JP6686779B2 - 測定方法、測定プログラム及びその測定プログラムを備えた測定システム - Google Patents

Description

本発明は、測定対象の液体（以下、検体）中に含まれている発光若しくは蛍光物質から発生した光又は測定対象の液体中に含まれている放射線を測定する測定方法、その測定方法を実施する測定プログラム及びその測定プログラムを備えた測定システムに関する。

例えば、放射能測定システムは、核医学診断（ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴなど）における定量解析で用いられ、特に小動物、例えばマウスやラットなどの動脈血中の放射能濃度の測定に用いられている。

例えば、マウスの体内へ放射性薬剤を投与した後、血液を時系列に採取し円板形状の検体容器に配列された複数の微小な流路に滴下して収容するとともに、検体容器を回転させて、血漿分離した血漿及び血球に含まれている放射線（例えばβ線やγ線など）をそれぞれ測定する（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、測定対象の血液を検体容器に設けられた微小な流路に収容し、検体容器を高速で回転させて血液を遠心分離し、血液を血漿と血球に分離する。その後、検体容器全体を光スキャナ等の撮像装置によって撮像し、その撮像データ（以下、スキャナ画像という。）を取得する。

検体容器のスキャナ画像をソフトウェアで読み込んで、流路領域、流路内の血液が分離した血漿と気体との境界、及び血漿と血球との境界を、ＣＰＵ（中央演算処理装置）によるアルゴリズムにより検出する。この境界線の位置と検体容器の設計情報から、遠心分離された血漿部分と血球部分の体積をそれぞれ算出することができる。

血中の放射能濃度を測定する場合は、光スキャナで撮像した検体容器の各流路のスキャナ画像とイメージング検体容器で得られた計数情報であるβ＋線の分布像（以下、ＩＰ画像という。）とを重ね合わせる重畳処理を行ない、β＋線のＩＰ画像上で、遠心分離された血漿領域及び血球領域と重なる部分のβ＋線の計数情報から、単位体積当たりの血中放射能濃度を求める。

すなわち、検体容器のスキャナ画像中の血漿部分とβ＋線のＩＰ画像中の血漿部分、検体容器のスキャナ画像中の血球部分とβ＋線のＩＰ画像中の血球部分をそれぞれ対応づけることにより、各部の計数を各部の体積で除算して、それぞれの血中放射能濃度を測定する。

ＷＯ２００９−０９３３０６

検体容器のスキャナ画像を撮像するときには、通常、検体容器を固定冶具に載せてその向きを固定した状態で固定冶具ごと撮像する。しかし、スキャナ画像を撮像する際にスキャナの押さえ板や手などが触れて固定治具が動いてしまい、検体容器の位置が本来固定されるべき位置からずれることがある。その結果、検体容器の位置がずれた状態のスキャナ画像が撮像されることとなる。検体容器に設けられた流路は微小なため、検体容器が本来の位置からわずかにずれているだけでも影響が大きく、その影響は検体容器の外周付近で特に大きくなる。

また、スキャナ画像を撮像するためのスキャナによっては、検体容器が伸びたり縮んだりして撮像されることがある。そうすると、検体容器のスキャナ画像がいびつに歪んでしまい、検体容器本来の像とは異なるスキャナ画像が取得されることとなる。検体容器のスキャナ画像に歪みが生じると、スキャナ画像とＩＰ画像の検体容器の全体の寸法が一致しないため、スキャナ画像中の各部（血漿・血球）とＩＰ画像中の各部（血漿・血球）とが正確に対応づけられなくなり、各部の血中放射能濃度を精度よく求めることができなかった。

そこで、本発明は、検体容器のスキャナ画像にずれや歪みが生じても、その影響を小さくして光又は放射線の情報を正確に算出することができるようにすることを目的とするものである。

