JP6966272B2 - 細胞分析方法、細胞情報提供装置、細胞情報提供システム、制御プログラム、記録媒体 - Google Patents

細胞分析方法、細胞情報提供装置、細胞情報提供システム、制御プログラム、記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、細胞分析方法、細胞情報提供装置、および細胞情報提供システム等に関する。
被検者の上皮組織から採取された細胞を自動的に分析し、上皮組織のがん化に関する情報を提供する分析装置が知られている(例えば特許文献1参照)。子宮頸部、口腔などの上皮組織は、基底層、傍基底層、中層、表層から形成される。特許文献1に記載の分析装置は、被検者から採取された細胞について、細胞の大きさを示すデータ、細胞核の大きさを示すデータ、および細胞が有するDNA量を示すデータを含む測定データを取得し、細胞核の大きさと細胞の大きさとの比であるN/C比に基づいて解析対象として基底膜に近い細胞の測定データを特定する。この分析装置は、特定した測定データに含まれるDNA量のデータに基づいて、G0期またはG1期のDNA量を有する細胞の数と、S期以上のDNA量を有する細胞の数との比を算出し、算出した比が閾値を超えるか否かに基づいて再検査が必要(陽性)であるか否かを判定する。
特開2013−24768号公報
例えば、子宮頸部の組織診においては、図15の「組織診の判定」に示すように、正常な状態からがんに至るまでの過程は、正常な状態から順に「正常」、「CIN1」、「CIN2」、「CIN3」、および「がん」という複数の段階に区分される。上記特許文献1に記載の分析装置では、がんの初期段階に異形化した細胞が出現しやすい基底膜側の細胞の測定データを解析対象としている。それゆえ、被検者が「CIN2」から「CIN3」のようながんの初期段階にあるのか、治療が不要と判断されている「CIN1」以前の段階にあるのかを区別することができる。
しかしながら、例えば「CIN1」以前の段階にある場合に、将来「CIN2」へと段階が移行する可能性の程度、「CIN2」以降の段階にある場合のがん化の進行度合いなど、被検者の細胞の状態をより詳細に把握できることが望ましい。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る細胞分析方法は、試料に含まれる細胞のうち、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて第1グループに分類され、二倍体細胞のDNA量を示す値と、二倍体細胞よりも多いDNA量を示す値との間に設定される閾値より多いDNA量を有する細胞の数を示す第1細胞数、および、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて前記第1グループとは異なる第2グループに分類され、前記閾値より多いDNA量を有する細胞の数を示す第2細胞数をそれぞれ計数する計数ステップと、前記第1細胞数と前記第2細胞数とを比較する比較ステップと、を含み、計数ステップでは、第1グループに表層側の細胞が含まれ、第2グループに基底側の細胞が含まれるように、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて試料に含まれる細胞を分類する
上記の構成によれば、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて分類された異なるグループのそれぞれにおけるDNA量の多い細胞の存在状態を示す情報を取得することができ、被検者ががんに至るまでのどの状態にあるのか等、被検者の細胞の状態をより詳細に把握するための情報を提供することができる。
前記計数ステップでは、前記第1グループに表層側の細胞が含まれ、前記第2グループに基底側の細胞が含まれるように、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて前記試料に含まれる細胞を分類してもよい。
これにより、表層側と基底側のそれぞれにおけるDNA量の多い細胞の存在状態を示す情報を取得することができ、基底側の状態だけでなく表層側の状態も加味して、被検者の細胞の状態をより詳細に把握するための情報を提供することができる。
前記計数ステップでは、細胞の大きさと細胞核の大きさとの比率に基づいて、前記試料に含まれる細胞を前記第1グループと前記第2グループとに分類してもよい。
前記計数ステップでは、前記比率を第2閾値と比較することにより、前記細胞を前記第1グループと前記第2グループとに分類してもよい。
前記計数ステップでは、細胞核から得られる蛍光量に基づいて、前記閾値より多いDNA量を有する細胞を計数してもよい。なお、蛍光量とは細胞核中のDNA量を反映した蛍光情報であり、細胞核から得られた蛍光の信号波形のパルス面積、ピーク強度等が含まれる。
前記閾値は、二倍体細胞のDNA量を示す値と、二倍体細胞よりも多いDNA量を示す値との間に設定される値であってもよい。
試料に含まれる細胞は、組織から剥離された細胞であってもよい。
前記組織は、上皮組織であってもよい。
前記出力ステップにおいて、前記第1細胞数が、前記第2細胞数より多いか否かにより、前記組織の表層および中層における異形成の有無に関する情報を出力してもよい。
前記試料に含まれる細胞のうち、細胞が有するDNA量が前記閾値以下である細胞の数を示す第3細胞数、および細胞が有するDNA量が前記閾値より多い細胞の数を示す第4細胞数をそれぞれ計数する第2計数ステップをさらに備え、前記出力ステップにおいて、前記第1細胞数と前記第2細胞数との比較結果、および前記第3細胞数と前記第4細胞数との比較結果に基づいて、前記組織の状態を出力してもよい。
上記の構成によれば、上皮組織の細胞のうち、二倍体細胞より多いDNA量を有する細胞数が多いのか少ないのかに関する情報も利用することによって、出力する情報の信頼性をより向上させることができる。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る細胞分析方法は、試料に含まれる細胞について、細胞の大きさを示す第1データ、細胞核の大きさを示す第2データ、および、細胞のDNA量を示す第3データを取得するデータ取得ステップと、前記第1データおよび前記第2データに基づき第1グループに分類される細胞のうち、前記第3データの値が二倍体細胞のDNA量を示す値と、二倍体細胞よりも多いDNA量を示す値との間に設定される値より大きい細胞の数を示す第1細胞数、および、前記第1データおよび前記第2データに基づき、前記第1グループとは異なる第2グループに分類される細胞のうち、前記第3データの値が二倍体細胞のDNA量を示す値と、二倍体細胞よりも多いDNA量を示す値との間に設定される値より大きい細胞の数を示す第2細胞数をそれぞれ計数する計数ステップと、前記第1細胞数と前記第2細胞数とを比較する比較ステップを、を含み、前記試料に含まれる細胞は、前記第1グループに表層側の細胞が含まれ、前記第2グループに基底側の細胞が含まれるように、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて分類される。上記の構成によれば、前記細胞分析方法と同様の効果を奏する。
前記計数ステップでは、前記第1データおよび前記第2データから求められる細胞の大きさと細胞核の大きさとの比率に基づいて、前記試料に含まれる細胞を前記第1グループと前記第2グループとに分類してもよい。
前記計数ステップでは、前記細胞の大きさと細胞核の大きさとの比率を閾値と比較することにより、前記試料に含まれる細胞を前記第1グループと前記第2グループとに分類してもよい。
前記閾値は、中層細胞の大きさと該中層細胞の細胞核の大きさとの比率と、傍基底層細胞の大きさと該傍基底層細胞の細胞核の大きさとの比率との間に設定される値であってもよい。
前記第1データは、前記細胞から生じた散乱光信号のパルス幅であり、前記第2データは、前記細胞の細胞核から生じた蛍光信号のパルス幅であり、前記第3データは、前記蛍光信号のパルス面積であってもよい。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る細胞情報提供装置は、前記試料に含まれる細胞のうち、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて第1グループに分類され、二倍体細胞のDNA量を示す値と、二倍体細胞よりも多いDNA量を示す値との間に設定される閾値より多いDNA量を有する細胞の数を示す第1細胞数、および、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて前記第1グループとは異なる第2グループに分類され、前記閾値より多いDNA量を有する細胞の数を示す第2細胞数をそれぞれ計数する計数部と、前記第1細胞数と前記第2細胞数とを比較する比較部と、を備え、前記試料に含まれる細胞は、前記第1グループに表層側の細胞が含まれ、前記第2グループに基底側の細胞が含まれるように、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて分類される。上記の構成によれば、前記細胞分析方法と同様の効果を奏する。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る細胞情報提供装置は、試料に含まれる細胞のうち、細胞の大きさを示す第1データ、細胞核の大きさを示す第2データ、および、細胞のDNA量を示す第3データを取得するデータ取得部と、前記第1データおよび前記第2データに基づいて第1グループに分類され、前記第3データの値が二倍体細胞のDNA量を示す値と、二倍体細胞よりも多いDNA量を示す値との間に設定される閾値より大きい細胞の数を示す第1細胞数、および、前記第1データおよび前記第2データに基づいて前記第1グループとは異なる第2グループに分類され、前記第3データの値が前記閾値より大きい細胞の数を示す第2細胞数をそれぞれ計数する計数部と、前記第1細胞数と前記第2細胞数とを比較する比較部と、を備え、前記試料に含まれる細胞は、前記第1グループに表層側の細胞が含まれ、前記第2グループに基底側の細胞が含まれるように、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて分類される。上記の構成によれば、前記細胞分析方法と同様の効果を奏する。
