JP6597316B2 - Image processing apparatus and program - Google Patents

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

Description

本発明は、画像処理装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to an image processing apparatus and a program.

近年、抗体医薬を中心とした分子標的薬治療の広がりに伴い、分子標的薬をより効果的に設計するため、観察対象細胞上の生体物質の定量が求められている。生体物質の存在を確認する方法として、生体物質認識部位が結合された蛍光物質と、生体物質認識部位に対応した生体物質の結合に基づく、組織分析方法が知られている。   In recent years, with the spread of molecular targeted drug treatment centering on antibody drugs, in order to design molecular targeted drugs more effectively, quantification of biological substances on cells to be observed has been demanded. As a method for confirming the presence of a biological material, a tissue analysis method based on the binding of a fluorescent material to which a biological material recognition site is bound and a biological material corresponding to the biological material recognition site is known.

このような組織分析方法においては、例えば、細胞上の定量対象とする生体物質の発現を表す蛍光物質の定量や分布の解析を行うが、細胞外の蛍光輝点等のノイズの影響により、解析結果には誤差が生じる。そのため、定量対象とする生体物質の発現を表す蛍光輝点をノイズと判別して正しく抽出することが求められる。   In such a tissue analysis method, for example, the quantification and distribution analysis of a fluorescent substance representing the expression of a biological substance to be quantified on a cell is performed. An error occurs in the result. For this reason, it is required to correctly extract fluorescent luminescent spots representing the expression of biological substances to be quantified as noise.

さらに、病理組織標本を用いて病変の程度や種類を診断する場合には、複数種類の生体物質の発現状況を解析することが求められる。1つの組織標本から複数種類の生体物質の発現を解析するためには、発光特性が互いに異なる蛍光物質を用いて、複数種類の生体物質を染色(多重染色)し、蛍光輝点の数や位置を発光特性ごとに解析することが好ましい。
多重染色に基づく解析を行う場合には、複数種類の生体物質を正確に判別する必要がある。しかし、発光特性が互いに異なる蛍光物質の間のクロストークなどの要因により、複数種類の生体物質の発現を表す蛍光輝点を正確に判別することは難しく、解析結果に誤差が発生しやすいという問題がある。
Furthermore, when diagnosing the degree and type of a lesion using a pathological tissue specimen, it is required to analyze the expression status of a plurality of types of biological substances. In order to analyze the expression of multiple types of biological materials from a single tissue specimen, multiple types of biological materials are stained (multi-stained) using fluorescent materials with different emission characteristics, and the number and position of fluorescent luminescent spots. Is preferably analyzed for each emission characteristic.
When an analysis based on multiple staining is performed, it is necessary to accurately distinguish a plurality of types of biological substances. However, due to factors such as crosstalk between fluorescent materials with different emission characteristics, it is difficult to accurately determine the fluorescent bright spots that represent the expression of multiple types of biological materials, and errors in analysis results are likely to occur. There is.

例えば、特許文献1に記載の組織分析方法では、特定の生体物質を蛍光染色した組織切片の顕微鏡画像から細胞核領域を抽出し、細胞核領域の重心を中心とした所定の半径の円領域を細胞領域として推定して、細胞領域における生体物質の発現を、蛍光輝点の位置や数に基づいて解析する。   For example, in the tissue analysis method described in Patent Document 1, a cell nucleus region is extracted from a microscopic image of a tissue section fluorescently stained with a specific biological material, and a circular region having a predetermined radius centered on the center of gravity of the cell nucleus region is defined as a cell region. And the expression of the biological material in the cell region is analyzed based on the position and number of fluorescent bright spots.

しかし、特許文献1において用いられる細胞領域は、一定サイズの円領域であるため、実際の細胞領域との誤差が大きい。そのため、例えば、細胞から外れた位置にあるノイズに由来する蛍光輝点を、生体物質の発現を表す蛍光輝点と判別できず、解析結果に誤差が生じる。   However, since the cell region used in Patent Document 1 is a circular region having a certain size, an error from the actual cell region is large. For this reason, for example, a fluorescent luminescent spot derived from noise at a position off the cell cannot be distinguished from a fluorescent luminescent spot representing the expression of a biological substance, and an error occurs in the analysis result.

一方、特許文献2に記載の生体物質の評価方法では、組織標本には、定量対象とする生体物質の蛍光染色及び細胞膜の蛍光染色が施されており、画像内の細胞膜の位置を同定して、細胞膜上の蛍光輝点数等に基づいて生体物質の発現レベルを評価する。従って、細胞から外れた位置にあるノイズに由来する蛍光輝点を、生体物質の発現を表す蛍光輝点と判別することができる。   On the other hand, in the biological material evaluation method described in Patent Document 2, the tissue specimen is subjected to fluorescent staining of the biological material to be quantified and fluorescent staining of the cell membrane, and the position of the cell membrane in the image is identified. The expression level of the biological substance is evaluated based on the number of fluorescent bright spots on the cell membrane. Therefore, it is possible to distinguish a fluorescent bright spot derived from noise at a position off the cell from a fluorescent bright spot representing the expression of a biological substance.

しかし、特許文献2に記載の評価方法では、多重染色に基づく解析を行う場合に、複数種類の生体物質の発現を表す蛍光輝点の判別及び解析結果に誤差が発生しやすいという問題は解決できない。
また、特許文献2で具体的に用いられているような、発光輝度が高い蛍光体を用いて染色を行う場合、画像からの蛍光輝点の抽出や、細胞の自家蛍光と蛍光輝点の判別は容易となる。しかし、同時に、発光特性が異なる複数の蛍光物質の間のクロストークの影響が増大して、フィルタ設定等のみで区別することが難しくなると考えられる。具体的には、1種類の蛍光物質の発光に基づく蛍光輝点を抽出する際に、別の種類の生体物質の発光を示す蛍光輝点も共に抽出されやすく、定量結果に誤差が生じやすくなる。
However, the evaluation method described in Patent Literature 2 cannot solve the problem that an error is likely to occur in the determination and analysis results of fluorescent luminescent spots representing the expression of a plurality of types of biological substances when performing analysis based on multiple staining. .
In addition, when staining is performed using a phosphor having a high emission luminance as specifically used in Patent Document 2, extraction of fluorescent bright spots from an image and discrimination of cell autofluorescence and fluorescent bright spots are performed. Becomes easy. However, at the same time, it is considered that the influence of crosstalk between a plurality of fluorescent materials having different emission characteristics increases, making it difficult to distinguish only by filter settings or the like. Specifically, when extracting a fluorescent luminescent spot based on the emission of one type of fluorescent substance, a fluorescent luminescent spot indicating the emission of another type of biological substance is easily extracted, and an error is likely to occur in the quantitative result. .

これに対して、特許文献3に記載の方法によれば、複数の標識色素を用いて多重染色した標本を、複数の色フィルタを有する撮像素子により撮像して輝度データを取得し、標識色素と色フィルタの波長特性に基づいて作成されたスペクトルデータを用いて、輝度データを標識色素ごとに分離することができる。   On the other hand, according to the method described in Patent Document 3, a specimen that has been multiple-stained using a plurality of labeling dyes is imaged with an imaging device having a plurality of color filters to obtain luminance data, and Luminance data can be separated for each labeling dye using spectral data created based on the wavelength characteristics of the color filter.

国際公開2013/146843号International Publication No. 2013/146843 特開2013−57631号公報JP 2013-57631 A 特開2007−10340号公報JP 2007-10340 A

しかし、特許文献3に記載の方法では、標識色素と色フィルタの波長特性に基づくスペクトルデータを予め準備しておく必要があり、また、画素毎及び色フィルタ毎に輝度データを解析する必要があるため、手間がかかる。   However, in the method described in Patent Document 3, it is necessary to prepare spectral data based on the wavelength characteristics of the marker dye and the color filter in advance, and it is necessary to analyze the luminance data for each pixel and each color filter. Therefore, it takes time and effort.

本発明の主な目的は、複数の生体物質の発現を表す蛍光輝点を、容易に判別可能な画像処理装置及びプログラムを提供することにある。
本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
A main object of the present invention is to provide an image processing apparatus and a program capable of easily discriminating fluorescent bright spots representing the expression of a plurality of biological substances.
The above-mentioned problem according to the present invention is solved by the following means.

1. 発光特性が互いに異なる複数種類の蛍光物質を用いて複数種類の生体物質をそれぞれ染色した組織標本を撮像した、前記複数種類の生体物質の発現を蛍光輝点で示す蛍光画像、及び前記組織標本を撮像した、細胞又は細胞内器官の形態を表す形態画像を入力する入力手段と、
前記形態画像から前記細胞又は細胞内器官の領域を抽出する領域抽出手段と、
前記蛍光画像から前記蛍光輝点を抽出する輝点抽出手段と、
前記領域及び前記蛍光輝点に基づいて、前記蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段は、以下の(a)、(b)、及び(c)の少なくとも何れか1つに基づいて、前記蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定する
ことを特徴とする画像処理装置。
(a)前記蛍光輝点と最も近い前記細胞又は細胞内器官の距離。
(b)前記蛍光輝点が前記細胞又は細胞内器官に内包されるかどうか。
(c)前記蛍光輝点と最も近い前記細胞又は細胞内器官の特徴量。
. 発光特性が互いに異なる複数種類の蛍光物質を用いて複数種類の特定物質をそれぞれ染色した組織標本を撮像した、前記複数種類の特定物質存在を蛍光輝点で示す蛍光画像、及び前記組織標本を撮像した、細胞又は細胞内器官の形態を表す形態画像を入力する入力手段と、
前記形態画像から前記細胞又は細胞内器官の領域を抽出する領域抽出手段と、
前記蛍光画像から前記蛍光輝点を抽出する輝点抽出手段と、
前記領域及び前記蛍光輝点に基づいて、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
1. A fluorescence image showing the expression of the plurality of types of biological materials as fluorescent luminescent spots, which is obtained by imaging tissue samples obtained by staining a plurality of types of biological materials using a plurality of types of fluorescent materials having different luminescence characteristics, and the tissue sample An input means for inputting a captured morphological image representing the morphology of a cell or an intracellular organ;
A region extracting means for extracting a region of the cell or organ from the morphological image;
A bright spot extracting means for extracting the fluorescent bright spot from the fluorescent image;
Based on the region and the fluorescent luminescent spot, determination means for determining the type of biological material represented by the fluorescent luminescent spot;
With
The determination means determines the type of biological material represented by the fluorescent luminescent spot based on at least one of the following (a), (b), and (c):
An image processing apparatus.
(A) The distance of the cell or the intracellular organ closest to the fluorescent luminescent spot.
(B) Whether the fluorescent luminescent spot is encapsulated in the cell or an intracellular organ.
(C) The characteristic amount of the cell or organ that is closest to the fluorescent luminescent spot.
2 . A fluorescence image showing the presence of the plurality of types of specific substances as fluorescent luminescent spots, and images of tissue samples obtained by staining a plurality of types of specific substances using a plurality of types of fluorescent substances having different emission characteristics, and the tissue samples An input means for inputting a captured morphological image representing the morphology of a cell or an intracellular organ;
A region extracting means for extracting a region of the cell or organ from the morphological image;
A bright spot extracting means for extracting the fluorescent bright spot from the fluorescent image;
Determination means for determining the type of the specific substance represented by the fluorescent luminescent spot based on the region and the fluorescent luminescent spot;
An image processing apparatus comprising:

. 前記領域が、細胞膜、細胞質、細胞核、又は核小体の領域の何れか1つである
ことを特徴とする、第2項に記載の画像処理装置。
3 . The image processing apparatus according to claim 2 , wherein the region is any one of a region of a cell membrane, a cytoplasm, a cell nucleus, or a nucleolus.

. 前記判定手段は、以下の(a)、(b)、及び(c)の少なくとも何れか1つに基づいて、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する
ことを特徴とする第2項又は第3項に記載の画像処理装置。
(a)前記蛍光輝点と最も近い前記細胞又は細胞内器官の距離。
(b)前記蛍光輝点が前記細胞又は細胞内器官に内包されるかどうか。
(c)前記蛍光輝点と最も近い前記細胞又は細胞内器官の特徴量。
4 . The determination means determines the type of the specific substance represented by the fluorescent bright spot based on at least one of the following (a), (b), and (c) : Or the image processing apparatus of Claim 3 .
(A) The distance of the cell or the intracellular organ closest to the fluorescent luminescent spot.
(B) Whether the fluorescent luminescent spot is encapsulated in the cell or an intracellular organ.
(C) The characteristic amount of the cell or organ that is closest to the fluorescent luminescent spot.

. 前記特徴量は面積であることを特徴とする第1項又は第4項に記載の画像処理装置。 5 . The image processing apparatus according to claim 1 , wherein the feature amount is an area.

. 前記判定手段は、前記蛍光輝点の色に基づいて、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する
ことを特徴とする、第2項〜第5項の何れか一項に記載の画像処理装置。
6 . Said determining means, on the basis of the color of the fluorescent bright spots, characterized in that said determining the type of the specific substance fluorescent bright spots representing the image according to any one of the second term to fifth term Processing equipment.

