度の調整を行うことにより、表示部４０から射出されている光の分光特性を調整する。

制御部３４は、操作部５０を介した操作者からのカラーバランスの調整操作に基づいて、表示制御部４２を制御して表示部４０のカラーバランスを変更する（ステップＳ２２）。これにより、表示部４０から射出されている光の色を、病理標本型光デバイス２のＬＥＤ６から射出されている標準光の色に一致させる。

次に、図６に示すフローチャートを参照して実施の形態に係る病理標本を照明する照明光のカラーバランスの較正処理について説明する。なお、照明光のカラーバランスの較正処理は、上述の表示部４０のカラーバランスの較正処理の後に行う。操作者は、光測定装置３６の図示しない表示部に図５のステップＳ１８においてカラーバランスの調整を行った後に表示部４０から射出された光の分光特性（以下、目標の分光特性という。）を表示させる。それにより操作者は、目標の分光特性を確認する（ステップＳ３０）。

次に、操作者は、病理標本型光デバイス２をステージ２６から撤去する（ステップＳ３１）。そして、操作者が操作部５０を操作してフルカラーＬＥＤ３０ａの電源をオンする（ステップＳ３２）。これにより制御部３４は、光量制御部３２を制御してフルカラーＬＥＤ３０ａを点灯する（ステップＳ４０）。即ち、ステージ２６上に何も載置しない状態で、フルカラーＬＥＤ３０ａから照明光を射出させる。ここでフルカラーＬＥＤ３０ａは、標準光に相当する白色光を射出するように調整されているものとする。

フルカラーＬＥＤ３０ａから射出された照明光は、撮像素子２８ｄにより撮像され、制御部３４により画像データ化され、その画像データに基づく画像として表示部４０に表示される。操作者は、光測定装置３６の分光部３６ａによって表示部４０から射出されている光を分光させ、各波長の光の光量を測色部３６ｂによって計測させる。そして計測された表示部４０の分光特性を図示しない表示部に表示させる。それにより操作者は、フルカラーＬＥＤ３０ａのカラーバランス調整前に表示部４０から射出されている光の分光特性を確認する（ステップＳ３３）。

次に、操作者は、フルカラーＬＥＤ３０ａのカラーバランス調整前に表示部４０から射出されている光の分光特性と目標の分光特性とを比較する（ステップＳ３４）。そして、比較した結果、フルカラーＬＥＤ３０ａのカラーバランス調整前に表示部４０から射出されている光の分光特性と目標の分光特性とが異なる場合には（ステップＳ３５、Ｙｅｓ）、フルカラーＬＥＤ３０ａのカラーバランス調整前に表示部４０から射出されている光の分光特性を目標の分光特性と一致させるように、フルカラーＬＥＤ３０ａのカラーバランスの調整操作を行う（ステップＳ３６）。即ち、目標の分光特性を有する光の色に表示部４０から射出されている光の色を一致させるように、フルカラーＬＥＤ３０ａのカラーバランスの調整操作を行う。具体的には、フルカラーＬＥＤ３０ａを構成する赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤそれぞれの光量を調整するために、操作者は操作部５０を操作し光量調整の指示を行う。

制御部３４は、操作部５０を介した操作者からの調整指示に基づいて、光量制御部３２を制御してフルカラーＬＥＤ３０ａを構成する赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤそれぞれの光量を変更する（ステップＳ４１）。これにより、フルカラーＬＥＤ３０ａから射出されている照明光を撮像して表示部４０に表示させたときに表示部４０から射出される光の色を目標の分光特性を有する光の色に一致させる。

