JP6621394B2 - 病理診断のための画像解析装置 - Google Patents

Description

本発明は、病理標本の画像を解析する病理診断のための画像解析装置に関するものである。

従来、病理医は染色を行った病理組織スライドを顕微鏡で観察し、観察結果から得られる形態学的な情報をもとに病理組織診断を行っている。この際にまず低倍率の対物レンズを通して病理組織スライドを観察して注目すべき領域を定め、注目すべき領域を高倍率の対物レンズを通して拡大して観察して病理組織診断を行っている。また近年は、病理組織スライドを病理組織画像として撮影し、撮影した病理組織画像をもとに病理組織診断を行うケースが増加している（例えば、特許文献１参照）。

また厚生労働省による「平成２７年１月１日施行の指定難病」における好酸球性副鼻腔炎の診断基準（研究班作成）では、Ｂ．検査所見として鼻茸生検において３視野について好酸球数を求めることとなっている。即ち、拡大して撮影した画像のうち、３つの画像を選択し各画像について好酸球数を求めることとなっている。そして臨床的な好酸球性副鼻腔炎の診断基準としてのＪＥＳＲＥＣスコアが合計１１点以上を示し、鼻茸組織中好酸球数（４００倍視野の３つの画像における好酸球数の平均）が７０個以上存在した場合を好酸球性副鼻腔炎の確定診断としている（非特許文献１参照）。

特開２００９−１７５０４０号公報

難病情報センター「好酸球性副鼻腔炎」 （http://www.mhlw.go.jp/stf/seisakunitsuite/bunya/0000085261.html)

上述のように病理医が好酸球性副鼻腔炎の診断を行なう場合に、３つの４００倍視野の拡大画像を用いて好酸球数を求めているが、何れの画像を用いて好酸球数を求めるかは病理医の主観に頼らざるを得なかった。そのため病理医が選択した拡大画像によっては、病理診断の結果が異なる可能性があるという問題があった。

本発明の目的は、病理診断を行う際に客観的な情報を提供し、病理診断の質的向上を図る病理診断のための画像解析装置を提供することである。

この発明の病理診断のための画像解析装置は、特定の染色方法により染色した病理標本全体を、病理医が病理診断に用いる視野である高倍視野により撮影した単位画像ごとの画像を記憶する画像記憶部と、前記単位画像の中の全体に病理組織画像が存在する解析対象単位画像のそれぞれについて、前記特定の染色方法により染色された特定細胞の数が第１閾値を超えているか否かの判定を行い、前記第１閾値を超えている前記解析対象単位画像をホットスポットとして選定する第１選定部と、前記単位画像の中の一部に前記病理組織画像が存在する前記解析対象単位画像のそれぞれについて、前記特定の染色方法により染色された前記特定細胞の数が、前記解析対象単位画像内における前記病理組織画像の存在割合に応じて定められた第２閾値を超えているか否かの判定を行い、前記第２閾値を超えている前記解析対象単位画像をホットスポットとして選定する第２選定部と、前記解析対象単位画像の数と、前記第１選定部により選定された前記ホットスポットの数と前記第２選定部により選定された前記ホットスポットの数の合計数との比を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記比の値を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

またこの発明の病理診断のための画像解析装置は、前記画像記憶部が前記病理標本の全体を前記高倍視野により前記単位画像ごとに撮影した画像を記憶することを特徴とする。

またこの発明の病理診断のための画像解析装置は、前記画像記憶部は、前記病理標本の全体を、前記高倍視野よりも広い視野である低倍率視野により撮影した画像を前記高倍視野の前記単位画像ごとに分割して記憶することを特徴とする。

またこの発明の病理診断のための画像解析装置は、前記特定細胞が炎症細胞または腫瘍細胞であることを特徴とする。

またこの発明の病理診断のための画像解析装置は、前記炎症細胞は好酸球細胞であり、前記特定の染色方法はハンセル染色であることを特徴とする。

またこの発明の病理診断のための画像解析装置は、前記腫瘍細胞は、好塩基球細胞であり、前記特定の染色方法はトルイジンブルー染色であることを特徴とする。

本発明によれば、病理診断を行う際に客観的な情報を提供し、病理診断の質的向上を図ることができる。

実施の形態に係る病理診断のための画像解析装置を示すブロック図である。 実施の形態に係る画像解析処理を示すフローチャートである。 実施の形態に係る鼻茸病変のホールスライドイメージを示す図である。 実施の形態に係る鼻茸病変のホールスライドイメージを単位画像に分割した状態を示す図である。 実施の形態に係る鼻茸病変の単位画像において炎症細胞をマーキングした図である。 実施の形態に係る鼻茸病変の単位画像におけるホットスポットを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る病理診断のための画像解析装置について説明する。本実施の形態においては、病理医が高倍視野（４００倍視野）の拡大画像を用いて炎症細胞である好酸球細胞の数を求めて好酸球性副鼻腔炎の診断を行なう場合を例に説明を行う。なお診断に用いる４００倍視野の画像とは、４０倍の対物レンズと１０倍の接眼レンズを用いた顕微鏡を介して病理組織スライドを病理組織画像として撮影した画像、または１０倍の対物レンズと１０倍の接眼レンズを用いた顕微鏡を介して病理組織スライドを病理組織画像として撮影した低倍視野（１００倍視野）の画像を拡大して４００倍視野の画像としたものである。