前記比較部による比較結果に基づいて、前記組織の状態を判定する判定部をさらに備えていてもよい。
前記試料に含まれる細胞のうち、細胞が有するDNA量が前記閾値以下である細胞の数を示す第3細胞数、および細胞が有するDNA量が前記閾値より多い細胞の数を示す第4細胞数をそれぞれ計数する第2計数部をさらに備え、前記判定部は、前記第1細胞数と前記第2細胞数との比較結果、および前記第3細胞数と前記第4細胞数との比較結果に基づいて、前記組織の状態を判定してもよい。このような構成を備えることにより、判定結果の信頼性をより向上させることができる。
前記データ取得部は、前記第1データ、前記第2データ、および前記第3データを、フローサイトメータを含む測定装置から取得してもよい。
測定装置がフローサイトメータを含んでいることにより、測定装置は、試料に含まれる細胞の大きさを示す第1データ、細胞の細胞核の大きさを示す第2データ、および細胞が有するDNA量を示す第3のデータを出力することができる。それゆえ、細胞情報提供装置は、フローサイトメータから取得可能な好適な測定データを利用することができる。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る細胞情報提供システムは、前記細胞情報提供装置と、前記細胞情報提供装置による判定結果を、試料の識別情報と対応付けて記憶する記憶装置と、前記試料の識別情報と同じ識別情報が付与された試料を撮像した画像を取得し、該識別情報に対応する前記判定結果を前記記憶装置から読み出して、前記画像と前記判定結果とを表示する鏡検端末装置と、を含む。
上記の構成によれば、前記細胞分析方法および前記細胞情報提供装置と同様の効果を奏する。例えば、組織の細胞の異形成に関する情報が細胞診および組織診などの病理診断を行う細胞検査士に提供されれば、病理診断を効率良く適切に行うことが可能であり、さらに診断結果の信頼性も向上する。
本発明の各態様に係る細胞情報提供装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記細胞情報提供装置が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより前記細胞情報提供装置をコンピュータにて実現させる細胞情報提供装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
本発明の一態様によれば、被検者の細胞の状態をより詳細に把握するための情報を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る細胞情報提供システムの構成例を示す図である。 上皮組織を構成する細胞層を説明する模式図である。 DNA量のヒストグラムと細胞周期との関連を説明する図である。 測定装置の構成例を示すブロック図である。 測定装置が備える光学検出部および撮像部の構成例を示すブロック図である。 測定装置によって測定される測定データから各種データを算出する方法について説明する図である。 細胞情報提供装置として利用可能なコンピュータの構成を例示したブロック図である。 本発明の一実施形態に係る細胞情報提供装置の構成例を示すブロック図である。 細胞情報提供装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第1計数部が計数する細胞数について説明する模式図である。 細胞情報提供装置が行う処理の流れの別の例を示すフローチャートである。 第2計数部が計数する細胞数について説明する模式図である。 分類表の一例を示す図である。 コメント対応表の一例を示す図である。 上皮組織における前がん病変と、細胞診断における分類との関係を説明する図である。 鏡検端末装置が、鏡検画像、および細胞情報提供装置による判定結果を表示する画面表示の一例を示す図である。 細胞情報提供装置による判定結果を検証した一実施例における結果である。
まず本発明の一実施形態に係る細胞情報提供装置1を利用した細胞情報提供システム100の概略構成について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る細胞情報提供システム100を利用する検査機関120の構成例を示す図である。図1に示すように、細胞情報提供システム100は、医療機関110から提供された細胞試料に含まれる細胞を分析する検査機関120に好適に適用可能なシステムである。
(医療機関110)
図1に示す医療機関110は、患者などの被験体の診察を行う機関であり、必要に応じて、被験体の細胞が採取され得る。医療機関110では、検査機関120に依頼する分析および検査のために必要な前処理が行われてもよく、この場合、前処理が施された細胞は細胞試料として検査機関120へ提供される。なお、細胞試料毎に試料IDが付与されており、細胞の由来となった被験体の情報などと対応付けられている。
本明細書では、子宮頚部等の上皮組織の細胞を分析する場合を例に挙げて説明する。なお、本発明の一態様に係る細胞情報提供システム100が、主たる分析対象とする細胞は、例えば、子宮頚部以外では、口腔、食道、または気管支などの上皮組織から剥離された細胞が挙げられる。また、子宮内膜から剥離した細胞、および泌尿器から剥離した尿中の細胞、および体腔液内の細胞なども細胞情報提供システム100の分析対象となり得る。
<上皮組織の構成、および上皮組織に含まれる細胞の特徴>
ここで、上皮組織の構成、および上皮組織に含まれる細胞の特徴について、図2および図3を用いて説明する。まず、細胞情報提供装置1が判定を行う対象となる上皮組織の構成、および上皮組織に含まれる細胞の特徴の概略を、図2を用いて説明する。図2は、上皮組織を構成する細胞層を説明する模式図である。
これらの組織における上皮は、基底膜から順に複数種類の細胞がそれぞれ層状になって存在している。なお、本明細書では、基底膜を下層とした場合に上層に位置する表層および中層を表層側という。一方、傍基底層および基底層を基底層側あるいは深層系という。例えば、子宮頸部および口腔粘膜では、外界と隣接する側が表層側に該当する。
子宮頸部においては、図2に示されるように、基底膜側から順に、基底細胞により形成される層(基底層)、傍基底細胞により形成される層(傍基底層)、中層細胞により形成される層(中層)、および表層細胞により形成される層(表層)が形成されている。基底膜付近の基底細胞が傍基底細胞、傍基底細胞が中層細胞、中層細胞が表層細胞へと分化する。また、口腔粘膜においては、基底膜側から順に、基底細胞の層、有棘細胞の層、顆粒細胞の層、および角質層が形成されている。これらを以下の表1にまとめる。
Figure 0006966272
上皮を構成する複数種類の細胞のうち、がん化に関わる細胞は基底細胞である。がんに至る過程において、基底細胞は異形化して異型細胞(異形成を獲得して異型細胞となった細胞)となる。異型細胞は増殖能を獲得し、基底層側から表層側を占めるようになる。そのため、がんにいたる初期段階では、子宮頚部の上皮組織の基底層、傍基底層、及び中層に存在する細胞にがん化細胞が多く存在する。また、口腔粘膜の上皮組織の場合は、基底細胞の層および有棘細胞の層に存在する細胞にがん化細胞が多く存在する。逆に、がんに至る初期段階において、子宮頸部の上皮組織の表層および口腔粘膜の上皮組織の角質層などの上皮組織の表層側の層に存在する細胞には、がん化細胞が極めて少ない。
また、前述した上皮組織では、表層側の層から基底膜側の層に向かうにしたがい、細胞の大きさは順次小さくなるが、細胞核の大きさは順次大きくなることが分かっている。したがって、細胞核の大きさと細胞の大きさとの比率(後述のN/C比)も、表層側の層から基底膜側の層に向かうにしたがい順次大きくなる。子宮頸部の上皮組織を構成する各細胞の形態、細胞質の大きさ(すなわち、細胞の大きさ)、および細胞核の大きさを以下の表2に示す。
Figure 0006966272