. 前記判定手段は、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を、前記複数種類の特定物質のいずれか1つであると判定する
ことを特徴とする第2項〜第6項の何れか一項に記載の画像処理装置。
7 . The said determination means determines that the kind of specific substance which the said fluorescence luminescent point represents is any one of the said multiple types of specific substance . Any one of the 2nd term | claim-6th characterized by the above-mentioned . An image processing apparatus according to 1.

. 前記判定手段は、
前記蛍光輝点が前記複数種類の特定物質のそれぞれを表す確率を算出して、
前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する
ことを特徴とする第2項〜第6項の何れか一項に記載の画像処理装置。
8 . The determination means includes
Calculating a probability that the fluorescent luminescent spot represents each of the plurality of types of specific substances ;
The image processing apparatus according to any one of claims 2 to 6, wherein the type of the specific substance represented by the fluorescent bright spot is determined.

. 前記判定手段により判定された結果に基づいて、前記蛍光輝点から、前記複数種類の特定物質のうち特定の特定物質を表す蛍光輝点を選択する選択手段を備える
ことを特徴とする第7項に記載の画像処理装置。
9 . Based on the result determined by the determination unit, paragraph 7, characterized in that said from fluorescent bright spot, a selection means for selecting a fluorescent bright spots representing a particular specific substance among the plurality of types of specific substance An image processing apparatus according to 1.

10. コンピュータを、
発光特性が互いに異なる複数種類の蛍光物質を用いて複数種類の特定物質をそれぞれ染色した組織標本を撮像した、前記複数種類の特定物質存在を蛍光輝点で示す蛍光画像、及び前記組織標本を撮像した、細胞又は細胞内器官の形態を表す形態画像を入力する入力手段、
前記形態画像から前記細胞又は細胞内器官の領域を抽出する領域抽出手段、
前記蛍光画像から前記蛍光輝点を抽出する輝点抽出手段、
前記領域及び前記蛍光輝点に基づいて、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する判定手段、
として機能させるためのプログラム。
11. 蛍光物質を用いて特定物質を染色した組織標本を撮像した、前記特定物質の存在を蛍光輝点で示す蛍光画像、及び前記組織標本を撮像した、細胞又は細胞内器官の形態を表す形態画像を入力する入力手段と、
前記形態画像から前記細胞又は細胞内器官の領域を抽出する領域抽出手段と、
前記蛍光画像から前記蛍光輝点を抽出する輝点抽出手段と、
前記領域及び前記蛍光輝点に基づいて、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段は、以下の(a)、(b)、及び(c)の少なくとも何れか1つに基づいて、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する事を特徴とする画像処理装置。
(a)前記蛍光輝点と最も近い前記細胞又は細胞内器官の距離。
(b)前記蛍光輝点が前記細胞又は細胞内器官に内包されるかどうか。
(c)前記蛍光輝点と最も近い前記細胞又は細胞内器官の特徴量。
10 . Computer
A fluorescence image showing the presence of the plurality of types of specific substances as fluorescent luminescent spots, and images of tissue samples obtained by staining a plurality of types of specific substances using a plurality of types of fluorescent substances having different emission characteristics, and the tissue samples An input means for inputting a captured morphological image representing the morphology of a cell or an intracellular organ;
An area extracting means for extracting an area of the cell or organ from the morphological image;
A bright spot extracting means for extracting the fluorescent bright spot from the fluorescent image;
Determination means for determining the type of the specific substance represented by the fluorescent luminescent spot based on the region and the fluorescent luminescent spot,
Program to function as.
11. A tissue image in which a specific substance is stained with a fluorescent substance is imaged, a fluorescence image indicating the presence of the specific substance with a fluorescent bright spot, and a morphological image representing the form of a cell or an intracellular organ is imaged in the tissue specimen. Input means for inputting;
A region extracting means for extracting a region of the cell or organ from the morphological image;
A bright spot extracting means for extracting the fluorescent bright spot from the fluorescent image;
Determination means for determining the type of the specific substance represented by the fluorescent luminescent spot based on the region and the fluorescent luminescent spot;
With
The determination means determines the type of a specific substance represented by the fluorescent bright spot based on at least one of the following (a), (b), and (c): .
(A) The distance of the cell or the intracellular organ closest to the fluorescent luminescent spot.
(B) Whether the fluorescent luminescent spot is encapsulated in the cell or an intracellular organ.
(C) The characteristic amount of the cell or organ that is closest to the fluorescent luminescent spot.

本発明の画像処理装置及びプログラムによれば、複数の生体物質の発現を表す蛍光輝点を、容易に判別することができる。   According to the image processing apparatus and program of the present invention, it is possible to easily discriminate fluorescent luminescent spots representing the expression of a plurality of biological substances.

診断支援情報生成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 diagnostic assistance information generation 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. 本発明の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 of this invention. 領域抽出工程の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of an area | region extraction process. 輝点抽出工程の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a bright spot extraction process. 第1実施形態の判定工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the determination process of 1st Embodiment. 第2実施形態の判定工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the determination process of 2nd Embodiment. 第3実施形態の判定工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the determination process of 3rd Embodiment. 第4実施形態の判定工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the determination process of 4th Embodiment. 第5実施形態の判定工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the determination process of 5th Embodiment.

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.

<診断支援情報生成システム100の構成>
<病理診断支援システム100の構成>
図1に、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 Diagnosis Support Information Generation System 100>
<Configuration of Pathological Diagnosis Support System 100>
FIG. 1 shows an example of the overall configuration of the pathological diagnosis support system 100.
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など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。
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。たとえば、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 apparatus 1A and an image processing apparatus 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 apparatus 1A and the image processing apparatus 2A is not particularly limited. For example, the microscope image acquisition device 1A and the image processing device 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などを備えて構成されている。照射手段は、光源、フィルタなどにより構成され、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、対物レンズなどにより構成され、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)センサーなどを備え、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。
顕微鏡画像取得装置1Aでは、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。
なお、公知の任意の顕微鏡(例えば、位相差顕微鏡、微分干渉顕微鏡、電子顕微鏡等)にカメラを設置したものを顕微鏡画像取得装置1Aとして用いることができる。
The microscope image acquisition apparatus 1A is a known camera-equipped microscope, and acquires a microscope image of a tissue section on a slide placed on a slide fixing stage and transmits the microscope image 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 the tissue section on the slide placed on the slide fixing stage with light. 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 unit 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 unit, 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.
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.
In addition, what installed the camera in arbitrary well-known microscopes (For example, a phase-contrast microscope, a differential interference microscope, an electron microscope, etc.) can be used as 1 A of microscope image acquisition apparatuses.

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、たとえば、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(たとえば、特表2002−514319号公報参照)などを用いてもよい。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分布を算出する。
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などを備えて構成され、各部はバス26を介して接続されている。
The image processing apparatus 2A calculates the expression distribution of a specific biological material in the tissue section to be observed by analyzing the microscope image transmitted from the microscope image acquisition apparatus 1A.
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)などを備えて構成され、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。
たとえば、制御部21は、記憶部25に記憶されている画像処理プログラムとの協働により画像解析処理を実行し、領域抽出手段、輝点抽出手段、判定手段、及び選択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 in cooperation with the image processing program stored in the storage unit 25, and realizes functions as a region extraction unit, a bright spot extraction unit, a determination unit, and a selection unit. To do.

操作部22は、文字入力キー、数字入力キー、各種機能キーなどを備えたキーボードと、マウスなど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 includes a key press signal pressed by the keyboard and an operation signal by the mouse. Is output to the control unit 21 as an input signal.

表示部23は、たとえばCRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)など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。   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 in accordance with instructions of display signals input from the control unit 21.

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、蛍光画像及び形態画像の入力手段としての機能を実現する。   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 realizes a function as an input unit for fluorescent images and morphological images.

記憶部25は、たとえばHDD(Hard Disk Drive)や半導体の不揮発性メモリーなどで構成されている。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などが記憶されている。
その他、画像処理装置2Aは、LANアダプターやルーターなどを備え、LANなど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 is configured by, for example, an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor nonvolatile memory, or the like. As described above, the storage unit 25 stores various programs and various data.
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.

<画像について>
本実施形態では、画像処理装置2Aは、例えば、顕微鏡画像取得装置1Aから送信された、細胞における特定の生体物質の発現を表す画像(例えば、細胞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)、及び細胞核、細胞膜等、細胞の所定の構造の形態を表す形態画像(例えば、明視野画像)を用いて解析を行うことが好ましい。
<About images>
In the present embodiment, the image processing apparatus 2A, for example, transmits an image representing the expression of a specific biological material in a cell transmitted from the microscope image acquisition apparatus 1A (for example, the expression of a specific biological material in a cell with a fluorescent bright spot). It is preferable to perform the analysis using a fluorescent image) and a morphological image (for example, a bright-field image) representing a form of a predetermined structure of a cell such as a cell nucleus or a cell membrane.

「明視野画像」とは、例えば、ヘマトキシリン染色試薬(H染色試薬)、ヘマトキシリン−エオジン染色試薬(HE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って、当該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。ヘマトキシリン(H)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(好塩基性の組織など)を染色する。エオジン(E)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(好酸性の組織など)を染色する。
細胞の形態画像としては、明視野画像の他に、細胞の診断対象とする構造を特異的に染色可能な蛍光染色試薬を用いて組織切片を染色し、用いた蛍光染色試薬が発する蛍光を撮影した蛍光画像を用いても良い。形態画像の取得に用いることができる蛍光染色試薬としては、例えば、細胞核を染色可能なDAPI染色、細胞質を染色可能なパパロニコロウ染色等が挙げられる。また、位相差画像、微分干渉画像、電子顕微鏡画像等を形態画像として用いても良い。
The “bright field image” refers to, for example, a tissue section stained with a hematoxylin staining reagent (H staining reagent) or a hematoxylin-eosin staining reagent (HE staining reagent) and enlarged in a bright field in the microscope image acquisition apparatus 1A. It is a microscope image obtained by image and imaging | photography, Comprising: It is a cell form image showing the form of the cell in the said tissue section. Hematoxylin (H) is a blue-violet pigment that stains cell nuclei, bone tissue, part of cartilage tissue, serous components, etc. (basophilic tissue, etc.). Eodine (E) is a red to pink pigment that stains cytoplasm, soft tissue connective tissue, erythrocytes, fibrin, endocrine granules, etc. (eg, acidophilic tissue).
As cell morphology images, in addition to bright-field images, tissue sections are stained with a fluorescent staining reagent that can specifically stain the structure to be diagnosed of cells, and the fluorescence emitted by the fluorescent staining reagent used is photographed. Fluorescent images may be used. Examples of the fluorescent staining reagent that can be used for obtaining a morphological image include DAPI staining capable of staining cell nuclei, Papalonic Nicorou staining capable of staining cytoplasm, and the like. Moreover, you may use a phase difference image, a differential interference image, an electron microscope image, etc. as a form image.

細胞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は、特定の生体物質と特異的に結合及び/又は反応する蛍光物質又は蛍光物質内包ナノ粒子を含む蛍光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を蛍光発光させ、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。なお、「蛍光物質内包ナノ粒子」とは蛍光物質を内包したナノ粒子であり、詳しくは後述する。   Fluorescent images that express the expression of a specific biological substance in cells with fluorescent luminescent spots are stained using a fluorescent substance that specifically binds to and / or reacts with a specific biological substance or fluorescent substance-containing nanoparticles. This is a microscopic image obtained by irradiating the tissue section with excitation light having a predetermined wavelength in the microscope image acquisition apparatus 1A to cause the fluorescent material to emit fluorescence, and enlarging and photographing the fluorescence. The “fluorescent substance-encapsulating nanoparticles” are nanoparticles encapsulating a fluorescent substance and will be described in detail later.

<蛍光染色試薬や染色方法など>
以下、細胞に特異的に発現する特定の生体物質の発現を蛍光輝点で表す蛍光画像を取得するための蛍光染色試薬や当該蛍光染色試薬を用いた組織切片の染色方法について説明する。
<Fluorescent staining reagents and staining methods>
Hereinafter, a fluorescent staining reagent for obtaining a fluorescent image in which the expression of a specific biological substance specifically expressed in cells is expressed by a fluorescent luminescent spot and a staining method of a tissue section using the fluorescent staining reagent will be described.

(1)蛍光物質
蛍光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。
(1) Fluorescent substance Examples of fluorescent substances used in fluorescent staining reagents 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などを挙げることができる。
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などを挙げることができる。これら蛍光有機色素は単独で使用されてもよいし、複数種を混合して使用されてもよい。
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.
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, lexa 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 635, Alexa Fluor 635, Alexa Fluor 633 750, 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, BOD 630/650, BOD Jae ), Methoxycoumarin, eosin, NBD, pyrene, Cy5, Cy5.5, Cy7, and the like. These fluorescent organic dyes may be used alone or as a mixture of plural kinds.