図１は実施の形態に係る病理診断のための画像解析装置を示すブロック図である。図１に示すように病理診断のための画像解析装置２は、装置の各部を統括的に制御する制御部４を備えている。制御部４には、ハンセル染色を行った病理組織スライドの病理標本全体を撮影した単位画像ごとの４００倍視野の画像を記憶する画像記憶部６が接続されている。ここで４００倍視野の単位画像ごとの画像は、ホールスライドイメージ装置により自動ステージの移動に同期させて１００倍視野のラインセンサーにより病理標本全体を撮影した画像を拡大して４００倍視野の単位画像ごとに分割した画像、またはホールスライドイメージ装置により自動ステージの移動に同期させて４００倍視野の静止画カメラにより単位画像ごとに病理標本全体を分割して撮影した画像の何れであってもよい。即ち鼻茸病変の病理組織スライドを用いて病理組織の全体を１００倍視野のラインセンサーにより撮影した鼻茸病変のホールスライドイメージ（図３参照）を、図４に示すように単位画像（図４に示す格子線で分割されている各領域ごとの画像）に分割し、単位画像を拡大して４００倍視野の画像としたもの、または図４に示す単位画像のそれぞれを４００倍視野の画像として撮影したもののいずれであってもよい。

また制御部４には、マウスやキーボード等を備える操作部８、病理組織のホールスライドイメージや単位画像等を表示する表示部１０が接続されている。

次に、本発明の実施の形態に係る病理診断のための画像解析装置による画像解析処理について説明する。病理診断のための画像解析装置２の制御部４は、操作部８から画像解析処理の開始指示を受け付けることにより画像解析処理を開始する。即ち制御部４は、画像記憶部６から最初の単位画像を読み出し（ステップＳ１０）、単位画像中に病理組織画像が存在するか否かを判断する（ステップＳ１１）。ここで病理組織画像が存在しない場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、次の単位画像を読み出す。画像記憶部６から読み出した単位画像中に病理組織画像が存在する場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）解析対象単位画像数Ｘを＋１する（ステップＳ１２）。

次に解析対象単位画像中に存在する好酸球細胞をマーキングする（ステップＳ１３）。即ちハンセル染色液は、メチレン青、エオジンＹ、メチルアルコールで構成されており、好酸球細胞はエオジンＹにより赤色に染色されているため、赤色に染色されている領域を画像処理により順次マーキングする。なお図５は、解析対象単位画像中の好酸球細胞をマーキングした状態を示す図であり、図中の円内に示す画像の一部の拡大画像において、マーキングをｘで示している。そして好酸球細胞の数をカウントする（ステップＳ１４）。なお、ハンセル染色は、ＨＥ染色と異なり好酸球細胞が赤色に染まり、赤血球が橙色に染まるため画像解析法による好酸球細胞の抽出に適している。

次に解析対象単位画像の全体に病理組織画像が存在するか否かを判別する（ステップＳ１５）。ここで解析対象単位画像の全体に病理組織画像が存在する場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、好酸球細胞の数が閾値である７０個以上であるか否かを判別し（ステップＳ１７）、好酸球細胞の数が７０個以上の場合には（ステップＳ１７：ＹＥＳ）ホットスポット数Ｙを＋１する（ステップＳ１８）。次に全ての単位画像の読み出しが終了しているか否かを判別し（ステップＳ１９）、全ての単位画像の読み出しが終了していない場合には（ステップＳ１９：ＮＯ）、ステップＳ１に戻り次の単位画像を読み出す。

ステップＳ１５において、解析対象単位画像の全体に病理組織画像が存在しない、即ち解析対象単位画像の一部に病理組織画像が存在すると判別された場合には（ステップＳ１５：ＮＯ）、好酸球細胞の数が解析対象単位画像内における病理組織画像の存在割合に応じた数存在するか否かを判別する（ステップＳ１６）。例えば解析対象単位画像の８０％の領域に病理組織画像が存在する場合には、好酸球細胞の数が５６個以上であるか否かを判別し、解析対象単位画像の６０％の領域に病理組織画像が存在する場合には、好酸球細胞の数が４２個以上であるか否かを判別し、解析対象単位画像の４０％の領域に病理組織画像が存在する場合には、好酸球細胞の数が２８個以上であるか否かを判別し、解析対象単位画像の２０％の領域に病理組織画像が存在する場合には、好酸球細胞の数が１４個以上であるか否かを判別する。