上述したように、病理標本型光デバイス２を用いて表示部４０のカラーバランスの較正処理を行い、標準光を撮像したときの表示部４０から射出される光の色を、標準光の色に一致させている。また病理標本を照明するフルカラーＬＥＤ３０ａから射出される照明光のカラーバランスの較正処理を行い、照明光を撮像して表示部４０に表示させたときに表示部４０から射出される光の色を、標準光を撮像して表示部４０に表示させたときに表示部４０から射出される光の色に一致させている。従って照明光が、カバーグラス１４、対物レンズ２８ａ、レンズ３０ｂ、フィルタ３０ｃ、ミラー３０ｄ等の光学部材の色の影響を受けた場合、また撮像素子２８ｄ及び表示部４０の色再現性の違いによる影響を受けた場合であっても、標準光により病理標本を照らしたときと同じ色で、病理標本の画像を表示部４０に表示させることができる。

次に、図７に示すフローチャートを参照して実施の形態に係る病理標本の染色の程度を評価する評価処理について説明する。なお、病理標本の評価処理は、上述の表示部４０のカラーバランスの較正処理及びフルカラーＬＥＤ３０ａから射出される照明光のカラーバランスの較正処理の後に行う。なお、デジタル顕微鏡装置２２の制御部３４は、上述の図６のステップＳ４０においてフルカラーＬＥＤ３０ａが点灯されたときに、撮像素子２８ｄにより受光される照明光の光量、即ちステージ２６上に何も載置しない状態でフルカラーＬＥＤ３０ａから照明光を射出したときに、撮像素子２８ｄにより受光される照明光の光量を記憶部５４に記憶しておく。

まず、操作者が操作部５０を操作して病理標本の染色方法を入力すると、制御部３４は、記憶部５４に記憶している染色方法毎の標準染色濃度の内、入力された病理標本の染色方法に対応する標準染色濃度の画像データを読み出す（ステップＳ５０）。例えば、標準染色濃度の画像の画像データである図４（ｂ）に示す染色濃度の画像の画像データを読み出す。そして制御部３４は、読み出した画像データに基づく標準染色濃度の画像を表示部４０に表示する（ステップＳ５１）。

操作者が病理標本を載せたプレパラートをステージ２６上に載置すると、撮像素子２８ｄは、プレパラート上の病理標本を撮像し、撮像信号を制御部３４に対して出力する。制御部３４は撮像素子２８ｄにより撮像された病理標本の画像を表示制御部４２を介して表示部４０に表示する（ステップＳ５２）。また制御部３４は、病理標本を撮像したときに、撮像素子２８ｄにより受光された光の光量を記憶部５４に記憶する。

次に、制御部３４は、表示部４０に表示されている病理標本の画像の染色濃度と標準染色濃度の画像の染色濃度とに基づいて病理標本の染色の程度を評価する病理標本の評価を行う（ステップＳ５３）。具体的には、まず制御部３４は、病理標本の染色濃度を特定するために、記憶部５４に記憶しているステージ２６上に何も載置しない状態でフルカラーＬＥＤ３０ａから照明光を射出したときに撮像素子２８ｄにより受光される照明光の光量と、病理標本を撮像したときに撮像素子２８ｄにより受光された光の光量とを用いて照明光が病理標本を通過したときの光の透過率を算出する。

そして制御部３４は、算出した光の透過率と、標準染色濃度に対応する照明光の透過率とを比較することにより病理標本の評価を行う。ここでステップＳ５０において読み出した標準染色濃度の画像データに対応する照明光の透過率は、５０パーセントであるため、算出した透過率が、例えば４８パーセント〜５２パーセントの範囲に含まれている場合には染色良好の評価を行い、この範囲外である場合には染色不良の評価を行う。制御部３４は、病理標本の評価結果を表示部４０に表示する（ステップＳ５４）。

この実施の形態に係る病理標本の染色標準化方法によれば、所定の分光特性を有する標準光を射出する病理標本型光デバイス２を病理標本を作製する各施設に配布し、各施設で上述したデジタル顕微鏡装置２２の表示部４０のカラーバランスの較正処理及びフルカラーＬＥＤ３０ａから射出される照明光のカラーバランスの較正処理を実行すれば、デジタル顕微鏡装置２２によって同種類の病理標本を観察したときに、同一の色の画像で病理標本を観察することができる。また病理標本の染色方法毎に標準染色濃度が予め決定されているため、各施設で行なう病理標本の染色濃度を標準染色濃度に合わせることができる。従って施設間の染色の程度の差を解消でき、病理標本の染色の程度を標準化することができる。従って各施設でより適切な病理診断を行うことができる。