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。これら量子ドットも単独で使用されてもよいし、複数種を混合して使用されてもよい。
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。
Quantum dots include II-VI group compounds, III-V group compounds, or quantum dots containing group IV elements as components ("II-VI group quantum dots", "III-V group quantum dots", " Or “Group IV quantum dots”). These quantum dots may be used alone or in combination of a plurality of types.
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。下記では、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。
たとえば、CdSe/ZnS、CdS/ZnS、InP/ZnS、InGaP/ZnS、Si/SiO2、Si/ZnS、Ge/GeO2、Ge/ZnSなどを用いることができるが、これらに限定されない。
It is also possible to use a quantum dot having the above quantum dot as a core and a shell provided thereon. In the following, as a notation of quantum dots having a shell, 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.

量子ドットは必要に応じて、有機ポリマーなどにより表面処理が施されているものを用いてもよい。たとえば、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)などが挙げられる。   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.

(2)蛍光物質内包ナノ粒子
「蛍光物質内包ナノ粒子」とは、上記のとおり蛍光物質を内包したナノ粒子であって、詳しくは蛍光物質をナノ粒子の内部に分散させたものをいい、蛍光物質とナノ粒子自体とが化学的に結合していてもよいし、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、シリカ、ポリスチレン、ポリ乳酸、メラミンなどを挙げることができる。
(2) Fluorescent substance-encapsulated nanoparticles “Fluorescent substance-encapsulated nanoparticles” are nanoparticles encapsulating a fluorescent substance as described above, and more specifically, those in which a fluorescent substance is dispersed inside the nanoparticle. The substance and the nanoparticle itself may be chemically bonded or may not be bonded.
The material constituting the nanoparticles is not particularly limited, and examples thereof include silica, polystyrene, polylactic acid, and melamine.

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。
たとえば、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。
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。
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。
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 fluorescent substance-containing nanoparticles 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.
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).
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.
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).

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値である。本実施形態では、1000個の粒子の粒径の算術平均を平均粒径とする。変動係数も、1000個の粒子の粒径分布から算出した値とする。
Although the average particle diameter of the fluorescent substance-containing nanoparticles 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. It is the value calculated as. In this embodiment, the arithmetic average of the particle diameters of 1000 particles is defined as the average particle diameter. The coefficient of variation is also a value calculated from the particle size distribution of 1000 particles.

(3)生体物質認識部位と蛍光物質内包ナノ粒子との結合
本実施形態では、特定の生体物質と特異的に結合及び/又は反応する蛍光染色試薬として、蛍光物質内包ナノ粒子と生体物質認識部位を予め直接結合したものを用いる場合を例にとって説明する。「生体物質認識部位」とは、特定の生体物質と特異的に結合及び/又は反応する部位である。
特定の生体物質としては、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)及び核酸(オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド)などが挙げられる。
したがって、生体物質認識部位としては、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など、及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などが挙げられる。
具体的な生体物質認識部位としては、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などが挙げられる。
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(蛍光染色試薬)は、乳癌の投薬選定に用いることができ、好ましい。
(3) Binding of biological substance recognition site and fluorescent substance-encapsulating nanoparticles In this embodiment, fluorescent substance-encapsulating nanoparticles and biological substance recognition site are used as fluorescent staining reagents that specifically bind and / or react with a specific biological substance. An example in which a direct combination of these is used will be described. A “biological substance recognition site” is a site that specifically binds and / or reacts with a specific biological material.
The specific biological substance is not particularly limited as long as a substance that specifically binds to the specific biological substance exists, but typically includes proteins (peptides) and nucleic acids (oligonucleotides, polynucleotides). It is done.
Therefore, examples of the biological substance recognition site include an antibody that recognizes the protein as an antigen, another protein that specifically binds to the protein, and a nucleic acid having a base sequence that hybridizes to the nucleic acid.
Specific biological substance recognition sites include anti-HER2 antibody that specifically binds to HER2, which is a protein present on the cell surface, anti-ER antibody that specifically binds to estrogen receptor (ER) present in the cell nucleus, cells An anti-actin antibody that specifically binds to actin forming the skeleton is exemplified.
Among these, anti-HER2 antibody and anti-ER antibody combined with fluorescent substance-encapsulating nanoparticles (fluorescent staining reagent) can be used for breast cancer medication selection 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などが挙げられる。結合の安定性から共有結合など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 preferable from the viewpoint of bond stability.

生体物質認識部位と蛍光物質内包ナノ粒子との間にはこれらを連結する有機分子があってもよい。たとえば、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。   There may be an organic molecule connecting these between the biological substance recognition site and the fluorescent substance-containing nanoparticle. 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。
たとえば、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、アルデヒド基など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(たとえば、Gelest社製PEG−silane no.SIM6492.7)などが挙げられる。
シランカップリング剤を用いる場合、2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。
たとえば、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、アミノ基など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.

生体物質認識部位の一例として、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、BCA 225、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、PAX 5、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などの特定抗原を認識する抗体が挙げられる。   Examples of biological substance recognition sites include M. actin, MS actin, SM actin, ACTH, Alk-1, α1-antichymotrypsin, α1-antitrypsin, AFP, bcl-2, bcl-6, β-catenin, BCA 225 , 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 8/18, cytokeratin 14, cytokeratin 19, cytokeratin 20, CMV, E-cadherin, EGFR, ER, EMA, EBV, factor VIII related antigen, fascin , FSH, galectin-3, gastrin, GFA P, 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 L chain, Ki67, Lambda L chain, LH, Lysozyme, Macrophage, Melan A, MLH-1, MSH-2, Myeloperoxidase, Myogenin, Myoglobin, Myosin, Neurofilament, NSE, p27 ( Kip1), p53, P63, PAX 5, PLAP, Pneumocystis carini, podoplanin (D2-40), PGR, prolactin, PSA, prostate acid phosphatase, Renal Cell Carcinoma, S100, somatostatin, spectrin, synaptophysin, TAG-72 And antibodies that recognize specific antigens such as TdT, thyroglobulin, TSH, TTF-1, TRAcP, tryptase, villin, vimentin, WT1, and Zap-70.

なお、蛍光物質又は蛍光物質内包ナノ粒子は、上記のように生体物質認識部位と予め直接結合して用いる他、免疫染色における公知の間接法のように、染色工程において間接的に生体物質認識部位に結合されても良い。具体的には、例えば、組織標本に対して特定の生体物質を抗原とするビオチン化一次抗体を反応させた後、ストレプトアビジンにより修飾された蛍光物質又は蛍光物質内包ナノ粒子を結合させた染色試薬をさらに反応させて、ストレプトアビジンとビオチンが特異的に結合して複合体を形成することを利用して染色しても良い。また、例えば、組織標本に対して、特定タンパクを抗原とする一次抗体を反応させ、さらに当該一次抗体を抗原とするビオチン化二次抗体を反応させた後、ストレプトアビジンにより修飾された蛍光物質又は蛍光物質内包ナノ粒子を反応させて染色しても良い。   In addition, the fluorescent substance or fluorescent substance-encapsulating nanoparticles are used by directly binding to a biological substance recognition site in advance as described above, or indirectly in the staining process as in a known indirect method in immunostaining. May be combined. Specifically, for example, a staining reagent in which a biotinylated primary antibody having a specific biological substance as an antigen is reacted with a tissue specimen, and then a fluorescent substance modified with streptavidin or a fluorescent substance-encapsulating nanoparticle is bound. May be further reacted and stained using the fact that streptavidin and biotin specifically bind to form a complex. In addition, for example, after reacting a tissue sample with a primary antibody having a specific protein as an antigen and further reacting with a biotinylated secondary antibody having the primary antibody as an antigen, a fluorescent substance modified with streptavidin or You may make it dye | stain by making the fluorescent substance inclusion nanoparticle react.

(4)染色方法
組織切片の作製方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。下記染色方法は病理組織切片に限定せず、培養細胞にも適用可能である。
(4) Staining method The method for preparing tissue sections is not particularly limited, and those prepared by known methods can be used. The following staining method is not limited to a pathological tissue section, but can also be applied to cultured cells.

(4.1)脱パラフィン工程
キシレンを入れた容器に組織切片を浸漬させ、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。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組織切片を浸漬させ、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。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、水を入れた容器に組織切片を浸漬させ、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。必要により浸漬途中で水を交換してもよい。
(4.1) Deparaffinization process A tissue 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 tissue 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. If necessary, ethanol may be exchanged during the immersion.
Next, the tissue 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. If necessary, water may be exchanged during the immersion.

(4.2)賦活化処理
公知の方法にならい、組織切片の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)、1mMEDTA溶液(pH8.0)、5%尿素、0.1Mトリス塩酸緩衝液など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、ウォーターバスなど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、賦活化処理後の組織切片を浸漬させ、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。必要により浸漬途中でPBSを交換してもよい。
(4.2) Activation process The activation process of the biological material of a tissue section 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. are used. be able to. An autoclave, a microwave, a pressure cooker, a water bath, etc. can be used for a heating apparatus. The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The temperature can be 50 to 130 ° C. and the time can be 5 to 30 minutes.
Next, the tissue 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, PBS may be exchanged during immersion.

(4.3)蛍光染色試薬を用いた染色
蛍光染色試薬のPBS分散液を組織切片に載せ、組織切片の生体物質と反応させる。
蛍光染色試薬の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。蛍光染色試薬として、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、別々に順次組織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。
蛍光染色試薬による染色を行う前に、BSA含有PBSなど、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、染色後の組織切片を浸漬させ、未反応の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。必要により浸漬途中でPBSを交換してもよい。カバーガラスを組織切片に載せ、封入する。必要に応じて市販の封入剤を使用してもよい。
(4.3) Staining using a fluorescent staining reagent A PBS dispersion liquid of a fluorescent staining reagent is placed on a tissue section and reacted with a biological material in the tissue section.
By changing the biological material recognition site of the fluorescent staining reagent, staining corresponding to various biological materials becomes possible. When using fluorescent substance-encapsulated nanoparticles to which several types of biological substance recognition sites are bound as a fluorescent staining reagent, each fluorescent substance-encapsulated nanoparticle PBS dispersion may be mixed in advance, or sequentially separately. It may be placed on a tissue section. 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 a fluorescent staining reagent.
Next, the stained tissue 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, PBS may be exchanged during immersion. A cover glass is placed on the tissue section and sealed. A commercially available encapsulant may be used as necessary.

なお、形態画像を得るためにHE染色試薬を用いるHE染色等を実施する場合は、カバーガラスによる封入前に行う。   In addition, when performing HE dyeing | staining etc. which use a HE dyeing reagent in order to obtain a form image, it carries out before enclosure with a cover glass.

(5)蛍光画像の取得
染色した組織切片に対し顕微鏡画像取得装置1Aを用いて、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、蛍光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と蛍光検出用光学フィルタとを選択する。
なお、発光強度が微弱である蛍光色素を用いた組織染色を施した組織標本から、蛍光画像の取得や蛍光発光の解析を行う場合、微弱な発光を確実に検出するために、モノクロカメラの使用が好ましいことが知られている。しかし、上述した蛍光物質内包ナノ粒子を用いて組織染色を行った場合には、1粒子当たりの発光輝度が高いので、カラーカメラを用いても、個々の粒子が発する蛍光を蛍光輝点として撮像できる。
以下、本発明の実施形態では、波長特性が異なる複数のカラーフィルタを有するカラーカメラを用いて蛍光画像を取得した場合を例にとって説明するが、以下の実施形態では、特に断りがない限り、モノクロカメラを用いて蛍光画像を取得してもよい。
(5) Acquisition of fluorescence image A microscope image (fluorescence image) is acquired from the stained tissue section using the microscope image acquisition device 1A. In the microscope image acquisition apparatus 1A, an excitation light source and an optical filter for fluorescence detection corresponding to the absorption maximum wavelength and fluorescence wavelength of the fluorescent material used for the fluorescent staining reagent are selected.
In addition, when acquiring fluorescent images and analyzing fluorescence emission from tissue specimens that have been stained with a fluorescent dye with weak emission intensity, use a monochrome camera to reliably detect weak emission. Is known to be preferred. However, when tissue staining is performed using the above-described fluorescent substance-encapsulated nanoparticles, the emission luminance per particle is high, so even if a color camera is used, the fluorescence emitted by each particle is captured as a fluorescent bright spot. it can.
Hereinafter, in the embodiment of the present invention, a case where a fluorescent image is acquired using a color camera having a plurality of color filters having different wavelength characteristics will be described as an example. However, in the following embodiment, a monochrome image is obtained unless otherwise specified. A fluorescent image may be acquired using a camera.