表2によれば、子宮頸部の上皮組織の場合、基底細胞のN/C比は0.57〜0.83であり、傍基底細胞のN/C比は0.45であり、中層細胞のN/C比は0.16〜0.27であり、表層細胞のN/C比は0.08〜0.1である。したがって、例えば、N/C比が0.3以上である細胞は傍基底細胞および基底細胞を含む深層系細胞であり、N/C比が0.3未満である細胞は表・中層細胞である。このように、子宮頚部、口腔、食道、または気管支などの、扁平上皮化生が生じる組織においては、N/C比の値に基づいて、細胞を深層系細胞であるか、表・中層細胞であるかを区別することが可能である。
続いて、細胞のDNA量の変化および異形化した細胞のDNA量について、図3を用いて説明する。図3は、DNA量のヒストグラムと細胞周期との関連を説明する図である。
細胞は、図3に示されるように、一定のサイクル(細胞周期)に従って、DNA複製、染色体の分配、核分裂、および細胞質分裂などの事象を経て二つの細胞に分裂し、増殖する。分裂後の細胞は出発点に戻る。細胞周期は、その段階(ステージ)に応じて以下の4期に分けることができる。
G1期:S期に入るための準備と点検の時期
S期:DNA合成期
G2期:M期に入るための準備と点検の時期
M期:分裂期
すなわち、細胞は、細胞増殖が休止している休止期(G0期)を前記の4期に加えた5期のうちのいずれかのステージにある。
細胞周期に従って増殖する過程で、細胞核の染色体も増加する。それゆえ、細胞のDNA量を測定することにより、細胞が細胞周期のどのステージにあるのかを推定することができる。正常な細胞の場合、G1期におけるDNA量は一定であり、続くS期においてはDNA量が徐々に増加し、その後G2期に入ると一定の値となり、この値はM期においても維持される。正常な細胞によって構成されている上皮などの組織から採取された細胞に関するDNA量についてのヒストグラムは、例えば、図3に示すようなヒストグラムとなる。最も高いピークを有する山はDNA量が最も少ないG0期又はG1期にある細胞に対応し、次に高いピークを有する山はDNA量が最も多いG2期又はM期にある細胞に対応し、それらの間はS期にある細胞に対応している。
分析対象の細胞がみな正常な細胞である場合、S期、G2期、またはM期のいずれかのステージにある細胞の数と、G0期、またはG1期にある細胞の数との比は、ほぼ一定の範囲内の値を示す。しかし、がん化している細胞またはがん化の過程において異形化した細胞が含まれている場合には、正常細胞に比べて染色体の数が異常に多くてDNA量も多い異常細胞の存在頻度が上昇する。
例えば、分析対象の細胞に、がん化細胞あるいはがん化の過程において異形化した細胞が含まれているか否かを推定する場合、正常なG0期またはG1期にある細胞の数に対する、正常なG0期またはG1期にある細胞が有するDNA量よりも多いDNA量を有する細胞の数の比を判断基準とすればよい。具体的には、図3に示されるDNA量ヒストグラムにおいて、最も左側の山は、G0期またはG1期にある正常細胞が有するDNA量に相当するDNA量を有する細胞に対応しており、その右側の3つの山は、G0期またはG1期にある正常細胞のDNA量よりも多いDNA量を有する細胞に対応している。G0期またはG1期にある正常細胞と同等のDNA量を有する細胞を、以下では「二倍体細胞に相当するDNA量の細胞」と記す。また、G0期またはG1期にある正常細胞が有するDNA量より多いDNAを有する細胞を、「二倍体細胞よりもDNA量が多い細胞」などと記す。なお、図3において、正常なDNA量を示す範囲を「2C」と表記し、G2期およびM期の細胞が有するDNA量を示す範囲を「4C」と表記している。
これら右側の3つの山は、図3に示されるS期にある細胞(真ん中の2つの山)、またはG2/M期にある細胞(最も右側の山)に対応するものと、がん化細胞およびがん化の過程において異形化した細胞とを含んでいると考えられる。そして、がん化細胞の数が多くなればなるほど、右側の3つの山は大きくなると考えられる。なお、図3では、分かり易くするために3つの山がある例を示したが、実際に被検者から採取される子宮頸部の上皮組織に含まれる細胞のDNA量ヒストグラムを作成する場合、山として認識できる数は被験者の状態による。
(検査機関120)
図1に戻り、検査機関120は、医療機関110から届けられる細胞試料を分析したり、検査したりする機関である。検査機関120には、これに限定されるものではないが、測定装置2、細胞情報提供装置1、検査情報サーバ3、および鏡検端末装置4などが設置されている。検査機関120では、医療機関110からの分析依頼に応じて、細胞試料が分析・検査され、分析結果および検査結果に基づいて報告書が作成される。該報告書は、分析依頼元の医療機関110に提供される。
(細胞情報提供システム100の構成)
以下では、検査機関120が備える細胞情報提供システム100の構成について説明する。細胞情報提供システム100は、図1に示すように、測定装置2、細胞情報提供装置1、検査情報サーバ3、および細胞試料の細胞診、および組織診等を行う細胞検査士によって使用される鏡検端末装置4を含んでいる。測定装置2、細胞情報提供装置1、および鏡検端末装置4の構成の詳細は、後に説明する。
検査情報サーバ3は、細胞情報提供装置1による判定結果を、分析試料に固有の試料ID(識別情報)と対応付けて記憶する。鏡検端末装置4は、試料IDを付与された塗抹標本(試料)を撮像した画像を取得し、該塗抹標本と同じ試料IDに対応付けられている判定結果を検査情報サーバ3から読み出して、画像と判定結果とをともに表示部42に表示させる。なお、試料IDは、被験体毎に付与されたID(例えば、患者番号など)と同じものを用いてもよい。
医療機関110において、被験体の組織から剥離(採取)された、分析対象となる細胞を用いて作製された細胞試料が、所定の前処理を施された状態で検査機関120に届けられる。検査機関120に届く細胞試料には、測定装置2に供される測定試料(試料)、および鏡検等の細胞診及び組織診に供される塗抹標本が含まれ得る。細胞試料には、固有の試料IDが付与されており、検査機関120において行われたすべての検査の結果、分析の結果、および所見などは、試料IDに対応付けられて検査情報サーバ3に記憶される。
すなわち、検査機関120では、試料ID毎に対応付けられた撮像画像、および検査所見などを検査情報サーバ3から読み出され、これらを用いて報告書が作成される。作成された報告書は、試料IDと対応付けられて医療機関110に提供される。
一般的に、測定装置2による分析は、塗抹標本の細胞診よりも先に行われるため、細胞情報提供装置1からの判定結果は、同じ試料IDを付与された塗抹標本の細胞診よりも先に提供される。このようなシステムを適用すれば、鏡検端末装置4を使用して細胞診を行う者は、細胞情報提供装置1から提供された、細胞試料に関する判定結果およびコメントを参照した上で、鏡検などの病理診断を効率良く適切に行うことができる。
(測定装置2の構成)
続いて、測定装置2の構成について、図4を用いて説明する。図4は、測定装置2の構成例を示すブロック図である。
図4に示すように、測定装置2は、細胞情報提供装置1に測定データを提供する。測定装置2は、測定試料に含まれる細胞から前方散乱光信号波形データFSおよび蛍光信号波形データFL等を検出するフローサイトメータからなる光学検出部30と、信号処理回路50と、測定制御部16と、モータ、アクチュエータ、およびバルブ等の駆動部17と、各種センサを含むセンサ18と、細胞の画像を撮像する撮像部26とを備えている。
信号処理回路50は、光学検出部30の出力をプリアンプ(図示せず)により増幅したものに対して増幅処理やフィルタ処理等を行うアナログ信号処理回路と、アナログ信号処理回路の出力をデジタル信号に変換するA/Dコンバータと、デジタル信号に対して所定の波形処理を行うデジタル信号処理回路とを備えている。また、測定制御部16がセンサ18の信号を処理しつつ駆動部17の動作を制御することにより、測定試料の吸引や測定が行われる。
測定試料としては、被験体の上皮組織の細胞(例えば、子宮頸部から採取した細胞)に遠心分離、希釈(懸濁)、攪拌、PI染色等の処理を施して調製されたものを用いることができる。このように調製された測定試料は試料IDが付与され、試験管に収容された状態で試料セット部(図示せず)の所定位置に配置され、ついで測定装置2のピペット(図示せず)下方位置に搬送され、当該ピペットにより吸引されてシース液とともにフローセルに供給され、フローセルにおいて試料流が形成される。PI染色は、DNAの二重らせんにインターカレートすることによりDNAと結合する蛍光色素であるヨウ化プロピジウム(PI)を用いてDNAを染色する処理である。PI染色では細胞核に選択的に染色が施されるため、細胞核からの赤色蛍光が検出可能となる。PI染色は、赤色の色素を含む蛍光染色液を用いて行われる。
測定制御部16は、マイクロプロセッサ20、記憶部21、I/Oコントローラ22、センサ信号処理部23、駆動部制御ドライバ24、および外部通信コントローラ25等を備えている。記憶部21は、ROM、RAM等からなり、ROMには、駆動部17を制御するための制御プログラムおよび当該制御プログラムの実行に必要なデータが格納されている。マイクロプロセッサ20は、制御プログラムをRAMにロードし、またはROMから直接実行することが可能である。