２…病理標本型光デバイス、４…ベース材、４ａ…凹部、４ｂ…ヒートシンク溝、６…ＬＥＤ、８…スイッチ、１２…電池、２２…デジタル顕微鏡装置、３０ａ…フルカラーＬＥＤ、３２…光量制御部、３６…光測定装置、４０…表示部、５０…操作部、５４…記憶部。

Claims (5)

1. フルカラーＬＥＤにより構成される顕微鏡光源を有する顕微鏡と、前記顕微鏡により観察される病理標本を撮影する顕微鏡カメラと、前記顕微鏡カメラにより撮影された画像を表示する表示部とを備えるデジタル顕微鏡を用いた病理標本の染色標準化方法であって、
   所定の分光特性を有する光の色に基づいて前記表示部のカラーバランスの較正を行う第１較正工程と、
   前記第１較正工程により較正された前記表示部に表示された色に基づいて、前記顕微鏡光源のカラーバランスの較正を行う第２較正工程と、
   前記デジタル顕微鏡のステージに何も載置しない状態で、前記第２較正工程において較正された前記顕微鏡光源から照明光を射出したときに、前記顕微鏡カメラにより受光された照明光の光量を記憶する第１光量記憶工程と、
   所定の方法により染色された前記病理標本に関し、予め決定された標準染色濃度の画像データを記憶部から読み出す読出工程と、
   前記所定の方法により染色された前記病理標本を前記デジタル顕微鏡のステージに載置した状態で、前記第２較正工程において較正された前記顕微鏡光源から射出される照明光により前記病理標本を照明し、前記顕微鏡カメラにより撮影して前記顕微鏡カメラから出力された画像データに基づいて、前記顕微鏡カメラにより受光される照明光の光量を記憶する第２光量記憶工程と、
   前記読出工程により読み出された前記標準染色濃度の画像データに対応する照明光の透過率と、前記第１光量記憶工程において記憶した照明光の光量と第２光量記憶工程において記憶した照明光の光量とから算出された前記病理標本を照明光が通過したした時の照明光の透過率とを比較して前記病理標本の染色程度の評価を行う評価工程と
   を含む病理標本の染色標準化方法。
2. 前記第１較正工程においては、
   前記ステージに載置された標準光源から射出された前記所定の分光特性を有する光を取得する第１取得工程と、
   前記表示部から射出された光を取得する第２取得工程と、
   前記第１取得工程により取得された光の色に、前記第２取得工程により取得された光の色を一致させるように前記表示部のカラーバランスの較正を行う請求項１記載の病理標本の染色標準化方法。
3. 前記第２較正工程においては、
   前記第１較正工程において較正された前記表示部から射出された光を取得する第３取得工程と、
   前記ステージに前記病理標本を載置しない状態で、前記顕微鏡光源から照明光を射出させ、前記顕微鏡カメラにより撮影して前記顕微鏡カメラから出力された画像データに基づいて前記表示部に画像を表示させた状態で、前記表示部から射出された光を取得する第４取得工程と、
   前記第３取得工程により取得された光の色に、前記第４取得工程により取得された光の色を一致させるように前記顕微鏡光源のカラーバランスの較正を行う請求項２記載の病理標本の染色標準化方法。
4. 前記第１較正工程は、前記標準光源を有する病理標本型光デバイスを前記ステージに載置した状態で前記表示部のカラーバランスの較正を行う請求項２または３に記載の病理標本の染色標準化方法。
5. 前記標準染色濃度は、前記病理標本の染色方法毎に決定される請求項１〜４の何れか一項に記載の病理標本の染色標準化方法。