<診断支援情報生成システム100の動作(画像処理方法を含む。)>
以下、診断支援情報生成システム100において、細胞の形態を表す形態画像及び細胞における特定の生体物質の発現を表す蛍光画像を取得して、解析を行う動作について、具体的な実施形態を挙げて説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
本発明の画像解析処理は、制御部21と記憶部25に記憶されている画像処理プログラムとの協働により実行され、制御部21はその画像処理プログラムにしたがって、以下の実施形態に記載の処理を実行する。
<Operation of Diagnosis Support Information Generation System 100 (Including Image Processing Method)>
Hereinafter, in the diagnosis support information generation system 100, an operation of acquiring and analyzing a morphological image representing the morphology of a cell and a fluorescence image representing the expression of a specific biological substance in the cell will be described with a specific embodiment. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
The image analysis processing of the present invention is executed in cooperation with the control unit 21 and an image processing program stored in the storage unit 25, and the control unit 21 performs processing described in the following embodiments according to the image processing program. Execute.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態では、形態画像から抽出された細胞又は細胞内器官の領域と、蛍光画像から抽出された蛍光輝点の距離に基づいて、蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定する。
本発明において、細胞内器官とは、細胞内に含まれる細胞小器官などの任意の構造を示す。細胞又は細胞内器官の領域は、具体的には、例えば、細胞核、細胞膜、細胞質、又は核小体の何れか1つから選択される。
(First embodiment)
In the first embodiment of the present invention, the type of the biological material represented by the fluorescent luminescent spot is determined based on the distance between the region of the cell or the intracellular organ extracted from the morphological image and the fluorescent luminescent spot extracted from the fluorescent image. To do.
In the present invention, the term “intracellular organ” refers to an arbitrary structure such as an organelle contained in a cell. Specifically, the region of the cell or intracellular organ is selected from, for example, any one of a cell nucleus, a cell membrane, a cytoplasm, or a nucleolus.

以下、細胞核がH染色試薬によって染色され、さらに、細胞核に発現するKi67及び細胞質に発現するサイトケラチン7(以下、CK7)が、発光特性が互いに異なる2種類の蛍光染色試薬によってそれぞれ染色された組織切片を、組織標本として用いる場合を例にとって説明する。
第1実施形態における蛍光染色試薬は、例えば、抗Ki67抗体が結合した蛍光物質内包ナノ粒子(蛍光染色試薬A)及び抗CK7抗体が結合した蛍光物質内包ナノ粒子(蛍光染色試薬B)である。
細胞核の形態を表す形態画像としては、明視野画像を取得する。
Hereinafter, tissues in which cell nuclei are stained with H staining reagent, and Ki67 expressed in cell nuclei and cytokeratin 7 (hereinafter referred to as CK7) expressed in cytoplasm are respectively stained with two types of fluorescent staining reagents having different luminescent properties. An example in which a section is used as a tissue specimen will be described.
The fluorescent staining reagent in the first embodiment is, for example, a fluorescent substance-encapsulating nanoparticle (fluorescent staining reagent A) bound with an anti-Ki67 antibody and a fluorescent substance-encapsulating nanoparticle (fluorescent staining reagent B) bound with an anti-CK7 antibody.
A bright-field image is acquired as a morphological image representing the morphology of the cell nucleus.

まず、操作者は、組織切片のH染色を行い、次いで、Ki67及びCK7の蛍光染色を行う。
その後、顕微鏡画像取得装置1Aを用いて、以下の(a1)〜(a6)の手順により、明視野画像及び蛍光画像を取得する。
(a1)操作者は、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)ユニットを明視野ユニットに設定し、撮影倍率、ピントの調整を行い、組織切片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(形態画像)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、蛍光染色試薬Aの発光を表す第1の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。励起光及びフィルタは、蛍光染色試薬Aの波長特性に適したものを用いる。
(a6)視野及び撮影倍率を変えずに、励起光及びフィルタを蛍光染色試薬Bの波長特性に適したものに変更して、撮像手段で撮影を行って、蛍光染色試薬Bの発光を表す第2の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 performs H staining of the tissue section, and then performs fluorescent staining of Ki67 and CK7.
Then, a bright field image and a fluorescence image are acquired by the following procedures (a1) to (a6) using the microscope image acquisition device 1A.
(A1) The operator places the tissue section on a slide and places the slide on the slide fixing stage of the microscope image acquisition apparatus 1A.
(A2) The unit is set as a bright field unit, the imaging magnification and the focus are adjusted, and the region to be observed on the tissue section is placed in the field of view.
(A3) Shooting is performed by an imaging unit to generate image data of a bright field image (morphological image), and the image data is transmitted to the image processing apparatus 2A.
(A4) Change the unit to a fluorescent unit.
(A5) Photographing is performed by the imaging means without changing the field of view and photographing magnification, image data of the first fluorescent image representing the light emission of the fluorescent staining reagent A is generated, and the image data is transmitted to the image processing apparatus 2A. As the excitation light and the filter, those suitable for the wavelength characteristics of the fluorescent staining reagent A are used.
(A6) First, the excitation light and the filter are changed to those suitable for the wavelength characteristics of the fluorescent staining reagent B without changing the field of view and the imaging magnification, and imaging is performed by the imaging means to represent the emission of the fluorescent staining reagent B. 2 is generated, and the image data is transmitted to the image processing apparatus 2A.

その後、画像処理装置2Aにおいて、第1の蛍光画像及び第2の蛍光画像における生体物質の発現を解析する画像解析処理が実行される。図3に、画像解析処理のフローチャートを示す。   Thereafter, in the image processing apparatus 2A, image analysis processing for analyzing the expression of the biological substance in the first fluorescent image and the second fluorescent image is executed. FIG. 3 shows a flowchart of the image analysis process.

まず、通信I/F24により顕微鏡画像取得装置1Aからの形態画像が入力されると(ステップS11:入力工程)、制御部21は、形態画像から細胞核の領域を抽出する(ステップS12:領域抽出工程)。
ステップS12では、例えば図4に示されるとおり、形態画像をモノクロ画像に変換し(ステップS121)、予め定められた閾値でモノクロ画像に閾値処理を施して各画素の値を二値化し(ステップS122)、二値画像にノイズ処理を実行する(ステップS123)。
First, when a morphological image is input from the microscope image acquisition device 1A through the communication I / F 24 (step S11: input step), the control unit 21 extracts a region of a cell nucleus from the morphological image (step S12: region extraction step). ).
In step S12, for example, as shown in FIG. 4, the morphological image is converted into a monochrome image (step S121), and the monochrome image is subjected to threshold processing with a predetermined threshold to binarize each pixel value (step S122). ) Noise processing is executed on the binary image (step S123).

ノイズ処理は、具体的には、二値画像にクロージング処理を施す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。
ステップS121〜S123により、形態画像から細胞核領域が抽出された細胞核画像を生成することができる。
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.
Through steps S121 to S123, a cell nucleus image in which the cell nucleus region is extracted from the morphological image can be generated.

次いで、通信I/F24により顕微鏡画像取得装置1Aで取得した第1の蛍光画像が入力されると(ステップS13:入力工程)、制御部21は、第1の蛍光画像から蛍光輝点を抽出する(ステップS14:輝点抽出工程)。   Next, when the first fluorescence image acquired by the microscope image acquisition apparatus 1A is input by the communication I / F 24 (step S13: input process), the control unit 21 extracts the fluorescent luminescent spot from the first fluorescence image. (Step S14: Bright spot extraction step).

具体的には、ステップS14では、図5に示されるとおり、第1の蛍光画像から蛍光染色試薬Aの発光スペクトルのピークに対応する色成分を抽出し(ステップS141)、色成分抽出後の第1の蛍光画像に閾値処理を施して蛍光輝点領域が抽出された二値画像を生成する(ステップS142)。さらに、二値画像において、各蛍光輝点領域の重心を算出し、これを輝点座標として抽出した蛍光輝点画像を生成する(ステップS143)
ステップS141では、染色試薬Aの発光波長成分のピーク輝度が所定の閾値以上である蛍光輝点のみを抽出する。ステップS142の閾値処理の前に、細胞自家蛍光や他の不要信号成分などのノイズ除去処理が施されてもよい。
Specifically, in step S14, as shown in FIG. 5, a color component corresponding to the peak of the emission spectrum of the fluorescent staining reagent A is extracted from the first fluorescence image (step S141), and the color component after the color component extraction is extracted. A threshold value process is performed on the single fluorescent image to generate a binary image from which the fluorescent bright spot region has been extracted (step S142). Further, in the binary image, the center of gravity of each fluorescent luminescent spot region is calculated, and a fluorescent luminescent spot image extracted by using this as the bright spot coordinates is generated (step S143).
In step S141, only the fluorescent bright spots whose peak luminance of the emission wavelength component of the staining reagent A is equal to or higher than a predetermined threshold are extracted. Prior to the threshold processing in step S142, noise removal processing such as cell autofluorescence and other unnecessary signal components may be performed.

ステップS14の工程の後、細胞核画像と蛍光輝点画像の加算処理を実行して、細胞核領域と蛍光輝点を重ね合わせる(ステップS15)。   After the step S14, an addition process of the cell nucleus image and the fluorescent luminescent spot image is executed to superimpose the cell nucleus region and the fluorescent luminescent spot (step S15).

次いで、細胞核領域と蛍光輝点の位置関係に基づいて、第1の蛍光画像に示される蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定する(ステップS16:判定工程)。   Next, based on the positional relationship between the cell nucleus region and the fluorescent luminescent spot, the type of the biological material represented by the fluorescent luminescent spot shown in the first fluorescent image is determined (step S16: determination step).

具体的には、第1実施形態におけるステップS16の判定工程の1例では、まず、蛍光輝点から最も近い細胞核領域の輪郭までの距離を算出する。そして、算出された距離に閾値処理を施して、その蛍光輝点が細胞核に発現しているKi67の発現を示すか、又は細胞質に発現しているCK7の発現を示すかを判定する。   Specifically, in one example of the determination step of step S16 in the first embodiment, first, the distance from the fluorescent bright spot to the contour of the nearest cell nucleus region is calculated. Then, threshold processing is applied to the calculated distance, and it is determined whether the fluorescent bright spot indicates the expression of Ki67 expressed in the cell nucleus or the expression of CK7 expressed in the cytoplasm.

図6(a)は、細胞核領域1及び第1の蛍光画像から抽出された蛍光輝点をステップS15で重ね合わせた画像の模式図である。図6(b)は、横軸に最も近い細胞核までの距離、縦軸に蛍光輝点数をとったヒストグラムの一例である。最も近い細胞核までの距離が短い(例えば、所定の閾値A以下)蛍光輝点は、細胞核に発現するKi67の発現を示す蛍光輝点であると判定される(図6(c)参照)。最も近い細胞核までの距離が長い(例えば、所定の閾値Aよりも大きい)蛍光輝点は、細胞質に発現しているCK7の発現を示す蛍光輝点であると判定される(図6(c)参照)。
所定の閾値Aは、組織標本の種類等に基づいて予め設定されている値を用いる。
FIG. 6A is a schematic diagram of an image obtained by superimposing the fluorescence bright spots extracted from the cell nucleus region 1 and the first fluorescence image in step S15. FIG. 6B is an example of a histogram in which the distance to the closest cell nucleus on the horizontal axis and the number of fluorescent bright spots on the vertical axis. A fluorescent luminescent spot with a short distance to the nearest cell nucleus (for example, a predetermined threshold A or less) is determined to be a fluorescent luminescent spot indicating the expression of Ki67 expressed in the cell nucleus (see FIG. 6C). A fluorescent luminescent spot having a long distance to the nearest cell nucleus (for example, larger than a predetermined threshold A) is determined to be a fluorescent luminescent spot indicating the expression of CK7 expressed in the cytoplasm (FIG. 6C). reference).
As the predetermined threshold A, a value set in advance based on the type of tissue specimen or the like is used.

次いで、ステップS16においてKi67の発現を示すと判定された蛍光輝点が蛍光輝点画像から選択されて(ステップS17:選択工程)、Ki67の発現を示す画像が作成される。   Next, the fluorescent bright spot determined to show Ki67 expression in step S16 is selected from the fluorescent bright spot image (step S17: selection step), and an image showing Ki67 expression is created.

第1実施形態において、第2の蛍光画像に示される蛍光輝点が表す生体物質の種類の判定を行う場合、まず、上述したステップS11〜S16において、第1の蛍光画像に代えて第2の蛍光画像を入力するほかは、同様の処理を行う。
次いで、第2の蛍光画像から作成された蛍光輝点画像から、ステップS16においてCK7の発現を示すと判定された蛍光輝点が選択されて(ステップS17:選択工程)、CK7の発現を示す画像が作成される。
In the first embodiment, when determining the type of biological material represented by the fluorescent bright spot indicated in the second fluorescent image, first, in steps S11 to S16 described above, the second fluorescent image is used instead of the first fluorescent image. The same process is performed except that a fluorescent image is input.
Next, from the fluorescent luminescent spot image created from the second fluorescent image, the fluorescent luminescent spot determined to show the expression of CK7 in step S16 is selected (step S17: selection step), and the image showing the expression of CK7 Is created.