マイクロプロセッサ20には、センサ18からの信号がセンサ信号処理部23およびI/Oコントローラ22を通じて伝達される。マイクロプロセッサ20は、制御プログラムを実行することにより、センサ18からの信号に応じて、I/Oコントローラ22および駆動部制御ドライバ24を介して駆動部17を制御することができる。
マイクロプロセッサ20は、FSおよびFL等の測定データを用いて、各細胞について、細胞の大きさ(第1データ)、細胞核の大きさ(第2データ)、およびDNA量(第3データ)を算出する。第1データ、第2データ、および第3データは外部通信コントローラ25を介して細胞情報提供装置1等の外部機器へ送信される。
次に、光学検出部30および撮像部26の構成について、図5を用いて説明する。図5は、測定装置が備える光学検出部30および撮像部26の構成例を示すブロック図である。ここに示す例では、光学検出部30は、フローサイトメータからなり、半導体レーザからなる光源53を備え、この光源53から放射されたレーザ光は、レンズ系52を経てフローセル51を流れる測定試料に集光する。このレーザ光により測定試料中の細胞から生じた前方散乱光は、対物レンズ54およびフィルタ57を経てフォトダイオード(受光部)55に検出される。なお、レンズ系52は、コリメータレンズ、シリンダーレンズ、コンデンサーレンズ等を含むレンズ群から構成されている。
さらに、細胞から生じた蛍光および側方散乱光は、フローセル51の側方に配置された対物レンズ56を経てダイクロイックミラー61に入射する。そして、このダイクロイックミラー61を反射した蛍光および側方散乱光がダイクロイックミラー62に入射する。
ダイクロイックミラー62を透過した蛍光は、フィルタ63を経てフォトマルチプライヤ59によって検出される。また、ダイクロイックミラー62を反射した側方散乱光は、フィルタ64を経てフォトマルチプライヤ58によって検出される。
フォトダイオード55、フォトマルチプライヤ58およびフォトマルチプライヤ59は、検出した光を電気信号に変換し、それぞれ、前方散乱光信号(FSC)、側方散乱光信号(SSC)および蛍光信号(SFC)を出力する。これらの信号は、図示しないプリアンプにより増幅された後、前述した信号処理回路50(図4参照)に送られる。
図4に示すように、信号処理回路50でフィルタ処理やA/D変換処理等の信号処理が施されて得られた前方散乱光波形データ(FS)、側方散乱光波形データ(SS)および蛍光波形データ(FL)は、マイクロプロセッサ20において第1データ、第2データ、および第3データの算出に利用される。算出された第1データ、第2データ、および第3データは、外部通信コントローラ25を介して前述した細胞情報提供装置1へ送られる。
なお、光源53として、前記半導体レーザに代えてガスレーザを用いることもできるが、低コスト、小型、且つ低消費電力である点で半導体レーザを採用するのが好ましい。半導体レーザの採用により製品コストを低減させるとともに、装置の小型化および省電力化を図ることができる。本実施の形態では、ビームを狭く絞ることに有利な波長の短い青色半導体レーザを用いている。青色半導体レーザは、PI等の蛍光励起波長に対しても有効である。なお、半導体レーザのうち、低コスト且つ長寿命であり、メーカーからの供給が安定している赤色半導体レーザを用いてもよい。
また、図4に示す測定装置2には、光学検出部30に加えて撮像部26が設けられている。この撮像部26は、図5に示すように、パルスレーザからなる光源66とCCDカメラ65とを備えており、光源66からのレーザ光はレンズ系60を経てフローセル51に入射し、さらに対物レンズ56及びダイクロイックミラー61を透過してCCDカメラ65に結像する。光源66は、所定のタイミングで発光してCCDカメラ65による撮像を可能にする。
図4に示すように、CCDカメラ65によって撮像された細胞の画像は、マイクロプロセッサ20によって、外部通信コントローラ25を介して細胞情報提供装置1へ送られる構成であってもよい。この場合、細胞の画像は、細胞情報提供装置1において、当該細胞に係る第1データ、第2データ、および第3データに対応づけて記憶部12に記憶される。
(第1〜第3データの算出方法)
次に、測定装置2のマイクロプロセッサ20が第1データ、第2データ、および第3データを算出する方法について、図6を用いて説明する。図6は、測定装置2によって測定される測定データから各種データを算出する方法について説明する図である。
図6には、細胞質および細胞核を含む細胞の模式図と、この細胞から得られる前方散乱光信号波形および蛍光信号波形が示されている。図6において、グラフの縦軸は前方散乱光および蛍光の強度を表している。前方散乱光信号波形の幅が細胞質の幅、すなわち細胞の大きさ(C)を示す値を表しており、蛍光信号波形の幅が細胞核の大きさ(N)を示す値を表している。
マイクロプロセッサ20は、各細胞から生じた前方散乱光信号波形の幅(前方散乱光信号のパルス幅)、および各細胞の細胞核から生じた蛍光信号波形の幅(蛍光信号のパルス幅)に基づいて、第1データ、および第2データを算出する。なお、前方散乱光信号波形の幅および蛍光信号波形の幅の代わりに、それぞれ前方散乱光信号波形の信号強度および光信号波形の信号強度を用いてもよい。また、マイクロプロセッサ20は、図6に示すグラフ(所定の座標面)において蛍光信号波形(蛍光信号)と蛍光信号波形に対する所定のベースラインとで囲まれるエリア(図6においてハッチングを施した部分)の面積(蛍光信号のパルス面積)を示す第3データを算出する。なお、蛍光信号波形と所定のベースラインとによって囲まれた領域の面積の代わりに、蛍光信号波形の高さを用いて第3データを算出してもよい。
図4に示す例では、マイクロプロセッサ20が第1データ、第2データ、および第3データを算出する構成を示したが、これに限定されない。例えば、信号処理回路50から第1データ、第2データ、および第3データをマイクロプロセッサ20に出力する構成であってもよい。
(細胞情報提供装置1の構成)
細胞情報提供装置1は、試料に含まれる細胞のうち、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて第1グループに分類され、閾値より多いDNA量を有する細胞の数を示す第1細胞数と、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて前記第1グループとは異なる第2グループに分類され、前記閾値より多いDNA量を有する細胞の数を示す第2細胞数との比較結果に基づいて、異形化した細胞の存在状況、および異型細胞の増加の傾向に関する情報を得る装置である。
次に、細胞情報提供装置1の構成について図7を用いて説明する。図7は、細胞情報提供装置1として利用可能なコンピュータ910の構成を例示したブロック図である。
コンピュータ910は、バス911を介して互いに接続された演算装置912と、主記憶装置913と、補助記憶装置914と、入出力インターフェース915と、通信インターフェース916とを備えている。
入出力インターフェース915には、ユーザがコンピュータ910に各種情報を入力するための入力装置920、コンピュータ910がユーザに各種情報を出力するための出力装置930が接続されており、通信インターフェース916には外部機器940が接続されている。外部機器940は、例えば、図1に示す測定装置2および検査情報サーバ3等を含む。
<細胞情報提供装置1のハードウェア構成の詳細>
ここでは、細胞情報提供装置1のハードウェア構成の詳細について、図7を用いて説明する。細胞情報提供装置1の各ブロックは、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。後者の場合、細胞情報提供装置1を、図7に示すようなコンピュータ(電子計算機)を用いて構成することができる。
図7は、細胞情報提供装置1として利用可能なコンピュータ910の構成を例示したブロック図である。コンピュータ910は、バス911を介して互いに接続された演算装置912と、主記憶装置913と、補助記憶装置914と、入出力インターフェース915と、通信インターフェース916とを備えている。演算装置912、主記憶装置913、および補助記憶装置914は、それぞれ、例えばプロセッサ(例えばCPU:Central Processing Unit等)、RAM(random access memory)、ハードディスクドライブであってもよい。入出力インターフェース915には、ユーザがコンピュータ910に各種情報を入力するための入力装置920、コンピュータ910がユーザに各種情報を出力するための出力装置930、および測定装置2および検査情報サーバ3等の外部機器940が接続される。入力装置920および出力装置930は、コンピュータ910に内蔵されたものであってもよいし、コンピュータ910に接続された(外付けされた)ものであってもよい。例えば、入力装置920は、キーボード、マウス、タッチセンサなどであってもよく、出力装置930は、ディスプレイ、プリンタ、スピーカなどであってもよい。また、タッチセンサとディスプレイとが一体化されたタッチパネルのような、入力装置920および出力装置930の双方の機能を有する装置を適用してもよい。そして、通信インターフェース916は、コンピュータ910が外部の装置と通信するためのインターフェースである。