本発明に係る測定方法は、
検体を収容する流路を備えた検体容器を撮像して得られたスキャナ画像、及び前記検体容器内の検体からの光若しくは放射線の画像を撮像して得られたＩＰ画像を取り込む画像取込みステップと、
前記スキャナ画像中における前記流路内の検体部分の領域を検出する領域検出ステップと、
前記領域検出ステップで検出した検体部分の長さ情報を取得する長さ情報取得ステップと、
前記長さ情報ステップで取得した前記検体部分の長さ情報を前記検体容器の設計情報に適用して補正後スキャナ画像を取得する補正後スキャナ画像取得ステップと、
前記補正後スキャナ画像と前記ＩＰ画像とを重ね合わせる重畳ステップと、
前記重畳ステップで重ね合わせた重畳画像に基づいて、前記検体部分からの光量又は放射線量を求める算出ステップと、を備えている。

ここで、スキャナ画像に歪みが生じている場合、そのまま検体部分の長さ情報を取得すると正確な長さ情報が得られない虞がある。そこで、本発明の測定方法では、前記画像取込みステップの後で前記長さ情報取得ステップの前に、前記画像取込みステップで取り込まれた前記スキャナ画像の歪みを、前記スキャナ画像の設計情報に基づいて補正する歪み補正ステップをさらに備えていてもよい。そうすれば、検体部分の長さ情報をより正確に取得できるようになる。

また、スキャナ画像に検体容器のずれが生じている場合にも、そのまま検体部分の長さ情報を取得すると正確な長さ情報が得られない虞がある。そこで、本発明の測定方法では、前記画像取込みステップの後で前記長さ情報取得ステップの前に、前記画像取込みステップで取り込まれた前記スキャナ画像の傾きを、前記スキャナ画像の設計情報に基づいて補正する傾き補正ステップをさらに備えていてもよい。そうすれば、検体部分の長さ情報をより正確に取得できるようになる。

また、ＩＰ画像を撮像する装置によっては、ＩＰ画像にずれや歪みが生じることも考えられる。そこで、本発明の測定方法では、前記重畳ステップの後で前記算出ステップの前に、前記ＩＰ画像に重ね合わされた前記補正後スキャナ画像の大きさ、形状又は傾きを前記ＩＰ画像に合わせて調整する調整ステップをさらに備えていてもよい。そうすれば、補正後スキャナ画像における流路とＩＰ画像における流路とをより正確に対応付けることができ、検体部分からの光量又は放射線量をより正確に求めることができるようになる。

本発明に係る測定プログラムは、コンピュータ上で実行されることにより上記測定方法を実施するものである。

本発明に係る測定システムは、上記測定プログラムを実行するコンピュータを備えたものである。

本発明の測定方法では、スキャナ画像中における流路内の検体部分の領域を検出した後、検出した検体部分の長さ情報を取得し、取得した検体部分の長さ情報を検体容器の設計情報に適用して補正後スキャナ画像を取得し、その補正後スキャナ画像とＩＰ画像とを重ね合わせるように構成されているので、スキャナ画像の歪みや傾き（ずれ）による影響が小さくなる。これにより、スキャナ画像における検体部分とＩＰ画像における検体部分とをより正確に対応付けることができるようになり、検体部分からの光量又は放射線量をより正確に求めることができる。

本発明の測定プログラムは、コンピュータで実行されたときに上記測定方法を実施するように構成されているので、スキャナ画像における検体部分とＩＰ画像における検体部分との対応付けを正確に行なうことができ、検体部分からの光量又は放射線量をより正確に求めることができる。

本発明の測定システムは、上記測定プログラムを実行するコンピュータを備えているので、スキャナ画像における検体部分とＩＰ画像における各検体部分との対応付けを正確に行なうことができ、検体部分からの光量又は放射線量をより正確に求めることができる。

測定システムの一実施例を示すブロック図である。 同実施例における測定方法を説明するフローチャートである。 同実施例で用いられる検体容器の平面図である。 同検体容器の１つの分離流路部分のスキャナ画像である。 同スキャナ画像において取得される長さ情報を説明するための概念図である。 スキャナ画像から取得された長さ情報を設計情報に適用した状態を示す図である。 重畳画像の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の測定方法、測定プログラム及び測定システムの一実施例について説明する。

この実施例の測定方法、測定プログラム及び測定システムは、検体を遠心分離するための検体容器のスキャナ画像とＩＰ画像に基づいて、遠心分離された各検体部分からの光量又は放射線量を求めるものである。