なお、第1実施形態のステップS16(判定工程)では、例えば、細胞核領域の内部又は輪郭上の蛍光輝点を、細胞核に発現しているKi67の発現を示す蛍光輝点であると判定してもよい。この場合、いずれの細胞核領域の内部又は輪郭上にも含まれない蛍光輝点は、細胞質に発現しているCK7の発現を示す蛍光輝点であると判定される。
また、細胞核から所定の値よりも遠い蛍光輝点は、細胞外のノイズであると判定して、削除することとしてもよい。
また、ステップS16(判定工程)では、蛍光輝点から最も近い細胞核領域の輪郭までの距離を算出することとしたが、例えば、蛍光輝点から細胞核領域の重心までの距離を算出することとしてもよい。
また、ステップS17(選択工程)では、ステップS16においてCK7の発現を示すと判定された蛍光輝点が蛍光輝点画像から削除されて、Ki67の発現を示す画像が作成されることとしてもよい。
In step S16 (determination step) of the first embodiment, for example, it is determined that the fluorescent luminescent spot inside or on the outline of the cell nucleus region is a fluorescent luminescent spot indicating the expression of Ki67 expressed in the cell nucleus. Also good. In this case, a fluorescent bright spot that is not included in or inside any cell nucleus region is determined to be a fluorescent bright spot indicating the expression of CK7 expressed in the cytoplasm.
In addition, a fluorescent bright spot far from a predetermined value from the cell nucleus may be determined as noise outside the cell and deleted.
In step S16 (determination step), the distance from the fluorescent luminescent point to the contour of the closest cell nucleus region is calculated. For example, the distance from the fluorescent luminescent point to the center of gravity of the cell nucleus region may be calculated. Good.
Further, in step S17 (selection step), the fluorescent luminescent spot determined to show the expression of CK7 in step S16 may be deleted from the fluorescent luminescent spot image, and an image showing the expression of Ki67 may be created.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態では、形態画像(蛍光画像)から抽出された細胞又は細胞内器官の領域と、蛍光画像から抽出された蛍光輝点の距離に基づいて、蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment of the present invention, the biological material represented by the fluorescent luminescent spot is based on the distance between the region of the cell or intracellular organ extracted from the morphological image (fluorescent image) and the fluorescent luminescent spot extracted from the fluorescent image. Determine the type.

以下、細胞膜が蛍光染色試薬によって染色され、さらに、細胞核に発現するKi67及び細胞膜に発現するHER2が、発光特性が互いに異なる2種類の蛍光染色試薬によってそれぞれ染色された組織切片を、組織標本として用いる場合を例にとって説明する。   Hereinafter, tissue sections in which the cell membrane is stained with a fluorescent staining reagent and Ki67 expressed in the cell nucleus and HER2 expressed in the cell membrane are stained with two types of fluorescent staining reagents having different luminescent properties are used as tissue samples. A case will be described as an example.

第2実施形態における蛍光染色試薬は、例えば、抗Ki67抗体が結合した蛍光物質内包ナノ粒子(蛍光染色試薬A)及び抗HER2抗体が結合した蛍光物質内包ナノ粒子(蛍光染色試薬B)である。
細胞膜の蛍光染色は、公知の任意の方法で行うってよいが、例えば、組織標本に抗ATPase(一次抗体)を反応させた後、蛍光色素を結合した二次抗体(以下、蛍光染色試薬Xとする)を反応させることによって、細胞膜を蛍光染色する。
細胞膜の形態表す形態画像としては、蛍光画像を取得する。
以下、第2実施形態が、上述した第1実施形態と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については説明を省略する。
The fluorescent staining reagent in the second embodiment is, for example, fluorescent substance-encapsulated nanoparticles bound with an anti-Ki67 antibody (fluorescent staining reagent A) and fluorescent substance-encapsulated nanoparticles bound with an anti-HER2 antibody (fluorescent staining reagent B).
The fluorescent staining of the cell membrane may be performed by any known method. For example, after reacting a tissue specimen with anti-ATPase (primary antibody), a secondary antibody bound to a fluorescent dye (hereinafter referred to as fluorescent staining reagent X). And the cell membrane is fluorescently stained.
As a morphological image representing the morphology of the cell membrane, a fluorescence image is acquired.
Hereinafter, the second embodiment will be described focusing on the configuration different from the above-described first embodiment, and description of the common configuration will be omitted.

まず、操作者は、組織切片の細胞膜の染色を行い、次いで、Ki67及びHER2の蛍光染色を行う。
その後、顕微鏡画像取得装置1Aを用いて、以下の(a1)〜(a6)の手順により、蛍光画像を取得する。
(a1)操作者は、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)ユニットを明視野ユニットに設定し、撮影倍率、ピントの調整を行い、組織切片上の観察対象の領域を視野に納める。
(a3)ユニットを蛍光ユニットに変更する。
(a4)撮像手段で撮影を行って蛍光染色試薬Xの発光を表す蛍光画像(形態画像)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。励起光及びフィルタは、蛍光染色試薬Xの波長特性に適したものを用いる。
(a5)視野及び撮影倍率を変えずに、励起光及びフィルタを蛍光染色試薬Aの波長特性に適したものに変更して、撮像手段で撮影を行って、蛍光染色試薬Aの発光を表す第1の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。
(a6)視野及び撮影倍率を変えずに、励起光及びフィルタを蛍光染色試薬Bの波長特性に適したものに変更して、撮像手段で撮影を行って、蛍光染色試薬Bの発光を表す第2の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 stains the cell membrane of the tissue section, and then performs fluorescent staining of Ki67 and HER2.
Then, a fluorescence image is acquired by the following procedures (a1) to (a6) using the microscope image acquisition device 1A.
(A1) The operator places the tissue section on a slide and places the slide on the slide fixing stage of the microscope image acquisition apparatus 1A.
(A2) The unit is set as a bright field unit, the imaging magnification and the focus are adjusted, and the region to be observed on the tissue section is placed in the field of view.
(A3) Change the unit to a fluorescent unit.
(A4) Image data of a fluorescent image (morphological image) representing light emission of the fluorescent staining reagent X is generated by imaging with an imaging unit, and the image data is transmitted to the image processing apparatus 2A. As the excitation light and the filter, those suitable for the wavelength characteristics of the fluorescent staining reagent X are used.
(A5) First, the excitation light and the filter are changed to those suitable for the wavelength characteristics of the fluorescent staining reagent A without changing the field of view and the imaging magnification, and imaging is performed with the imaging means to represent the emission of the fluorescent staining reagent A. Image data of one fluorescent image is generated, and the image data is transmitted to the image processing apparatus 2A.
(A6) First, the excitation light and the filter are changed to those suitable for the wavelength characteristics of the fluorescent staining reagent B without changing the field of view and the imaging magnification, and imaging is performed by the imaging means to represent the emission of the fluorescent staining reagent B. 2 is generated, and the image data is transmitted to the image processing apparatus 2A.

その後、画像処理装置2Aにおいて、第1の蛍光画像及び第2の蛍光画像における生体物質の発現を解析する画像解析処理が実行される。   Thereafter, in the image processing apparatus 2A, image analysis processing for analyzing the expression of the biological substance in the first fluorescent image and the second fluorescent image is executed.

第2実施形態における、第1の蛍光画像における生体物質の発現を解析する画像解析処理では、まず、通信I/F24により顕微鏡画像取得装置1Aで取得した形態画像が入力されると(ステップS11:入力工程)、制御部21は、形態画像から細胞膜が抽出された細胞膜画像を抽出する(ステップS12:領域抽出工程)。
次いで、第1実施形態のステップS13〜S14と同様にして、第1の蛍光画像から蛍光輝点を抽出する。
その後、第1実施形態のステップS15と同様にして、細胞膜画像と蛍光輝点画像の加算処理を実行して、細胞膜領域と蛍光輝点を重ね合わせる(ステップS15)。
In the image analysis processing for analyzing the expression of the biological material in the first fluorescence image in the second embodiment, first, when the morphological image acquired by the microscope image acquisition device 1A is input by the communication I / F 24 (step S11: The input unit), the control unit 21 extracts a cell membrane image in which the cell membrane is extracted from the morphological image (step S12: region extraction step).
Next, fluorescent luminescent spots are extracted from the first fluorescent image in the same manner as steps S13 to S14 of the first embodiment.
Thereafter, similarly to step S15 of the first embodiment, the addition process of the cell membrane image and the fluorescent luminescent spot image is executed, and the cell membrane region and the fluorescent luminescent spot are superimposed (step S15).

次いで、細胞核領域と蛍光輝点の位置関係に基づいて、第1の蛍光画像に示される蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定する(ステップS16:判定工程)。
第2実施形態におけるステップS16の判定工程の1例では、まず、蛍光輝点から最も近い細胞核領域の輪郭までの距離を算出する。そして、算出された距離に閾値処理を施して、その蛍光輝点が細胞核に発現しているKi67の発現を示すか、又は細胞膜に発現しているHER2の発現を示すかを判定する。
Next, based on the positional relationship between the cell nucleus region and the fluorescent luminescent spot, the type of the biological material represented by the fluorescent luminescent spot shown in the first fluorescent image is determined (step S16: determination step).
In an example of the determination process of step S16 in the second embodiment, first, the distance from the fluorescent bright spot to the contour of the closest cell nucleus region is calculated. Then, threshold processing is performed on the calculated distance, and it is determined whether the fluorescent bright spot indicates the expression of Ki67 expressed in the cell nucleus or the expression of HER2 expressed in the cell membrane.

図7(a)は、第2実施形態の細胞膜領域2及び第1の蛍光画像から抽出された蛍光輝点をステップS15で重ね合わせた画像の模式図である。図7(b)は、横軸に蛍光輝点から最も近い細胞膜までの距離、縦軸に蛍光輝点数をとったヒストグラムの一例である。最も近い細胞膜までの距離が短い(例えば、所定の閾値A以下)である蛍光輝点は、細胞膜に発現しているHER2の発現を示す蛍光輝点であると判定される(図7(c)参照)。最も近い細胞核までの距離が、所定の閾値Aよりも大きく、所定の閾値B以下である蛍光輝点は、細胞核に発現しているKi67の発現を示す蛍光輝点であると判定される(図7(c)参照)。最も近い細胞核までの距離が長い(例えば、所定の閾値Bよりも大きい)蛍光輝点は、細胞外に存在するノイズであると判定される(図7(c)、蛍光輝点20)。   FIG. 7A is a schematic diagram of an image obtained by superimposing the fluorescent luminescent spots extracted from the cell membrane region 2 and the first fluorescent image of the second embodiment in step S15. FIG. 7B is an example of a histogram in which the horizontal axis represents the distance from the fluorescent bright spot to the nearest cell membrane, and the vertical axis represents the number of fluorescent bright spots. A fluorescent luminescent spot having a short distance to the closest cell membrane (for example, a predetermined threshold A or less) is determined to be a fluorescent luminescent spot indicating the expression of HER2 expressed in the cell membrane (FIG. 7 (c)). reference). A fluorescent bright spot whose distance to the nearest cell nucleus is greater than a predetermined threshold A and equal to or less than a predetermined threshold B is determined to be a fluorescent bright spot indicating the expression of Ki67 expressed in the cell nucleus (FIG. 7 (c)). A fluorescent luminescent spot having a long distance to the nearest cell nucleus (for example, larger than a predetermined threshold B) is determined to be noise existing outside the cell (FIG. 7C, fluorescent luminescent spot 20).

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次いで、蛍光輝点画像から、ステップS16においてHER2の発現を示すと判定された蛍光輝点のみが選択されて(ステップS17:選択工程)、HER2の発現を示す画像が作成される。
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Next, only the fluorescent luminescent spot determined to show the expression of HER2 in step S16 is selected from the fluorescent luminescent spot image (step S17: selection step), and an image showing the expression of HER2 is created.

なお、ステップS15における蛍光輝点から最も近い細胞膜までの距離は、例えば、蛍光輝点が細胞膜に囲まれた領域に内包される場合には負の値として表現しても良い。これにより、細胞膜からわずかに離れた細胞外のノイズに由来する蛍光輝点を、細胞核内のKi67の発現を表す蛍光輝点と区別することができる。従って、細胞外のノイズが多い場合の輝点の種類の判定精度を高めることができる。   Note that the distance from the fluorescent luminescent spot to the closest cell membrane in step S15 may be expressed as a negative value when the fluorescent luminescent spot is included in a region surrounded by the cell membrane, for example. Thereby, a fluorescent bright spot derived from extracellular noise slightly separated from the cell membrane can be distinguished from a fluorescent bright spot representing the expression of Ki67 in the cell nucleus. Therefore, it is possible to increase the accuracy of determining the type of bright spot when there is a lot of extracellular noise.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態では、形態画像から抽出された蛍光輝点に最も近い細胞又は細胞内器官の領域の特徴量に基づいて、蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定する。
特徴量とは、例えば、大きさ(面積、周囲長、短径、又は長径の長さ、等)、形状(円形度、短径と長径の比、等)、及び/又は染色の状態(染色ムラの有無、等)である。
(Third embodiment)
In the third embodiment of the present invention, the type of biological material represented by the fluorescent bright spot is determined based on the feature quantity of the region of the cell or the organ that is closest to the fluorescent bright spot extracted from the morphological image.
The feature amount is, for example, the size (area, circumference, minor axis, or major axis length, etc.), shape (circularity, ratio of minor axis to major axis, etc.), and / or dyeing state (dyeing). Presence or absence of unevenness, etc.).