補助記憶装置914には、コンピュータ910を細胞情報提供装置1として動作させるための各種のプログラムが格納されている。そして、演算装置912は、補助記憶装置914に格納された前記プログラムを主記憶装置913上に展開して該プログラムに含まれる命令を実行することによって、コンピュータ910を、細胞情報提供装置1が備える各部として機能させる。なお、補助記憶装置914が備える、プログラム等の情報を記録する記録媒体は、コンピュータ読み取り可能な「一時的でない有形の媒体」であればよく、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブル論理回路などであってもよい。また、記録媒体に記録されているプログラムを、主記憶装置913上に展開することなく実行可能なコンピュータであれば、主記憶装置913を省略してもよい。なお、前記各装置(演算装置912、主記憶装置913、補助記憶装置914、入出力インターフェース915、通信インターフェース916、入力装置920、出力装置930、および外部機器940)は、それぞれ1つであってもよいし、複数であってもよい。
また、前記プログラムは、コンピュータ910の外部から取得してもよく、この場合、任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して取得してもよい。そして、本発明は、前記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
図8は、細胞情報提供装置1のソフトウェア構成を説明する機能ブロック図である。細胞情報提供装置1は、データ取得部13、制御部11、制御部11が使用する各種データを記憶する記憶部12、および出力部14を備えている。制御部11は、細胞情報提供装置1が備える各部を統括して制御する。制御部11は、N/C算出部111、第1計数部112(計数部)、第2計数部113、異形成度判定部114を備えている。異形成度判定部114は、第1比較部1141(比較部)、第2比較部1142、および判定部1143を備えている。記憶部12は、分類表121およびコメント対応表122が記憶されている。
なお、図7に示した通信インターフェース916は、データ取得部13および出力部14として機能する。すなわち、細胞情報提供装置1は、通信インターフェース916を介して、フローサイトメータ等の光学検出部を含む測定装置2から細胞の大きさを示す第1データ、細胞核の大きさを示す第2データ、DNA量を示す第3データ、および試料IDを取得する。また、細胞情報提供装置1は、通信インターフェース916を介して、検査情報サーバ3へ試料ID、判定結果、およびコメントを出力する。演算装置912は、制御部11の各機能ブロックとして機能し、補助記憶装置914は、記憶部12として機能する。
(細胞情報提供装置が行う処理の流れ)
ここでは、細胞情報提供装置1が行う処理の流れについて、図8に示す機能ブロックを参照しつつ、図9を用いて説明する。図9は、細胞情報提供装置1が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
データ取得部13は、測定装置2から、被験体の上皮組織より採取された細胞についての、細胞の大きさを示す第1データ、細胞核の大きさを示す第2データ、およびDNA量を示す第3データを取得する(ステップS1:データ取得ステップ)。なお、データ取得部13は、測定装置2から、分析試料(試料)に含まれる個々の細胞から得られた前方散乱光信号波形データ、および各細胞の蛍光信号波形データ等の測定データを取得する構成であってもよい。この場合、細胞情報提供装置1は、前方散乱光信号波形データおよび蛍光信号波形データを用いて、第1データ、第2データ、および第3データを算出するデータ算出部(図示せず)をさらに備えていればよい。なお、上記の処理を行うデータ取得部13は、被験体毎、または被験体の組織から採取された細胞を含む分析試料毎に個別の試料ID(識別情報)が付与されている場合、データ取得部13は、測定データとともに試料IDを取得する構成であってもよい。
データ取得部13は、細胞ではありえない大きさを示すデータなどを除去した有効データ数を計数している。有効データ数が、一定の信頼性が担保された判定結果を細胞情報提供装置1が出力するために必要な測定データ数として設定された目標値(例えば、5000)未満である場合(ステップS2にてNO)、出力部14は、有効データ数が不足しており、判定不能という情報を出力する(ステップS15)。なお、前述した「5000」という目標値は、細胞診の検査の適正性を判断する指標として一般的に用いられている数字であり、本実施の形態においても、分析精度を保証するための目標値として採用している。
有効データ数が目標値以上である場合(ステップS2にてYES)、N/C算出部111は、各細胞について、細胞の大きさとその細胞の細胞核の大きさとの比(N/C比)を算出する(ステップS3)。
さらに、N/C算出部111は、図10に示すような、スキャッタグラムを作成する(ステップS4)。作成されたスキャッタグラムは、判定結果とともに出力部14から表示装置(図示せず)に出力され、表示される構成であってもよい。
すなわち、N/C算出部111は、第1データおよび第2データから算出される細胞の形態に関する特徴値として、細胞の大きさと細胞核の大きさとの比率を個々の細胞について算出する。以下では、N/C算出部111が、細胞の大きさ(C)とその細胞の細胞核の大きさ(N)との比率(以下、「N/C比」と記す)を算出する場合を例に挙げて説明する。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、N/C算出部111が算出する値は細胞の形態に関する値であればよい。すなわち、N/C算出部111は、細胞核の大きさに対する細胞の大きさ(C/N比)を特徴値として算出してもよい。あるいは、N/C算出部111は、所定の関係式を用いて、細胞核と細胞の大きさとの関係から各細胞の形態を示す値を算出してもよい。なお、N/C比と異なる特徴値を採用する場合、後述の第2閾値は、採用された特徴値に応じて適宜設定され得る。
第1計数部112は、各細胞のN/C比、および各細胞のDNA量を取得する。また、第1計数部112は、第2閾値(例えば、N/C=0.3)を設定する。例えば、図10では、第2閾値を一点鎖線で示している。第1計数部112は、N/C比が第2閾値以下の領域(図10の領域L)のDNA量が多い細胞数P(第1細胞数)と、第2閾値より大きい領域(図10の領域H)のDNA量が多い細胞数Q(第2細胞数)とを計数する(ステップS5:第1計数ステップ(計数ステップ))。すなわち、細胞数Pは、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて領域Lに属する(第1グループに分類される)細胞のうち、第1閾値(閾値)より多いDNA量を有する細胞の数である。一方、細胞数Qは、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて領域Hに属する(第2グループに分類される)細胞のうち、第1閾値より多いDNA量を有する細胞の数である。
例えば、第1計数部112は、N/C算出部111が算出したN/C比、およびデータ取得部13から取得した細胞のDNA量を示す第3データを用いて、N/C比が第2閾値以下である細胞のうち、第3データの値が第1閾値より大きい細胞数を示す細胞数P、および、N/C比が第2閾値より大きい細胞のうち、第3データの値が第1閾値より大きい数を示す細胞数Qをそれぞれ計数する。すなわち、N/C比が相対的に小さい細胞と、N/C比が相対的に大きい細胞とが、N/C比について設定された第2閾値を用いて区別される。なお、第2閾値とは、表層および中層の細胞を含む表・中層細胞(表層側の細胞)と傍基底層および基底層の細胞(基底側の細胞)を含む深層系細胞とを細胞の形態に基づいて区別するために設定される値である。なお、ここでは、第2閾値として1つの値を用いる場合を例に挙げて説明するがこれに限定されず、第2閾値が一定の幅を有する値であってもよい。例えば、N/C比が相対的に小さい細胞を規定するための上限を規定する閾値と、N/C比が相対的に大きい細胞を規定するための下限を規定する閾値とが異なる値であってもよい。
なお、第1計数部112は、例えば、個々の細胞の第1データとN/C比とについてのスキャッタグラムを作成して、このスキャッタグラムにおいて所定の領域(図10の領域Lおよび領域Hを参照)内にプロットされるデータの組を有する細胞の数を計数する構成であってもよい。この場合、第2閾値は、スキャッタグラムのN/C比の値域が異なる2つの領域に分割する境界線として設定される。第1計数部112は、2つの領域のそれぞれに含まれる細胞数をそれぞれ計数する。
一方、「第1閾値」とは、二倍体細胞のDNA量を示す値と、二倍体細胞よりも多いDNA量を示す値との間に設定される値であり、二倍体細胞に相当するDNA量の細胞か、二倍体細胞よりもDNA量が多い細胞かを区別するために設定される値である。