まず、検体容器について説明すると、図３に示されているように、検体容器４０は円板形状を有し、その内部に複数の遠心分離用の流路４２が設けられている。各流路４２は、その長手方向が半径方向を向くように配置されたＵ字型の流路であり、両端が検体容器４０の中心側に配置されている。各流路４２の一端に検体注入用の孔４４、他端に空気抜き用の孔４６が設けられている。孔４４に検体が滴下されると、毛管現象によってその検体が流路４２内に導入されるようになっている。

各流路４２に検体が導入された状態で、検体容器４０を遠心分離機にかけると、検体容器４０が回転させられ、各流路４２の検体が遠心分離される。検体が血液の場合、遠心分離によって各流路４２の検体は、図４に示されているように、血漿部分と血球部分に分離される。このように、各流路４２内の検体が遠心分離された状態の検体容器４０のスキャナ画像とＩＰ画像を取得し、それらの画像における各流路４２の位置関係を対応付けることで、各流路４２内において遠心分離された各検体部分からの光量又は放射線量を測定する。

図１は、測定方法を実施するための測定プログラムを実行する測定システムの構成の一例を示すブロック図である。

この実施例の測定システムは、測定プログラムを実行する演算処理装置２を備えている。演算処理装置２には、スキャナ画像取得装置４により取得された検体容器４０のスキャナ画像のデータ、及びＩＰ画像取得装置６により取得された検体容器４０のＩＰ画像のデータが入力される。また、演算処理装置２は、例えば液晶ディスプレイなどによって構成される表示装置８と、例えばキーボードやマウスなどによって構成される入力装置１０が接続されている。オペレータは入力装置１０を介して必要な情報を演算処理装置２に入力する。

スキャナ画像取得装置４は、遠心分離された血漿部分と血球部分を、検体容器４０及びそれを支持する固定治具ごと撮像するものである。スキャナ画像取得装置４は、例えばフラットヘッドスキャナによって構成され、検体容器４０に対して光源から光を照射して検体容器４０の平面像を撮像する。検体容器４０の各流路４２において遠心分離された血漿部分と血球部分は、吸光度の相違によって濃淡差となってスキャナ画像中に現れるため、スキャナ画像において、目視上もソフトウェア上も容易に識別することができる。後述するが、演算処理部２には、スキャナ画像中で各流路４２の血漿部分と血球部分をその濃淡差により検出する検体部分検出部２０が設けられている。

上記のように、スキャナ画像取得装置４は、検体容器４０を所定位置で固定する固定治具を備えているが、フラットヘッドスキャナの読取センサをスキャン走査方向に移動させる際の移動精度が低い場合には、スキャナ画像が伸びたり縮んだりして歪みが生じる可能性がある。

また、スキャナ画像取得装置４で検体容器４０を撮像する際に、固定治具に押さえ板や手などが触れて固定治具ごと検体容器４０の位置がずれてしまう場合があり、取得されたスキャナ画像中で検体容器４０の像が傾いている可能性がある。その結果、スキャナ画像とＩＰ画像を重ね合わせて重畳表示したとしても、重畳処理されるスキャナ画像とＩＰ画像との間にズレが生じて、スキャナ画像中の各部（血漿・血球）とＩＰ画像中の各部（血漿・血球）とが正確に対応付けられず、各部の血中放射能濃度が正確な値を示さない可能性がある。

そこで、この実施例で実施される測定方法では、アルゴリズムで抽出された抽出結果として、検体容器４０のＵ字流路に関する画像の輪郭を強調して輪郭強調画像を出力して、輪郭が強調された輪郭強調画像及び検体容器４０の設計情報（本実施例では検体容器４０のＵ字流路４２の外側の輪郭）に基づいて、画像中の容器位置とその容器内の各部（血漿・血球）の位置と長さを検出する。そして検出した検体容器４０内の各流路４２における各検体部分（血漿部分と血球部分）の位置と長さを既知である設計情報に反映し、歪みや傾きの影響のない検体容器４０の各流路４２内における各検体部分のイメージ（補正後スキャナ画像）を作成し、そのイメージに基づいて各検体部分の血中放射能濃度を算出する。