以下、細胞核がH染色によって染色され、さらに、NSE(小細胞癌等のマーカー)及びCEA(腺癌等のマーカー)が、発光特性が互いに異なる2種類の蛍光染色試薬によってそれぞれ染色された組織切片を、組織標本として用いる場合を例にとって説明する。
第3実施形態における蛍光染色試薬は、例えば、抗NSE抗体が結合した蛍光物質内包ナノ粒子(蛍光染色試薬A)及び抗CEA抗体が結合した蛍光物質内包ナノ粒子(蛍光染色試薬B)である。
Hereinafter, tissue sections in which cell nuclei were stained by H staining, and further, NSE (marker for small cell carcinoma, etc.) and CEA (marker for adenocarcinoma, etc.) were each stained with two types of fluorescent staining reagents having different luminescence properties. Is used as an example of a tissue sample.
The fluorescent staining reagent in the third embodiment is, for example, a fluorescent substance-encapsulating nanoparticle (fluorescent staining reagent A) bound with an anti-NSE antibody and a fluorescent substance-encapsulating nanoparticle (fluorescent staining reagent B) bound with an anti-CEA antibody.

細胞核の形態を表す形態画像としては、明視野画像を取得する。細胞又は細胞内器官の特徴量としては、細胞核中の核小体の形状、面積、及び数を用いる。
一般的に、腺癌の細胞の核小体は、1細胞当たり1〜2個の円形で大型のものが多い一方、小細胞癌の細胞の核小体は小さく目立たないことが知られている。この所見に基づいて、形態画像から抽出された細胞核が、いずれの種類の癌の細胞のものかを判定することができる。
以下、第3実施形態が、上述した第1〜第2実施形態と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については説明を省略する。
A bright-field image is acquired as a morphological image representing the morphology of the cell nucleus. As the feature quantity of the cell or the organ in the cell, the shape, area, and number of nucleoli in the cell nucleus are used.
In general, it is known that the nucleolus of adenocarcinoma cells is one or two round and large in size per cell, whereas the nucleolus of small cell carcinoma cells is small and inconspicuous. . Based on this finding, it is possible to determine which type of cancer cells the cell nucleus extracted from the morphological image.
Hereinafter, the third embodiment will be described with a focus on the configuration different from the first and second embodiments described above, and the description of the common configuration will be omitted.

まず、操作者は、組織切片のH染色を行い、次いで、NSE及びCEAの蛍光染色を行う。
その後、顕微鏡画像取得装置1Aを用いて、第1実施形態の(a1)〜(a6)と同様の手順及びにより、明視野画像及び蛍光画像を取得する。
その後、画像処理装置2Aにおいて、第1の蛍光画像及び第2の蛍光画像における生体物質の発現を解析する画像解析処理が実行される。
First, the operator performs H staining of the tissue section, and then performs fluorescent staining of NSE and CEA.
Thereafter, a bright-field image and a fluorescence image are acquired by using the microscope image acquisition device 1 </ b> A by the same procedure and the same as (a1) to (a6) of the first embodiment.
Thereafter, in the image processing apparatus 2A, image analysis processing for analyzing the expression of the biological substance in the first fluorescent image and the second fluorescent image is executed.

第3実施形態における、第1の蛍光画像における生体物質の発現を解析する画像解析処理では、まず、第1実施形態のステップS11〜S12と同様の処理を行った後、ステップS12と同様の処理をもう一度繰り返すことにより、明視野画像から核小体領域が抽出された核小体画像を生成する。核小体領域は、細胞核領域の内部において、H染色によって特に濃い青色に染色されており、第1実施形態のステップS122で用いる閾値を変えることによって抽出できる。
次いで、第1実施形態のステップS13〜S15と同様の処理によって、細胞核領域、核小体領域、及び蛍光輝点を重ね合わせる。
In the image analysis process for analyzing the expression of the biological material in the first fluorescence image in the third embodiment, first, the same process as in steps S11 to S12 in the first embodiment is performed, and then the same process as in step S12. Is repeated once to generate a nucleolus image in which the nucleolus region is extracted from the bright field image. The nucleolus region is stained particularly dark blue by H staining inside the cell nucleus region, and can be extracted by changing the threshold used in step S122 of the first embodiment.
Next, the cell nucleus region, the nucleolus region, and the fluorescent bright spot are overlapped by the same process as in steps S13 to S15 of the first embodiment.

次いで、第3実施形態のステップS16(:判定工程)では、蛍光輝点から最も近い細胞核中の核小体の大きさに基づいて、第1の蛍光画像に示される蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定する。   Next, in step S16 (: determination step) of the third embodiment, the biological material represented by the fluorescent luminescent spot indicated in the first fluorescent image based on the size of the nucleolus in the cell nucleus closest to the fluorescent luminescent spot. Determine the type.

図8(a)は、細胞核領域3、核小体領域31、及び第1の蛍光画像から抽出された蛍光輝点をステップS15で重ね合わせた画像の模式図である。
第3実施形態のステップS16では、例えば、蛍光輝点に最も近い細胞核領域を抽出して、その細胞核領域の内部に含まれる核小体領域の面積を計測する。核小体領域の面積の合計が所定の閾値以下である場合には、小細胞癌の細胞中に発現している生体物質であるNSEの発現を表す蛍光輝点と判定し、所定の閾値よりも大きい場合には、腺癌の細胞に発現している生体物質であるCEAの発現を表す蛍光輝点と判定する(図8(b)参照)。なお、図示していないが、蛍光輝点から最も近い細胞核領域までの距離が長すぎる場合には、核小体領域の面積に関わらず、細胞外のノイズに由来する蛍光輝点と判定することとしてもよい。
FIG. 8A is a schematic diagram of an image obtained by superimposing the fluorescent luminescent spots extracted from the cell nucleus region 3, the nucleolus region 31, and the first fluorescence image in step S15.
In step S16 of the third embodiment, for example, a cell nucleus region closest to the fluorescent luminescent spot is extracted, and the area of the nucleolus region included in the cell nucleus region is measured. When the total area of the nucleolus region is less than or equal to a predetermined threshold, it is determined as a fluorescent bright spot representing the expression of NSE, which is a biological substance expressed in cells of small cell carcinoma, and from the predetermined threshold Is larger, it is determined as a fluorescent bright spot representing the expression of CEA, which is a biological material expressed in adenocarcinoma cells (see FIG. 8B). Although not shown, if the distance from the fluorescent luminescent spot to the nearest cell nucleus region is too long, it is determined that the fluorescent luminescent spot is derived from extracellular noise regardless of the area of the nucleolus region. It is good.

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次いで、ステップS16においてNSEの発現を示すと判定された蛍光輝点が蛍光輝点画像から選択されて(ステップS17:選択工程)、NSEの発現を示す画像が作成される。
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Next, the fluorescent luminescent spot determined to show the expression of NSE in step S16 is selected from the fluorescent luminescent spot image (step S17: selection step), and an image showing the expression of NSE is created.

(第4実施形態)
本発明の第4実施形態では、形態画像から抽出された細胞又は細胞内器官の領域と蛍光画像から抽出された蛍光輝点の距離に加えて、蛍光輝点の色情報に基づいて、蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定する。
以下、細胞核がH染色によって染色され、さらに、細胞膜に発現するHER2及びEGFR(上皮成長因子受容体)、及び細胞核に発現するKi67が、発光特性が互いに異なる3種類の蛍光染色試薬によってそれぞれ染色された組織切片を、組織標本として用いる場合を例にとって説明する。
第4実施形態における蛍光染色試薬は、例えば、抗HER2抗体が結合した蛍光物質内包ナノ粒子(蛍光染色試薬A)、抗EGFR抗体が結合した蛍光物質内包ナノ粒子(蛍光染色試薬B)、及び抗Ki67抗体が結合した蛍光物質内包ナノ粒子(蛍光染色試薬C)である。
細胞核の形態を表す形態画像としては、明視野画像を取得する。
以下、第4実施形態が、上述した第1〜第3実施形態と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については説明を省略する。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment of the present invention, based on the color information of the fluorescent bright spot, in addition to the distance between the region of the cell or intracellular organ extracted from the morphological image and the fluorescent bright spot extracted from the fluorescent image, The type of biological material represented by the point is determined.
Hereinafter, the cell nucleus is stained by H staining, and HER2 and EGFR (epidermal growth factor receptor) expressed in the cell membrane and Ki67 expressed in the cell nucleus are respectively stained by three kinds of fluorescent staining reagents having different luminescence characteristics. An example of using a tissue section as a tissue specimen will be described.
The fluorescent staining reagent in the fourth embodiment includes, for example, fluorescent substance-encapsulating nanoparticles bound with anti-HER2 antibody (fluorescent staining reagent A), fluorescent substance-encapsulating nanoparticles bound with anti-EGFR antibody (fluorescent staining reagent B), and anti-HER2 antibody. It is fluorescent substance inclusion | inner_cover nanoparticle (fluorescence dyeing reagent C) which Ki67 antibody couple | bonded.
A bright-field image is acquired as a morphological image representing the morphology of the cell nucleus.
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with a focus on the configuration different from the first to third embodiments described above, and the description of the common configuration will be omitted.

まず、操作者は、組織切片のH染色を行い、次いで、HER2、EGFR、及びKi67の蛍光染色を行う。
その後、顕微鏡画像取得装置1Aを用いて、第1実施形態の(a1)〜(a4)と同様の手順、及び下記(a5)の手順により、明視野画像及び蛍光画像を取得する。なお、第4実施形態では蛍光画像の取得には、複数の色フィルタを備えたカメラを用いて、カラー画像を取得することが必要である。
(a5)視野及び撮影倍率を変えずに,励起光及びフィルタを蛍光染色試薬Cの波長特性に適したものに変更して、撮像手段で撮影を行って、蛍光染色試薬Cの発現を表す第3の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 performs H staining of the tissue section, and then performs fluorescent staining of HER2, EGFR, and Ki67.
Thereafter, using the microscope image acquisition device 1A, a bright-field image and a fluorescence image are acquired by the same procedure as (a1) to (a4) of the first embodiment and the following procedure (a5). In the fourth embodiment, to acquire a fluorescent image, it is necessary to acquire a color image using a camera having a plurality of color filters.
(A5) First, the excitation light and the filter are changed to those suitable for the wavelength characteristics of the fluorescent staining reagent C without changing the field of view and the imaging magnification, and the imaging means is used for imaging to express the expression of the fluorescent staining reagent C. 3 is generated, and the image data is transmitted to the image processing apparatus 2A.

その後、画像処理装置2Aにおいて、第1の蛍光画像、第2の蛍光画像、及び第3の蛍光画像における生体物質の発現を解析する画像解析処理が実行される。
以下、第2実施形態の画像処理装置2Aにおける画像解析処理が、上述した第1〜第3実施形態の画像処理と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については説明を省略する。
Thereafter, in the image processing apparatus 2A, an image analysis process for analyzing the expression of the biological material in the first fluorescence image, the second fluorescence image, and the third fluorescence image is executed.
Hereinafter, the image analysis processing in the image processing apparatus 2A of the second embodiment will be described focusing on the configuration different from the image processing of the first to third embodiments described above, and description of the common configuration will be omitted.

第4実施形態における、第1の蛍光画像における生体物質の発現を解析する画像解析処理では、まず、制御部21は、第1実施形態のステップS11〜S141と同様の処理を行う。
第4実施形態のステップS142では、第1実施形態で説明したように蛍光輝点が抽出された二値画像を生成した後、二値画像をマスクとして、第1の蛍光画像の蛍光輝点の領域を抽出した画像を生成して、蛍光輝点領域画像とする。その後、第1実施形態のステップS143と同様の処理を行って蛍光輝点画像を生成する。
In the image analysis process for analyzing the expression of the biological material in the first fluorescence image in the fourth embodiment, first, the control unit 21 performs the same process as steps S11 to S141 in the first embodiment.
In step S142 of the fourth embodiment, as described in the first embodiment, after generating the binary image from which the fluorescent luminescent spots are extracted, the binary image is used as a mask to set the fluorescent luminescent spots of the first fluorescent image. An image from which a region has been extracted is generated and used as a fluorescent bright spot region image. Then, the process similar to step S143 of 1st Embodiment is performed, and a fluorescence luminescent point image is produced | generated.

ステップS14の工程の後、細胞核画像、蛍光輝点領域画像、及び蛍光輝点画像の加算処理を実行して、細胞核領域、蛍光輝点領域、及び蛍光輝点を重ね合わせる(ステップS15)。   After the step S14, addition processing of the cell nucleus image, the fluorescent bright spot region image, and the fluorescent bright spot image is executed to superimpose the cell nucleus region, the fluorescent bright spot region, and the fluorescent bright spot (step S15).