すなわち、第1計数部112は、N/C比が第2閾値以下の細胞のうち、細胞が有するDNA量が第1閾値より多い細胞数、および、N/C比が第2閾値より大きい細胞のうち、細胞が有するDNA量が第1閾値より多い細胞数をそれぞれ計数する。
なお、第1計数部112は、例えば、細胞のDNA量についてのヒストグラムを作成してもよく、第1閾値は、このヒストグラムにおいて二倍体細胞に相当するピークの最頻値および半値幅などから統計的手法を用いて算出される値であってもよい。
<ステップS5において、第1細胞数および第2細胞数を計数する方法>
ここでは、第1計数部112が、第1細胞数および第2細胞数を計数する方法について、図10を用いて説明する。図10は、第1計数部112が計数する細胞数について説明する模式図である。図10に示されるように、N/C比を横軸とし第1データを縦軸としたスキャッタグラムでは、測定試料中の細胞のデータに対応する各プロットは右下がりの三日月形状を呈する分布を示す。
ステップS5において、第1計数部112は、各細胞の細胞核から得られる蛍光信号のパルス面積、すなわち蛍光量に基づいて、第1閾値より多いDNA量を有する細胞を計数する。具体的には、第1計数部112は、N/C算出部111が算出した各細胞のN/C比、および各細胞の細胞核から得られる蛍光量に対応する各細胞のDNA量を取得する。そして、第1計数部112は、N/C比が第2閾値(例えば、0.3)以下の領域LのDNA量が多い細胞数P、および第2閾値より大きい領域HのDNA量が多い細胞数Qをそれぞれ計数する。
なお、図10は模式図であり、便宜的に二倍体細胞に相当するDNA量を有する細胞に対応するプロットを「×」で示し、二倍体細胞よりも少ないDNA量を有する細胞に対応するプロットを黒丸で示し、二倍体細胞よりも多いDNA量を有する細胞に対応するプロットを「白丸」で示している。第1計数部112が計数する細胞数Pは、図10において領域Lの白丸の数であり、細胞数Qは、領域Hの白丸の数である。
図11のフローチャートに戻り、第1比較部1141は、第1計数部112が計数した細胞数Pと細胞数Qとを比較する。判定部1143は、この比較結果に基づいて細胞の状態を判定する。例えば、判定部1143は、比較結果が細胞数P/細胞数Q≧0.6である場合(ステップS9にてYES:比較ステップ)、上皮組織の表層および中層に異形成に関連する所見がでる可能性があると判定する(ステップS21:判定ステップ)。一方、判定部1143は、比較結果が細胞数P/細胞数Q<0.6である場合(ステップS9にてNO:比較ステップ)、上皮組織の深層系細胞に異形成に関連する所見がでる可能性があると判定する(ステップS22:判定ステップ)。なお、上記のような比較結果、および試料に含まれる細胞が含まれていた組織の状態に関する情報を含む判定結果の少なくともいずれか一方を出力部14から表示装置等の外部機器(図7参照)に出力する(出力ステップ)構成であってもよい。
(細胞情報提供装置が行う処理の流れの変形例)
次に、制御部11が第2計数部113を備え、かつ異形成度判定部114が第2比較部1142を備えており、判定部1143がDNA量が第1閾値以下のDNA量を有する細胞数、およびDNA量が第1閾値より多いDNA量を有する細胞数との比(CPIx値)も用いて判定を行う処理の流れについて、図11を用いて以下に説明する。図11は、細胞情報提供装置1が行う処理の流れの別の例を示すフローチャートである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明したステップと同様の処理を行うステップについては、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
第2計数部113は、ステップS3においてN/C算出部111が算出したN/C比を用いて基底側の細胞に関する測定データを特定し、特定した測定データに含まれるDNA量のデータを用いてヒストグラムを作成する(ステップS6)。基底側の細胞に関する測定データの特定は、例えば、N/C比が0.3以上の細胞の測定データを抽出することにより行われる。そして、第2計数部113は、このヒストグラムにおいて第1閾値以下のDNA量を有する細胞数D(第3細胞数)、および第1閾値より多いDNA量を有する細胞数M(第4細胞数)をそれぞれ算出する(ステップS7:第2計数ステップ)。
<ステップS8において、細胞数Dおよび細胞数Mを計数する方法>
ここでは、第2計数部113が、細胞数Dおよび細胞数Mを計数する方法について、図12を用いて説明する。
図12の縦軸は細胞の数、横軸は細胞のDNA量を表している。図12に示すa以上b以下の範囲に属する細胞は、二倍体細胞のDNA量に相当するDNA量(図3における「2C」参照)を有する細胞である。第2計数部113は、図12に示すa以上b以下の範囲に属する細胞数を細胞数Dとして計数する。一方、bより大きくc以下の範囲に属する細胞は、二倍体細胞のDNA量より多いDNA量(図3における「4C」など)を有する細胞である。第2計数部113は、図12に示すbより大きくc以下の範囲に属する細胞数を細胞数Mとして計数する。
すなわち、細胞数Dとして計数される細胞には、G0期およびG1期にある正常な細胞が含まれており、細胞数Mとして計数される細胞には、S期、G2期、およびM期にある細胞と、がん化した細胞および異形化した細胞が含まれている。
なお、図12に示すbの値(第1閾値)は、二倍体細胞よりも多いDNA量を有する細胞か否かを分けるために設定される値であればよく、例えば、二倍体細胞が有するDNA量を基準にして予め設定された値であってもよい。例えば、分析対象の細胞において、正常なDNA量の範囲(図12のa−b間)および異常なDNA量の範囲(図12のb−c間)は、分析の精度や信頼性を考慮して、種々の実験や検証などにより選定されればよい。
図11のフローチャートに戻り、細胞情報提供装置1が行う処理の流れの説明を続ける。なお、以下では、第2比較部1142が、CPIx値と、基準となる所定の値である0.2とを比較する場合について説明する。第2比較部1142は、第2計数部113が算出(ステップS7)した細胞数Dと細胞数Mとを用いてCPIx値(細胞数M/細胞数D)を算出し(ステップS8)、CPIx値と0.2とを比較する。一方、第1比較部1141は、前述のステップS9と同様の処理を行う(ステップS9およびステップS12:比較ステップ)。
判定部1143は、分類表121を参照し、以下のように判定する。
・CPIx値が0.2未満(ステップS8にてNO)であり、かつ、細胞数P/細胞数Qが0.6未満(ステップS9にてNO)である場合に、分類1と判定する(ステップS10)。
・CPIx値が0.2未満(ステップS8にてNO)であり、かつ、細胞数P/細胞数Qが0.6以上(ステップS9にてYES)である場合に、分類2と判定する(ステップS11)。
・CPIx値が0.2以上(ステップS8にてYES)であり、かつ、細胞数P/細胞数Qが0.6以上(ステップS12にてYES)である場合に、分類3と判定する(ステップS13)。
・CPIx値が0.2以上(ステップS8にてYES)であり、かつ、細胞数P/細胞数Qが0.6未満(ステップS12にてNO)である場合に、分類4と判定する(ステップS14)。
<分類表121の詳細>
ここで、分類表121について図13を用いて説明する。図13に示す分類表121は、分析試料に含まれる細胞の異形成度を判定部1143が判定する際に参照する第1の基準、および第2の基準の一例を規定している。図13に示す分類表の「CPIx値」の欄は第2の基準に関する規定であり、「領域LのDNA量が多い細胞数/領域HのDNA量が多い細胞数」(図10参照)の欄は第1の基準に関する規定である。
ここで、CPIx値とは、細胞数Dと細胞数Mとの比として算出され、二倍体細胞のDNA量よりも多いDNA量を有している細胞の比率を示す値である。CPIx値が高い場合、がん化した細胞および異形化した細胞の存在がどれだけ疑われるのかを示す値として活用され得る。
図13に示す例では、「領域LのDNA量が多い細胞数」と「領域HのDNA量が多い細胞数」との比が0.6以上か否かを基準としているが、これに限定されない。例えば、「領域LのDNA量が多い細胞数」と「領域HのDNA量が多い細胞数」との比を1.0以上か否かを基準と設定してもよい。同様に、図13に示す例では、CPIx値が0.2以上か否かを基準としているが、これに限定されない。
判定部1143は、例えば、以下の分類に応じた判定を行ってもよい。
・(分類1)細胞数Dと細胞数Mとの比が0.2未満であり、かつ、細胞数Pと細胞数Qとの比が0.6未満である場合に、所見がないと判定する。
・(分類2)細胞数Dと細胞数Mとの比が0.2未満であり、かつ、細胞数Pと細胞数Qとの比が0.6以上である場合に、上皮組織の表層および中層に異形成がみられる可能性があると判定する。
・(分類3)細胞数Dと細胞数Mとの比が0.2以上であり、かつ、細胞数Pと細胞数Qとの比が0.6以上である場合に、治療が必要な段階に移行しており、且つ、上皮組織の表層および中層に異形成がみられる可能性が高いと判定する。
・(分類4)細胞数Dと細胞数Mとの比が0.2以上であり、かつ、細胞数Pと細胞数Qとの比が0.6未満である場合に、治療が必要な段階に移行しており、且つ、上皮組織の傍基底層および基底層における異形成がみられる可能性が高いと判定する。