演算処理装置２は、上記の測定方法を実行するための測定プログラムを構成する機能として、スキャナ画像読取部１２、ＩＰ画像読取部１４、歪み補正部１６、傾き補正部１８、検体部分検出部２０、長さ情報取得部２２、長さ情報適用部２４、重畳処理部２６、画像表示部２８、算出処理部２０及び設計情報記憶部３２を備えている。演算処理装置２は、専用のコンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータにより実現される。

スキャナ画像読取部１２は、スキャナ画像取得装置４で取得されたスキャナ画像を読み取る機能であり、ＩＰ画像読取部１４は、ＩＰ画像取得装置で取得されたＩＰ画像を読み取る機能である。

歪み補正部１６は、スキャナ画像読取部１２が読み取ったスキャナ画像を補正する機能である。スキャナ画像の歪み補正は、スキャナ画像の情報（例えば縦幅と横幅の寸法）と予め用意され設計情報記憶部３２に記憶されている検体容器４０の設計情報とを比較し、スキャナ画像が設計情報に近づくように、例えばスキャナ画像の縦横比を変更することによって行なう。

なお、この歪み補正機能は必須の機能ではなく、歪み補正部１６が設けられていなくてもよい。また、歪み補正部１６は、スキャナ画像の情報と設計情報とを比較してスキャナ画像の歪みを自動的に検知してスキャナ画像の歪み補正を自動的に行なうようになっていてもよいが、スキャナ画像と設計情報を表示装置８に表示し、その表示に基づいてオペレータがスキャナ画像の歪みを手動で補正するようになっていてもよい。

傾き補正部１８は、スキャナ画像読取部１２が読み取ったスキャナ画像の傾き（回転方向のずれ）を補正する機能である。スキャナ画像の傾き補正は、スキャナ画像中の検体容器４０の所定の位置が設計情報とずれている場合に、そのずれを解消するようにスキャナ画像をいずれかの方向へ回転させることによって行なう。

なお、この傾き補正機能は必須の機能ではなく、傾き補正部１８が設けられていなくてもよい。また、傾き補正部１８は、スキャナ画像の情報と設計情報とを比較してスキャナ画像の傾きを自動的に検知してスキャナ画像の傾き補正を自動的に行なうようになっていてもよいが、スキャナ画像と設計情報を表示装置８に表示し、その表示に基づいてオペレータがスキャナ画像の傾きを手動で補正するようになっていてもよい。

検体部分検出部２０は、スキャナ画像２０上の各流路４２において遠心分離された各検体部分（血漿部分と血球部分）を、その濃淡差により検出する機能である。

なお、検体部分検出部２０は、必ずしも各検体部分の境界部分の位置を自動的に検出するように構成されている必要はなく、オペレータが表示装置８に表示されたスキャナ画像上で各検体部分の境界部分を指定するように構成されていてもよい。

また、検体部分検出部２０は、各流路４２の各検体部分を自動的に検出した後で、各検体部分が自動的に検出された状態のスキャナ画像を表示装置８に表示し、表示されたスキャナ画像中の各検体部分の境界部分の位置を、オペレータが任意の位置に修正することができるように構成されていてもよい。

長さ情報取得部２２は、検体部分検出部２０により検出された各検体部分の長さ情報を取得する機能である。この実施例では、各検体部分の長さ情報として、図５に示されているように、Ｕ字型の流路４２の一端側の所定位置から空気層と血漿部分との境界部分までの長さａ１、一端側の所定位置から血漿部分と境界部分の境界部分までの長さｂ１、他端側の所定位置から空気層と血漿部分との境界部分までの長さａ２、一端側の所定位置から血漿部分と境界部分の境界部分までの長さｂ２を取得する。

長さ情報適用部２４は、長さ情報取得部２２により取得された各検体部分の長さ情報ａ１、ａ２、ｂ１及びｂ２を、設計情報記憶部３２に記憶されている検体容器４０の設計情報に適用する。各流路４２の設計情報に長さ情報ａ１、ａ２、ｂ１及びｂ２を適用することにより、図６に示されているような、各流路４２の設計画像に血漿部分と血球部分が示されたイメージが得られる。このイメージを「補正後スキャナ画像」と称する。