好酸球細胞の数が解析対象単位画像内における病理組織画像の存在割合に応じた値以上存在すると判別された場合には（ステップＳ１６：ＹＥＳ）ホットスポット数Ｙを＋１する（ステップＳ１８）。次に全ての単位画像の読み出しが終了しているか否かを判別し（ステップＳ１９）、全ての単位画像の読み出しが終了していない場合には（ステップＳ１９：ＮＯ）、ステップＳ１に戻り次の単位画像を読み出す。

ステップＳ１６において、好酸球細胞の数が解析対象単位画像内における病理組織画像の存在割合に応じた値以上存在しないと判別された場合には（ステップＳ１６：ＮＯ）、全ての単位画像の読み出しが終了しているか否かを判別し（ステップＳ１９）、全ての単位画像の読み出しが終了していない場合には（ステップＳ１９：ＮＯ）、ステップＳ１に戻り次の単位画像を読み出す。

全ての単位画像の読み出しが終了したと判別された場合には（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、解析対象単位画像数に対するホットスポット数の割合Ｙ／Ｘを算出し（ステップＳ２０）、表示部１０にＹ／Ｘの算出結果を表示する（ステップＳ２１）。例えば図４に示すように単位画像中に病理組織画像が存在する解析対象単位画像数Ｘが９５であり、ホットスポット数（図４において太実線で囲った解析対象単位画像）Ｙが１４の場合には、Ｙ／Ｘとして１４．７％の表示がされる。

本実施の形態によれば、病理標本全体の画像を単位画像に分割し、解析対象単位画像の全てを対象として画像解析を行い、ホットスポットの数と解析対象単位画像の数の比を出力するため、病理医等の観察者が診断の際に客観的な情報として用いることができる。即ちホットスポットの数の割合が、ある値以上（例えば５０％以上）であれば、当該疾患の好酸球浸潤が陽性である等、客観的な疾患診断基準として用いることができる。

また難病は人口当たりの発生頻度が低く病理医にとっても遭遇する機会が少ない疾患であることから、顕微鏡による病理診断では明確な判断基準が必要となるが、全ての解析対象単位画像を対象とした画像解析を行うことにより、客観的な判断基準を提供することができる。

なお上述の実施の形態においては、特定細胞として炎症細胞である好酸球細胞をハンセル染色により染色した画像を用いて画像解析処理を行っているが、特定細胞として腫瘍細胞である好塩基球細胞をトルイジンブルー染色により染色した画像を用いて画像解析処理を行う等、特定細胞を染色可能な染色法により染めた画像を用いて画像解析処理を行うようにしてもよい。

２…病理診断のための画像解析装置、４…制御部、６…画像記憶部、８…操作部、１０…表示部

Claims (6)

1. 特定の染色方法により染色した病理標本全体を、病理医が病理診断に用いる視野である高倍視野により撮影した単位画像ごとの画像を記憶する画像記憶部と、
   前記単位画像の中の全体に病理組織画像が存在する解析対象単位画像のそれぞれについて、前記特定の染色方法により染色された特定細胞の数が第１閾値を超えているか否かの判定を行い、前記第１閾値を超えている前記解析対象単位画像をホットスポットとして選定する第１選定部と、
   前記単位画像の中の一部に前記病理組織画像が存在する前記解析対象単位画像のそれぞれについて、前記特定の染色方法により染色された前記特定細胞の数が、前記解析対象単位画像内における前記病理組織画像の存在割合に応じて定められた第２閾値を超えているか否かの判定を行い、前記第２閾値を超えている前記解析対象単位画像をホットスポットとして選定する第２選定部と、
   前記解析対象単位画像の数と、前記第１選定部により選定された前記ホットスポットの数と前記第２選定部により選定された前記ホットスポットの数の合計数との比を算出する算出部と、
   前記算出部により算出された前記比の値を出力する出力部と、
   を備えることを特徴とする病理診断のための画像解析装置。
2. 前記画像記憶部は、前記病理標本の全体を前記高倍視野により前記単位画像ごとに撮影した画像を記憶することを特徴とする請求項１記載の病理診断のための画像解析装置。
3. 前記画像記憶部は、前記病理標本の全体を、前記高倍視野よりも広い視野である低倍率視野により撮影した画像を前記高倍視野の前記単位画像ごとに分割して記憶することを特徴とする請求項１記載の病理診断のための画像解析装置。
4. 前記特定細胞は、炎症細胞または腫瘍細胞であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の病理診断のための画像解析装置。
5. 前記炎症細胞は好酸球細胞であり、前記特定の染色方法はハンセル染色であることを特徴とする請求項４記載の病理診断のための画像解析装置。
6. 前記腫瘍細胞は、好塩基球細胞であり、前記特定の染色方法はトルイジンブルー染色であることを特徴とする請求項４記載の病理診断のための画像解析装置。