なお、上記のような判定結果を出力部14から表示装置等の外部機器(図示せず)に出力する構成であってもよい。また、出力部14が、コメント対応表122に基づいて、判定結果に応じたコメントを判定結果とともに出力する構成であってもよい。
図11に示す処理の流れは一例にすぎず、これに限定されるものではない。例えば、ステップS3〜ステップS5の処理とステップS6〜ステップS7の処理とを並行して行う構成であってもよいし、ステップS6〜ステップS7の処理をステップS3〜ステップS5の処理より先に行う構成であってもよい。同様に、ステップS8の処理と、ステップ9およびステップ12の処理の順番は逆であってもよい。すなわち、ステップ9の処理においてYESおよびNOのそれぞれの場合について、ステップS8の処理を行う構成としてもよい。
<コメント対応表122の詳細>
判定部1143は、図14に示すコメント対応表122を参照し、判定結果(例えば、前記の分類1〜4)に対応するコメントを選択する構成であってもよい(図示せず)。図14に示すように、コメント対応表122には分類毎に、注目すべき部位に関する情報および備考が対応付けられている。備考には、判定結果に関する解説、および細胞数P、細胞数Q、細胞数D、および細胞数Mを用いて算出される各種の値に関する情報などが含まれていてもよい。例えば、図14の分類2に対応する備考の「表・中層細胞にDNA量が多い細胞が見られる」は、判定結果に関する解説である。一方、分類1として判定された場合には、例えば、注目すべき部位は「無し」とされ、備考には、「所見無し(なお、深層系細胞にDNA量の多い細胞が見られる)」という判定結果に関する解説が含まれている。また、図14の分類3および分類4に対応する備考に示すように、「CPIx値が高い」という、細胞数Dと細胞数Mとの比較に基づく情報が含まれていてもよい。
出力部14は、試料毎に付与されている試料IDと、判定部1143から取得した判定結果およびコメントとを対応付けて、表示装置等の外部機器(図示せず)に出力する(出力ステップ)。
具体的には、出力部14は、判定部1143から取得した判定結果に加えて、細胞数Pと細胞数Qとを比較した結果、および細胞数Dと細胞数Mとを比較した結果の少なくともいずれか一方を出力してもよい。なお、外部機器とは、ユーザに対して判定結果を提示する機能を備えるものであればよく、例えば、医師および看護師などが使用するパーソナルコンピュータ(図示せず)であってもよいし、後述する細胞検査士などが使用する鏡検端末装置4などであってもよい。あるいは、細胞情報提供装置1が表示装置を備える構成であってもよい。また、出力部14は、第1計数部112が作成したスキャッタグラム、および第2計数部113が作成したヒストグラムの少なくとも何れか一方を、判定結果およびコメントと対応付けて出力する構成であってもよい。
なお、図6では、出力部14が測定装置2から試料IDを取得する構成例を示しているが、これに限定されない。例えば、データ取得部13が各種データとともに試料IDを取得しており、出力部14はデータ取得部13を介して試料IDを取得してもよい。
なお、細胞情報提供装置1が複数の測定装置2とローカルエリアネットワーク(LAN)などのネットワークを介して接続されており、複数の測定装置2からの測定データを取得する構成であってもよい。あるいは、測定装置2と細胞情報提供装置1とを一体化させた構成であってもよい。
<分類1〜4と組織診および細胞診の判定結果との関係>
ここでは、細胞情報提供装置1から出力される判定結果の「分類1」〜「分類4」が、組織診および細胞診における分類とどのような対応関係であるのかを図15を用いて説明する。図15は、上皮組織における前がん病変と、細胞診断における分類との関係を説明する図である。
例えば、子宮頸部の組織診においては、正常な状態からがんに至るまでの過程は、正常な状態から順に、「正常(Normal)」、「CIN1」、「CIN2」、「CIN3」、および「がん(Cancer)」という複数の段階がある。図15の上部に示す5つの模式図はこの5つの段階の細胞の様子を示している。そのうち、子宮頸部上皮内腫瘍(CIN)と呼ばれる段階に該当するのは、「CIN1」、「CIN2」、および「CIN3」の段階である。
「CIN1」は、基底層から表層に向かう間の3分の1に異常細胞が増殖している状態であり、自然消退する可能性が高い状態である。そのため、「CIN1」では、まだ治療は不要と判断されている。図15には、傍基底層に異常細胞が認められる様子と、表層および中層細胞の中にHPV増殖による細胞変化が認められる細胞が示されている。「CIN2」は、基底層から表層に向かう間の3分の2に異常細胞が増殖している状態であり、「CIN2」では治療が必要と判断される状態である。「CIN3」は、基底層から表層に向かう間のほぼ全てにわたり異常細胞が増殖している状態であり、「CIN3」では治療が必要と判断されている。早期にがんの治療を開始するには、がんの進行具合が「Cancer」に至る前の「CIN2」から「CIN3」のようながんの初期段階で、がんのおそれがあるということを検出できることが望ましい。
一方、子宮頸がん検診の場合、まず細胞診検査が行われる。この検査の結果はベセスダ分類という分類方法が適用される。ベセスダ分類では、正常(NILM)、軽度の異常が推定される「Low SIL(LSIL)」、高度の異常が推定される「High SIL(HSIL)」、および子宮がんが疑われる「SCC」という複数の段階が用いられる。なお、「SIL」とは、扁平上皮内病変を意味する英語の略称である。組織診における「CIN1」、「CIN2」、および「CIN3」と、ベセスダ分類の「LSIL」および「HSIL」とは、図15に示すような関係であるといえる。
細胞情報提供装置1から出力される判定結果の「分類1」は、組織診の「正常」の段階および細胞診の「正常(NILM)」の段階に相当する。
「分類2」は、組織診の「CIN1」のうち、正常により近い段階に相当し、細胞診の「LSIL」の段階に相当する。
「分類3」は、組織診の「CIN1」から、「CIN2」のうち「CIN1」に近い段階までに相当し、細胞診の「LSIL」から、「LSIL」と「HSIL」とが拮抗する段階までに相当する。
「分類4」は、組織診の「CIN2」のうち「CIN3」に近い段階から「Cancer」の段階までに相当し、細胞診の「LSIL」と「HSIL」とが拮抗する段階から「SCC」までの段階に相当する。
(検査情報サーバ3)
検査情報サーバ3は、細胞情報提供装置1が出力した判定結果、およびコメントなどを試料IDと対応付けて記憶する記憶装置である。検査情報サーバ3は、細胞診において塗抹標本を撮像した画像、および細胞診を行った細胞検査士によって入力された所見などを、試料IDと対応付けて記憶する。
検査情報サーバ3に記憶された情報を元にして報告書が作成され、該報告書は、検査機関120から医療機関110に納品(提供)される。
(鏡検端末装置4の構成)
ここでは、図1を参照しながら、鏡検端末装置4の構成について説明する。鏡検端末装置4は、鏡検端末装置4の各機能を統括的に制御する制御部41と、画像などを表示する表示部42を備えている。さらに、制御部41は、画像処理部411、試料ID取得部412、および入力部413を備えている。
画像処理部411は、撮像装置5によって撮像された画像、細胞診を行った細胞検査士によって入力される検査所見、および検査情報サーバ3から読み出した判定結果などを組み合わせた画面表示を生成して表示部42に表示させる(図16参照)。
試料ID取得部412は、塗抹標本に付与されている試料IDを取得する。取得した試料IDは、検査情報サーバ3から、細胞試料に関する判定結果およびコメントを読み出したり、塗抹標本を撮像した画像および細胞診の所見などを検査情報サーバ3に登録したりする場合に利用される。
入力部413は、細胞診を行った細胞検査士によって入力される検査所見を取得する。
(細胞情報提供システム100が提供する細胞情報)
続いて、細胞情報提供システム100において、細胞情報提供装置による判定結果が鏡検端末装置4にて利用される場面を例に挙げて、図16を用いて説明する。図16は、鏡検端末装置が、鏡検画像、および細胞情報提供装置による判定結果を表示する画面表示の一例を示す図である。
欄W4には、「患者番号」、「受信日」、「生年月日」、「年齢」、「施設名」、および「既往歴」が記載されている。「施設名」は、医療機関110の名称であり、患者から細胞試料を採取した医療機関である。「患者番号」は試料IDとして利用することも可能であるが、試料IDが細胞試料毎、あるいは患者毎に付与されてもよい。この場合、試料IDは、患者番号と対応付けられる。図16に示す例では、欄W1の「xxxxxx」が、細胞試料毎に付与されている試料IDである。
欄W2には、細胞情報提供装置1から提供されたCPIx値「0.50」、および判定結果「分類4」が表示されており、欄W3には、判定結果「分類4」に対応するコメント(図14参照)が表示されている。
欄W5には、細胞検査士など鏡検を行った細胞検査士によって入力された「標本精度」、「検査結果」、および所見を表示している。欄W6には、鏡検において撮像された画像を表示している。