重畳処理部２６は、長さ情報適用部２４により得られた補正後スキャナ画像をＩＰ画像取得装置６により取得されたＩＰ画像と重ね合わせる重畳処理を実行する機能である。この重畳処理では、歪みや傾きのない設計情報に基づいた検体容器４０内の各流路４２における各検体部分の位置及び長さと、ＩＰ画像内の各流路４２とを重ね合わせる。これにより、図７に示されるような重畳画像が得られる。

画像表示部２８は、スキャナ画像読取部１２が読み取ったスキャナ画像、ＩＰ画像読取部１４が読み取ったＩＰ画像、検体部分検出部２０により各流路４２の検体部分が検出された後の画像（例えば、各検体部分の輪郭が強調されたスキャナ画像）及び重畳処理部により重畳処理された重畳画像などの画像を表示装置８に表示する機能である。

算出処理部３０は、重畳画像に基づいて所定の算出処理を行なう機能である。重畳処理により得られた重畳画像では、補正後スキャナ画像中の各流路４２の各検体部分の位置及び長さとＩＰ画像中の各流路４２とが正確に対応付けられている。算出処理部３０は、補正後スキャナ画像中の血漿部分に対応付けられたＩＰ画像中のβ＋線の計数を、設計情報に基づいた血漿部分の体積で除算して、血漿の血中放射能濃度を算出する。さらに、算出処理部３０は、血球部分に対応付けられたＩＰ画像中のβ＋線の計数を、設計情報に基づいた血球部分の体積で除算して、血球の血中放射能濃度を算出する。

設計情報記憶部３２は、検体容器４０の寸法の設計値や各流路の位置や寸法の設計値を記憶する機能である。

ＩＰ画像に歪みや傾きがない場合、補正後スキャナ画像の各流路の位置とＩＰ画像の各流路の位置とが正確に一致するため、算出処理部３０によって各流路４２の各検体部分からの光量や放射線量を正確に算出することができる。

しかし、ＩＰ画像に歪みや傾きが生じている場合もあり得る。その場合、演算処理装置２が、補正後スキャナ画像の寸法や傾きをＩＰ画像に合わせて調整することができる機能を有することが好ましい。演算処理装置２にそのような機能をもたせるために、歪み補正部１６を、補正後スキャナ画像の寸法を自動的に又はオペレータが手動で調整することができるように構成し、傾き補正部１８を、補正後スキャナ画像の傾きを自動的に又はオペレータが手動で調整することができるように構成してもよい。

以上において説明した演算処理装置２の機能により実行される測定方法を、図１とともに図２のフローチャートを用いて説明する。

まず、スキャナ画像とＩＰ画像を演算処理装置２に取り込む（画像取込みステップ：ステップＳ１及びＳ３）。取り込まれたスキャナ画像とＩＰ画像は表示装置８に表示される（ステップＳ２及びＳ４）。必須のステップではないが、スキャナ画像の歪み補正を行なう場合（ステップＳ５）、歪み補正を実施し（歪み補正ステップ：ステップＳ６）、スキャナ画像の傾き補正を行なう場合（ステップＳ７）、傾き補正を実施する（傾き補正ステップ：ステップＳ８）。

スキャナ画像の各流路４２の各検体部分が存在している領域を自動的に又はオペレータの手動により検出する（検体部分検出ステップ：ステップＳ９）。各検体部分の領域を検出した後、その検出結果に基づいて各検体部分の長さ情報（例えばａ１、ａ２、ｂ１及びｂ２（図５参照））を取得する（長さ情報取得ステップ：ステップＳ１０）。

取得した長さ情報を、検体容器４２の設計情報に適用し、補正後スキャナ画像を取得する（補正後スキャナ画像取得ステップ：ステップＳ１１）。取得した補正後スキャナ画像とＩＰ画像とを重ね合わせる重畳処理を実行し、重畳画像を取得する（重畳ステップ：ステップＳ１２）。必須ではないが、重畳画像が表示装置８に表示され（ステップＳ１３）、必要に応じて補正後スキャナ画像の歪みや傾きを調整する（調整ステップ）。重畳画像に基づいて、各流路４２の各検体部分（血漿部分と血球部分）の放射能濃度を算出する（ステップＳ１４）。