次いで、細胞核領域と蛍光輝点の位置関係及び蛍光輝点領域の色情報に基づいて、第1の蛍光画像に示される蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定する(ステップS16:判定工程)。   Subsequently, based on the positional relationship between the cell nucleus region and the fluorescent luminescent spot and the color information of the fluorescent luminescent spot region, the type of the biological material represented by the fluorescent luminescent spot shown in the first fluorescent image is determined (step S16: determination step). .

具体的には、第4実施形態におけるステップS16の判定工程の1例では、まず、蛍光輝点から最も近い細胞核領域の輪郭までの距離及び蛍光輝点の色相を算出する。そして、例えば以下のように、蛍光輝点が示す生体物質の種類を判定する。   Specifically, in one example of the determination process of step S16 in the fourth embodiment, first, the distance from the fluorescent bright spot to the contour of the nearest cell nucleus region and the hue of the fluorescent bright spot are calculated. Then, for example, the type of biological material indicated by the fluorescent bright spot is determined as follows.

図9(a)は、細胞核領域4及び第1の蛍光画像から抽出された蛍光輝点をステップS15で重ね合わせた画像の模式図である。図9(b)は、横軸に蛍光輝点領域の色相(1つの領域内の色相の平均値であり、0〜360度の範囲で表される)、縦軸に蛍光輝点から最も近い細胞核までの距離、をとった散布図の一例である。この散布図に示される蛍光輝点のうち、最も近い細胞核までの距離が短い(所定の閾値A以下)である蛍光輝点は、細胞核に発現するKi67の発現を示す蛍光輝点であると判定される。
さらに、最も近い細胞核までの距離が長い(所定の閾値Aよりも大きい)蛍光輝点のうち、例えば、色相が0〜Hの範囲内である蛍光輝点は、細胞膜に発現しているHER2の発現を示す蛍光輝点であると判定され、色相がH〜360の範囲内である蛍光輝点は、細胞膜に発現しているEGFRの発現を示す蛍光輝点であると判定される。Hは、蛍光染色試薬A〜Cの発光波長に基づいて、予め決められる値である。
FIG. 9A is a schematic diagram of an image obtained by superimposing the fluorescence bright spots extracted from the cell nucleus region 4 and the first fluorescence image in step S15. In FIG. 9B, the horizontal axis indicates the hue of the fluorescent bright spot region (the average value of the hue within one region and is expressed in the range of 0 to 360 degrees), and the vertical axis indicates the closest point from the fluorescent bright spot. It is an example of the scatter diagram which took the distance to a cell nucleus. Among the fluorescent luminescent spots shown in the scatter diagram, the fluorescent luminescent spot having a short distance to the nearest cell nucleus (the predetermined threshold A or less) is determined to be a fluorescent luminescent spot indicating the expression of Ki67 expressed in the cell nucleus. Is done.
Furthermore, among the closest to the cell nucleus is long (greater than a predetermined threshold value A) fluorescent bright spot, for example, fluorescent bright spot color is in the range of 0~H B is expressed on the cell membrane HER2 A fluorescent bright spot having a hue in the range of H B to 360 is determined to be a fluorescent bright spot indicating the expression of EGFR expressed in the cell membrane. H B is a value determined in advance based on the emission wavelengths of the fluorescent staining reagents A to C.

.
次いで、蛍光輝点画像から、ステップS16においてKi67、EGFR、及びHER2の発現を示すと判定された蛍光輝点がそれぞれ選択されて(ステップS17:選択工程)、各生体物質の発現を示す画像が作成される。
.
Next, from the fluorescent bright spot images, fluorescent bright spots determined to show expression of Ki67, EGFR, and HER2 in step S16 are respectively selected (step S17: selection process), and an image showing the expression of each biological substance is obtained. Created.

(第5実施形態)
本発明の第5実施形態では、第1実施形態と同様に、形態画像から抽出された細胞又は細胞内器官の領域の形態と、蛍光画像から抽出された蛍光輝点の距離に基づいて、蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定する。
以下、細胞核がH染色によって染色され、さらに、細胞核に発現するKi67及び細胞膜に発現するHER2が、それぞれ発光波長の異なる2種類の蛍光染色試薬によって染色された組織切片を、組織標本として用いる場合を例にとって説明する。
第5実施形態における蛍光染色試薬は、例えば、抗Ki67抗体が結合した蛍光物質内包ナノ粒子(蛍光染色試薬A)及び抗HER2抗体が結合した蛍光物質内包ナノ粒子(蛍光染色試薬B)である。
細胞核の形態を表す形態画像としては、明視野画像を取得する。
以下、第5実施形態が、上述した第1〜第4実施形態と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については説明を省略する。
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment of the present invention, as in the first embodiment, fluorescence is determined based on the form of the region of the cell or intracellular organ extracted from the morphological image and the distance between the fluorescent bright spots extracted from the fluorescent image. The type of biological material represented by the bright spot is determined.
Hereinafter, a case where a tissue section in which cell nuclei are stained by H staining and Ki67 expressed in the cell nuclei and HER2 expressed in the cell membrane are stained by two types of fluorescent staining reagents having different emission wavelengths is used as a tissue specimen. Let's take an example.
The fluorescent staining reagent in the fifth embodiment is, for example, a fluorescent substance-encapsulating nanoparticle (fluorescent staining reagent A) bound with an anti-Ki67 antibody and a fluorescent substance-encapsulating nanoparticle (fluorescent staining reagent B) bound with an anti-HER2 antibody.
A bright-field image is acquired as a morphological image representing the morphology of the cell nucleus.
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with a focus on the configuration different from the first to fourth embodiments described above, and the description of the common configuration will be omitted.

まず、操作者は、組織切片のH染色を行い、次いで、Ki67及びHER2の蛍光染色を行う。その後、顕微鏡画像取得装置1Aを用いて、第1実施形態の(a1)〜(a6)と同様の手順により、明視野画像、第1の蛍光画像、及び第2の蛍光画像を取得する。
その後、画像処理装置2Aにおいて、第1の蛍光画像及び第2の蛍光画像における生体物質の発現を解析する画像解析処理が実行される。
第5実施形態における、第1の蛍光画像における生体物質の発現を解析する画像解析処理では、まず、制御部21は、第1実施形態のステップS11〜S15と同様の処理を行う。
First, the operator performs H staining of the tissue section, and then performs fluorescent staining of Ki67 and HER2. Thereafter, the bright field image, the first fluorescent image, and the second fluorescent image are acquired by the same procedure as (a1) to (a6) of the first embodiment using the microscope image acquisition device 1A.
Thereafter, in the image processing apparatus 2A, image analysis processing for analyzing the expression of the biological substance in the first fluorescent image and the second fluorescent image is executed.
In the image analysis process for analyzing the expression of the biological material in the first fluorescence image in the fifth embodiment, first, the control unit 21 performs the same process as steps S11 to S15 in the first embodiment.

次いで、第5実施形態のステップS16(判定工程)では、蛍光輝点から最も近い細胞核までの距離に基づいて、その蛍光輝点が蛍光染色された生体物質のそれぞれである確率を算出し、各蛍光輝点が示す生体物質の種類を判定する。   Next, in step S16 (determination step) of the fifth embodiment, on the basis of the distance from the fluorescent luminescent spot to the nearest cell nucleus, the probability that the fluorescent luminescent spot is each fluorescently stained biological material is calculated, The type of biological material indicated by the fluorescent bright spot is determined.

図10(a)は、蛍光輝点から最も近い細胞核までの距離と、その蛍光輝点が細胞核に発現するKi67である確率(核付着輝点カウント)との相関を示すグラフの一例である。このグラフによれば、例えば、蛍光輝点から最も近い細胞核までの距離がAxであった場合の核付着輝点カウントは0.7であることから、当該蛍光輝点は、0.7個のKi67、及び0.3個のHER2と判定される。   FIG. 10A is an example of a graph showing the correlation between the distance from the fluorescent luminescent spot to the nearest cell nucleus and the probability that the fluorescent luminescent spot is Ki67 expressed in the cell nucleus (nucleus-attached luminescent spot count). According to this graph, for example, when the distance from the fluorescent luminescent spot to the nearest cell nucleus is Ax, the nucleus-attached luminescent spot count is 0.7. It is determined that Ki67 and 0.3 HER2.

次いで、蛍光輝点画像から、ステップS16においてKi67の発現を示す確率がゼロであると判定された蛍光輝点が削除され、Ki67発現を示すと判定された蛍光輝点のみが選択されて(ステップS17:選択工程)、Ki67の発現を示す画像が作成される。   Next, from the fluorescent light spot image, the fluorescent light spot determined to have a probability of Ki67 expression of zero in step S16 is deleted, and only the fluorescent light spot determined to show Ki67 expression is selected (Step S16). S17: Selection step), an image showing the expression of Ki67 is created.

第1実施形態と第5実施形態のステップS16では、いずれも、形態画像に表される細胞又は細胞内器官の形態と蛍光輝点の位置関係を用いて、蛍光輝点が示す生体物質の種類を判定するが、前述した第1実施形態のステップS16では、各蛍光輝点を、染色された複数種類の生体物質のうちの何れか1つに特定するという点で、第5実施形態のステップS16と異なっている。
図10(b)は、第1実施形態における蛍光輝点から最も近い細胞核までの距離と、核付着輝点カウントの相関を示すグラフの一例である。第1実施形態においては、蛍光輝点から最も近い細胞核までの距離が閾値A以下であれば、例えばAx又は0の何れであった場合でも、核付着輝点カウントは常に1であることから、当該蛍光輝点は、1個のKi67として計測される。
In step S16 of the first embodiment and the fifth embodiment, the type of the biological material indicated by the fluorescent luminescent spot using the positional relationship between the form of the cell or intracellular organ represented in the morphological image and the fluorescent luminescent spot. However, in step S16 of the first embodiment described above, the step of the fifth embodiment is that each fluorescent luminescent spot is specified as any one of a plurality of kinds of stained biological materials. Different from S16.
FIG. 10B is an example of a graph showing the correlation between the distance from the fluorescent luminescent spot to the nearest cell nucleus and the nucleus-attached luminescent spot count in the first embodiment. In the first embodiment, if the distance from the fluorescent luminescent spot to the nearest cell nucleus is equal to or less than the threshold A, for example, even if it is either Ax or 0, the nucleus-attached luminescent spot count is always 1, The fluorescent bright spot is measured as one Ki67.

(変形例)
第1〜第5実施形態では、明視野画像と暗視野画像の撮影のためのユニットの切り替えや、蛍光画像の撮影時の励起光及びフィルタの切り替えなど、様々な要因で、画像の撮像範囲の位置がずれる可能性がある。そのため、第1〜第5実施形態において、複数の画像を用いて画像処理を行う場合には、ステップS15で画像を重ね合わせる際に、重ね合わせる複数の画像で共通して認識可能な構造に基づいて、画像の位置合わせを行うことが好ましい。
(Modification)
In the first to fifth embodiments, the image capturing range of the image is changed due to various factors such as switching of a unit for capturing a bright field image and a dark field image and switching of excitation light and a filter when capturing a fluorescent image. The position may be shifted. Therefore, in the first to fifth embodiments, when image processing is performed using a plurality of images, when images are superimposed in step S15, based on a structure that can be commonly recognized by the plurality of images to be superimposed. Thus, it is preferable to perform image alignment.

なお、画像の位置合わせには、公知の任意の方法を用いることができる。
具体的には、例えば、組織標本にエオジン染色を行う。エオジン染色により、明視野画像及び蛍光画像での両方で、細胞質の形状が観察可能となる。従って、第1〜第5実施形態では、ステップS12及びS14のそれぞれにおいて、形態画像におけるエオジン染色領域及び蛍光画像におけるエオジン染色領域を抽出して、ステップS15において、これらのエンジン染色領域が完全に重なり合うように、形態画像と蛍光画像の位置を調整する位置合わせを行った後、画像の重ね合わせを実行することとすれば、画像のずれを補正することが可能であり、各蛍光輝点が示す生体物質の種類を正確に判定することができる。
For image alignment, any known method can be used.
Specifically, for example, eosin staining is performed on a tissue specimen. By eosin staining, the cytoplasmic shape can be observed in both bright field images and fluorescent images. Therefore, in the first to fifth embodiments, the eosin staining area in the morphological image and the eosin staining area in the fluorescence image are extracted in each of steps S12 and S14, and these engine staining areas completely overlap in step S15. As described above, after performing the alignment for adjusting the positions of the morphological image and the fluorescent image, it is possible to correct the image misalignment by superimposing the images. The type of biological material can be accurately determined.