以上において説明した実施例におけるスキャナ画像として、フラットヘッドスキャナにより取得されたスキャナ画像を用いているが、検体の形態情報を有するスキャナ画像であればいかなる画像であってもよく、例えば安価なディジタルカメラ等で撮像された画像であってもよい。そのような画像であっても、例えば画像中の検体容器４０の輪郭を強調して輪郭強調画像を出力し、検体容器４０の設計情報に合わせて当該輪郭強調画像を拡大又は縮小してスキャナ画像として用いてもよい。

２ 演算処理装置
４ スキャナ画像取得装置
６ ＩＰ画像取得装置
８ 表示装置
１０ 入力装置
１２ スキャナ画像読取部
１４ ＩＰ画像読取部
１６ 歪み補正部
１８ 傾き補正部
２０ 検体部分検出部
２２ 長さ情報取得部
２４ 長さ情報適用部
２６ 重畳処理部
２８ 画像表示部
３０ 算出処理部
３２ 設計情報記憶部
４０ 検体容器
４２ 流路
４４，４６ 孔

Claims (5)

1. 検体を収容する流路を備えた検体容器を撮像して得られたスキャナ画像、及び前記検体容器内の検体からの光若しくは放射線の画像を撮像して得られたＩＰ画像を取り込む画像取込みステップと、
   前記スキャナ画像中における前記流路内の検体部分の領域を検出する領域検出ステップと、
   前記領域検出ステップで検出した検体部分の長さ情報を取得する長さ情報取得ステップと、
   前記長さ情報ステップで取得した前記検体部分の長さ情報を前記検体容器の設計情報に適用して補正後スキャナ画像を取得する補正後スキャナ画像取得ステップと、
   前記補正後スキャナ画像と前記ＩＰ画像とを重ね合わせる重畳ステップと、
   前記重畳ステップで重ね合わせた重畳画像に基づいて、前記検体部分からの光量又は放射線量を求める算出ステップと、を備え、
   前記画像取込みステップの後で前記長さ情報取得ステップの前に、前記画像取込みステップで取り込まれた前記スキャナ画像の歪みを、前記スキャナ画像の設計情報に基づいて補正する歪み補正ステップを備えている、測定方法。
2. 検体を収容する流路を備えた検体容器を撮像して得られたスキャナ画像、及び前記検体容器内の検体からの光若しくは放射線の画像を撮像して得られたＩＰ画像を取り込む画像取込みステップと、
   前記スキャナ画像中における前記流路内の検体部分の領域を検出する領域検出ステップと、
   前記領域検出ステップで検出した検体部分の長さ情報を取得する長さ情報取得ステップと、
   前記長さ情報ステップで取得した前記検体部分の長さ情報を前記検体容器の設計情報に適用して補正後スキャナ画像を取得する補正後スキャナ画像取得ステップと、
   前記補正後スキャナ画像と前記ＩＰ画像とを重ね合わせる重畳ステップと、
   前記重畳ステップで重ね合わせた重畳画像に基づいて、前記検体部分からの光量又は放射線量を求める算出ステップと、を備え、
   前記画像取込みステップの後で前記長さ情報取得ステップの前に、前記画像取込みステップで取り込まれた前記スキャナ画像の傾きを、前記スキャナ画像の設計情報に基づいて補正する傾き補正ステップを備えている、測定方法。
3. 前記重畳ステップの後で前記算出ステップの前に、前記ＩＰ画像に重ね合わされた前記補正後スキャナ画像の大きさ、形状又は傾きを前記ＩＰ画像に合わせて調整する調整ステップをさらに備えた請求項１又は２に記載の測定方法。
4. コンピュータ上で実行されることにより請求項１から３のいずれか一項に記載の測定方法を実施する測定プログラム。
5. 請求項４に記載の測定プログラムを実行するコンピュータを備えた測定システム。