以上説明した第1〜第5実施形態及び変形例によれば、蛍光輝点が表す生体物質の種類を、形態画像に基づいて判別することができる。
これにより、発光波長が互いに異なる複数種類の蛍光物質を用いて、複数の生体物質をそれぞれ染色した場合であっても、蛍光輝点が表す生体物質の種類を容易に判別できるので、観察対象細胞における特定タンパクの発現の定量の誤差を容易に減らすことができ、診断精度が向上する。
According to the first to fifth embodiments and the modifications described above, the type of the biological material represented by the fluorescent bright spot can be determined based on the morphological image.
As a result, even if a plurality of biological materials are stained using a plurality of types of fluorescent materials having different emission wavelengths, the types of biological materials represented by the fluorescent luminescent spots can be easily determined. The error of quantitative expression of the specific protein in can be easily reduced, and the diagnostic accuracy is improved.

なお、上記実施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。   In addition, the description content in the said embodiment is a suitable example of this invention, and is not limited to this.

例えば、第1実施形態や第5実施形態において、形態画像から抽出された細胞又は細胞内器官の領域と、蛍光画像から抽出された蛍光輝点の距離の代わりに、例えば、蛍光輝点の色相や、核小体の面積に基づいて、蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定してもよい。   For example, in the first embodiment and the fifth embodiment, instead of the distance between the region of the cell or the organ in the cell extracted from the morphological image and the fluorescent luminescent spot extracted from the fluorescent image, for example, the hue of the fluorescent luminescent spot Alternatively, based on the area of the nucleolus, the type of biological material represented by the fluorescent bright spot may be determined.

また、以上説明した第1〜第5実施形態及び変形例の画像解析処理における判定工程は、組み合わせて実行してもよい。例えば、上述した第4実施形態において、まず、蛍光輝点から最も近い細胞核までの距離に基づいて、細胞核に発現するKi67の発現を示すと判定された蛍光輝点を抽出し、残りの蛍光輝点については、蛍光輝点領域の色相に基づいて、第5実施形態と同様に、その蛍光輝点がEGFR及びHER2である確率をそれぞれ算出し、各蛍光輝点が示す生体物質の種類を判定する。   Moreover, you may perform the determination process in the image analysis process of the 1st-5th embodiment demonstrated above and a modification in combination. For example, in the fourth embodiment described above, first, based on the distance from the fluorescent luminescent spot to the closest cell nucleus, the fluorescent luminescent spot determined to show the expression of Ki67 expressed in the cell nucleus is extracted, and the remaining fluorescent luminescent spots are extracted. For the points, the probability that the fluorescent luminescent spots are EGFR and HER2, respectively, is calculated based on the hue of the fluorescent luminescent spot region, and the type of biological material indicated by each fluorescent luminescent spot is determined. To do.

また、本発明で定量対象とする生体物質の種類は、上記実施形態で用いた例に限定されず、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。例えば、血管性腫瘍や血管肉腫の診断においては、CD31やCD34の蛍光染色を行う。また、細胞質に発現するCK7及びCK20の多重染色を行って定量することにより、原発不明腺癌を診断することができる。   In addition, the type of biological material to be quantified in the present invention is not limited to the example used in the above embodiment, and the biological material when acquiring a fluorescent image according to the lesion (cancer) type to be diagnosed If the recognition sites are different, it is possible to provide a doctor with a feature quantity that quantitatively indicates the expression level of the specific protein corresponding to the lesion type. For example, in the diagnosis of vascular tumor or angiosarcoma, fluorescent staining of CD31 or CD34 is performed. Moreover, adenocarcinoma of unknown primary origin can be diagnosed by performing multiple staining of CK7 and CK20 expressed in the cytoplasm and quantifying.

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。
その他、診断支援情報生成システム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 the above description, an example in which an HDD, a semiconductor nonvolatile memory, or the like 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 other computer-readable media, 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.
In addition, the detailed configuration and detailed operation of each device constituting the diagnosis support information generating 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
21 制御部
22 操作部
23 表示部
24 通信I/F
25 記憶部
26 バス
3A ケーブル
100 診断支援情報生成システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A Microscope image acquisition apparatus 2A Image processing apparatus 21 Control part 22 Operation part 23 Display part 24 Communication I / F
25 storage unit 26 bus 3A cable 100 diagnostic support information generation system

Claims (11)

発光特性が互いに異なる複数種類の蛍光物質を用いて複数種類の生体物質をそれぞれ染色した組織標本を撮像した、前記複数種類の生体物質の発現を蛍光輝点で示す蛍光画像、及び前記組織標本を撮像した、細胞又は細胞内器官の形態を表す形態画像を入力する入力手段と、A fluorescence image showing the expression of the plurality of types of biological materials as fluorescent luminescent spots, which is obtained by imaging tissue samples obtained by staining a plurality of types of biological materials using a plurality of types of fluorescent materials having different luminescence characteristics, and the tissue sample An input means for inputting a captured morphological image representing the morphology of a cell or an intracellular organ;
前記形態画像から前記細胞又は細胞内器官の領域を抽出する領域抽出手段と、A region extracting means for extracting a region of the cell or organ from the morphological image;
前記蛍光画像から前記蛍光輝点を抽出する輝点抽出手段と、A bright spot extracting means for extracting the fluorescent bright spot from the fluorescent image;
前記領域及び前記蛍光輝点に基づいて、前記蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定する判定手段と、Based on the region and the fluorescent luminescent spot, determination means for determining the type of biological material represented by the fluorescent luminescent spot;
を備え、With
前記判定手段は、以下の(a)、(b)、及び(c)の少なくとも何れか1つに基づいて、前記蛍光輝点が表す生体物質の種類を判定するThe determination means determines the type of biological material represented by the fluorescent luminescent spot based on at least one of the following (a), (b), and (c):
ことを特徴とする画像処理装置。An image processing apparatus.
(a)前記蛍光輝点と最も近い前記細胞又は細胞内器官の距離(A) The distance of the cell or organ that is closest to the fluorescent luminescent spot
(b)前記蛍光輝点が前記細胞又は細胞内器官に内包されるかどうか(B) Whether or not the fluorescent bright spot is encapsulated in the cell or an intracellular organ
(c)前記蛍光輝点と最も近い前記細胞又は細胞内器官の特徴量(C) Characteristic amount of the cell or organ that is closest to the fluorescent luminescent spot
発光特性が互いに異なる複数種類の蛍光物質を用いて複数種類の特定物質をそれぞれ染色した組織標本を撮像した、前記複数種類の特定物質存在を蛍光輝点で示す蛍光画像、及び前記組織標本を撮像した、細胞又は細胞内器官の形態を表す形態画像を入力する入力手段と、
前記形態画像から前記細胞又は細胞内器官の領域を抽出する領域抽出手段と、
前記蛍光画像から前記蛍光輝点を抽出する輝点抽出手段と、
前記領域及び前記蛍光輝点に基づいて、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する判定手段と、
を備える事を特徴とする画像処理装置。
A fluorescence image showing the presence of the plurality of types of specific substances as fluorescent luminescent spots, and images of tissue samples obtained by staining a plurality of types of specific substances using a plurality of types of fluorescent substances having different emission characteristics, and the tissue samples An input means for inputting a captured morphological image representing the morphology of a cell or an intracellular organ;
A region extracting means for extracting a region of the cell or organ from the morphological image;
A bright spot extracting means for extracting the fluorescent bright spot from the fluorescent image;
Determination means for determining the type of the specific substance represented by the fluorescent luminescent spot based on the region and the fluorescent luminescent spot;
An image processing apparatus comprising:
前記領域が、細胞膜、細胞質、細胞核、又は核小体の領域の何れか1つである
ことを特徴とする請求項に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 2 , wherein the region is any one of a region of a cell membrane, a cytoplasm, a cell nucleus, or a nucleolus.
前記判定手段は、以下の(a)、(b)、及び(c)の少なくとも何れか1つに基づいて、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の画像処理装置。
(a)前記蛍光輝点と最も近い前記細胞又は細胞内器官の距離
(b)前記蛍光輝点が前記細胞又は細胞内器官に内包されるかどうか
(c)前記蛍光輝点と最も近い前記細胞又は細胞内器官の特徴量
Said determination means, the following (a), (b), and based on at least one of (c), claim, wherein the determining the type of the specific substance the representative fluorescent bright spots 2 Or the image processing apparatus of 3 .
(A) Distance between the fluorescent luminescent spot and the cell or organ inside the cell (b) Whether the fluorescent luminescent spot is included in the cell or intracellular organ (c) The cell closest to the fluorescent luminescent spot Or feature quantity of intracellular organ
前記特徴量は面積であることを特徴とする請求項1又は4に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1 or 4, wherein the characteristic amount is the area. 前記判定手段は、前記蛍光輝点の色に基づいて、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する
ことを特徴とする、請求項2〜5の何れか一項に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 2 , wherein the determination unit determines a type of a specific substance represented by the fluorescent luminescent spot based on a color of the fluorescent luminescent spot. .
前記判定手段は、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を、前記複数種類の特定物質のいずれか1つであると判定する
ことを特徴とする請求項2〜6の何れか一項に記載の画像処理装置。
The determination means, the type of a specific substance that fluorescent bright spots represent, according to any one of claims 2-6, characterized in that determining said plurality of types of is any one of a specific substance Image processing apparatus.
前記判定手段は、
前記蛍光輝点が前記複数種類の特定物質のそれぞれを表す確率を算出して、
前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する
ことを特徴とする請求項2〜6の何れか一項に記載の画像処理装置。
The determination means includes
Calculating a probability that the fluorescent luminescent spot represents each of the plurality of types of specific substances ;
The image processing apparatus according to claim 2 , wherein the type of the specific substance represented by the fluorescent bright spot is determined.
前記判定手段により判定された結果に基づいて、前記蛍光輝点から、前記複数種類の特定物質のうち特定の特定物質を表す蛍光輝点を選択する選択手段を備える
ことを特徴とする請求項に記載の画像処理装置。
Based on the result determined by the determination means, wherein the fluorescent bright spots, claim, characterized in that it comprises a selection means for selecting a fluorescent bright spots representing a particular specific substance among the plurality of types of specific substance 7 An image processing apparatus according to 1.
コンピュータを、
発光特性が互いに異なる複数種類の蛍光物質を用いて複数種類の特定物質をそれぞれ染色した組織標本を撮像した、前記複数種類の特定物質存在を蛍光輝点で示す蛍光画像、及び前記組織標本を撮像した、細胞又は細胞内器官の形態を表す形態画像を入力する入力手段、
前記形態画像から前記細胞又は細胞内器官の領域を抽出する領域抽出手段、
前記蛍光画像から前記蛍光輝点を抽出する輝点抽出手段、
前記領域及び前記蛍光輝点に基づいて、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する判定手段、
として機能させるためのプログラム。
Computer
A fluorescence image showing the presence of the plurality of types of specific substances as fluorescent luminescent spots, and images of tissue samples obtained by staining a plurality of types of specific substances using a plurality of types of fluorescent substances having different emission characteristics, and the tissue samples An input means for inputting a captured morphological image representing the morphology of a cell or an intracellular organ;
An area extracting means for extracting an area of the cell or organ from the morphological image;
A bright spot extracting means for extracting the fluorescent bright spot from the fluorescent image;
Determination means for determining the type of the specific substance represented by the fluorescent luminescent spot based on the region and the fluorescent luminescent spot,
Program to function as.
蛍光物質を用いて特定物質を染色した組織標本を撮像した、前記特定物質の存在を蛍光輝点で示す蛍光画像、及び前記組織標本を撮像した、細胞又は細胞内器官の形態を表す形態画像を入力する入力手段と、A tissue image in which a specific substance is stained with a fluorescent substance is imaged, a fluorescence image indicating the presence of the specific substance with a fluorescent bright spot, and a morphological image representing the form of a cell or an intracellular organ is imaged in the tissue specimen. Input means for inputting;
前記形態画像から前記細胞又は細胞内器官の領域を抽出する領域抽出手段と、A region extracting means for extracting a region of the cell or organ from the morphological image;
前記蛍光画像から前記蛍光輝点を抽出する輝点抽出手段と、A bright spot extracting means for extracting the fluorescent bright spot from the fluorescent image;
前記領域及び前記蛍光輝点に基づいて、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する判定手段と、Determination means for determining the type of the specific substance represented by the fluorescent luminescent spot based on the region and the fluorescent luminescent spot;
を備え、With
前記判定手段は、以下の(a)、(b)、及び(c)の少なくとも何れか1つに基づいて、前記蛍光輝点が表す特定物質の種類を判定する事を特徴とする画像処理装置。The determination means determines the type of a specific substance represented by the fluorescent bright spot based on at least one of the following (a), (b), and (c): .
(a)前記蛍光輝点と最も近い前記細胞又は細胞内器官の距離(A) The distance of the cell or organ that is closest to the fluorescent luminescent spot
(b)前記蛍光輝点が前記細胞又は細胞内器官に内包されるかどうか(B) Whether or not the fluorescent bright spot is encapsulated in the cell or an intracellular organ
(c)前記蛍光輝点と最も近い前記細胞又は細胞内器官の特徴量(C) Characteristic amount of the cell or organ that is closest to the fluorescent luminescent spot
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