欄W7には、「総合判定」を記入する欄が設けられており、例えば、報告書を作成する段階において、最終的な判断として入力された判定結果を表示する。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明の細胞情報提供装置1による判定結果を検証した一実施例について図17を用いて以下に説明する。図17は、細胞情報提供装置1による判定結果を検証した一実施例における結果である。
図17の(a)は、CPIx値が0.2未満であり、かつ細胞診において異形化した細胞の出現場所に関する所見があった14試料について、細胞情報提供装置1による判定を行った場合の結果である。
細胞情報提供装置1は、細胞診において表層および中層細胞の異形成に関する所見があった12試料のうちの11試料を「分類2」と判定することに成功し、その判定の精度は91.6%であった。
図17の(b)は、CPIx値が0.2以上であり、かつ細胞診において異形化した細胞の出現場所に関する所見があった45試料について、細胞情報提供装置1による判定を行った場合の結果である。
細胞情報提供装置1は、細胞診において表層および中層細胞の異形成に関する所見があった31試料のうちの20試料を「分類3」と判定することに成功し、その判定の精度は90.9%であった。また、細胞情報提供装置1は、細胞診において中層から基底層細胞の異形成に関する所見があった9試料のうちの7試料を「分類4」と判定することに成功しており、その判定の精度は77.8%であった。
このように、細胞情報提供装置1は、試料に含まれる細胞の異形成に関して高い精度で判定することができることが実証された。
1 細胞情報提供装置
2 測定装置
3 検査情報サーバ(記憶装置)
4 鏡検端末装置
13 データ取得部
14 出力部
100 細胞情報提供システム
112 第1計数部(計数部)
113 第2計数部
1141 第1比較部(比較部)
1143 判定部
S1 データ取得ステップ
S5 第1計数ステップ(計数ステップ)
S7 第2計数ステップ
S9,S12 比較ステップ

Claims (22)

  1. 試料に含まれる細胞のうち、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて第1グループに分類され、二倍体細胞のDNA量を示す値と、二倍体細胞よりも多いDNA量を示す値との間に設定される閾値より多いDNA量を有する細胞の数を示す第1細胞数、および、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて前記第1グループとは異なる第2グループに分類され、前記閾値より多いDNA量を有する細胞の数を示す第2細胞数をそれぞれ計数する計数ステップと、
    前記第1細胞数と前記第2細胞数とを比較する比較ステップと、を含み、
    前記計数ステップでは、前記第1グループに表層側の細胞が含まれ、前記第2グループに基底側の細胞が含まれるように、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて前記試料に含まれる細胞を分類する細胞分析方法。
  2. 前記計数ステップでは、細胞の大きさと細胞核の大きさとの比率に基づいて、前記試料に含まれる細胞を前記第1グループと前記第2グループとに分類する請求項に記載の細胞分析方法。
  3. 前記計数ステップでは、前記比率を第2閾値と比較することにより、前記試料に含まれる細胞を前記第1グループと前記第2グループとに分類する請求項に記載の細胞分析方法。
  4. 前記計数ステップでは、細胞核から得られる蛍光量に基づいて、前記閾値より多いDNA量を有する細胞を計数する請求項1からのいずれか1項に記載の細胞分析方法。
  5. 前記試料に含まれる細胞は、組織から剥離された細胞である、請求項1からのいずれか1項に記載の細胞分析方法。
  6. 前記組織は、上皮組織である、請求項に記載の細胞分析方法。
  7. 前記比較ステップにおける比較結果に基づいて、前記試料に含まれる細胞が含まれていた組織の状態に関する情報を出力する出力ステップをさらに含む、請求項1からのいずれか1項に記載の細胞分析方法。
  8. 前記出力ステップにおいて、前記第1細胞数が、前記第2細胞数より多いか否かにより、前記組織の表層および中層における異形成の有無に関する情報を出力する請求項に記載の細胞分析方法。
  9. 前記試料に含まれる細胞のうち、細胞が有するDNA量が前記閾値以下である細胞の数を示す第3細胞数、および細胞が有するDNA量が前記閾値より多い細胞の数を示す第4細胞数をそれぞれ計数する第2計数ステップをさらに備え、
    前記出力ステップにおいて、前記第1細胞数と前記第2細胞数との比較結果、および前記第3細胞数と前記第4細胞数との比較結果に基づいて、前記組織の状態を出力する請求項またはに記載の細胞分析方法。
  10. 試料に含まれる細胞について、細胞の大きさを示す第1データ、細胞核の大きさを示す第2データ、および、細胞のDNA量を示す第3データを取得するデータ取得ステップと、
    前記第1データおよび前記第2データに基づき第1グループに分類される細胞のうち、前記第3データの値が二倍体細胞のDNA量を示す値と、二倍体細胞よりも多いDNA量を示す値との間に設定される値より大きい細胞の数を示す第1細胞数、および、前記第1データおよび前記第2データに基づき、前記第1グループとは異なる第2グループに分類される細胞のうち、前記第3データの値が二倍体細胞のDNA量を示す値と、二倍体細胞よりも多いDNA量を示す値との間に設定される値より大きい細胞の数を示す第2細胞数をそれぞれ計数する計数ステップと、
    前記第1細胞数と前記第2細胞数とを比較する比較ステップを、を含み、
    前記試料に含まれる細胞は、前記第1グループに表層側の細胞が含まれ、前記第2グループに基底側の細胞が含まれるように、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて分類される細胞分析方法。
  11. 前記計数ステップでは、前記第1データおよび前記第2データから求められる細胞の大きさと細胞核の大きさとの比率に基づいて、前記試料に含まれる細胞を前記第1グループと前記第2グループとに分類する請求項10に記載の細胞分析方法。
  12. 前記計数ステップでは、前記細胞の大きさと細胞核の大きさとの比率を閾値と比較することにより、前記試料に含まれる細胞を前記第1グループと前記第2グループとに分類する請求項11に記載の細胞分析方法。
  13. 前記閾値は、中層細胞の大きさと該中層細胞の細胞核の大きさとの比率と、傍基底層細胞の大きさと該傍基底層細胞の細胞核の大きさとの比率との間に設定される値である請求項12に記載の細胞分析方法。
  14. 前記第1データは、前記細胞から生じた散乱光信号のパルス幅であり、
    前記第2データは、前記細胞の細胞核から生じた蛍光信号のパルス幅であり、
    前記第3データは、前記蛍光信号のパルス面積である請求項10から13のいずれか1項に記載の細胞分析方法。
  15. 試料に含まれる細胞のうち、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて第1グループに分類され、二倍体細胞のDNA量を示す値と、二倍体細胞よりも多いDNA量を示す値との間に設定される閾値より多いDNA量を有する細胞の数を示す第1細胞数、および、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて前記第1グループとは異なる第2グループに分類され、前記閾値より多いDNA量を有する細胞の数を示す第2細胞数をそれぞれ計数する計数部と、
    前記第1細胞数と前記第2細胞数とを比較する比較部と、を備え
    前記試料に含まれる細胞は、前記第1グループに表層側の細胞が含まれ、前記第2グループに基底側の細胞が含まれるように、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて分類される細胞情報提供装置。
  16. 試料に含まれる細胞のうち、細胞の大きさを示す第1データ、細胞核の大きさを示す第2データ、および、細胞のDNA量を示す第3データを取得するデータ取得部と、
    前記第1データおよび前記第2データに基づいて第1グループに分類され、前記第3データの値が二倍体細胞のDNA量を示す値と、二倍体細胞よりも多いDNA量を示す値との間に設定される閾値より大きい細胞の数を示す第1細胞数、および、前記第1データおよび前記第2データに基づいて前記第1グループとは異なる第2グループに分類され、前記第3データの値が前記閾値より大きい細胞の数を示す第2細胞数をそれぞれ計数する計数部と、
    前記第1細胞数と前記第2細胞数とを比較する比較部と、を備え
    前記試料に含まれる細胞は、前記第1グループに表層側の細胞が含まれ、前記第2グループに基底側の細胞が含まれるように、細胞の大きさと細胞核の大きさとに基づいて分類される細胞情報提供装置。
  17. 前記試料に含まれる細胞は、組織から剥離された細胞であり、
    前記比較部による比較結果に基づいて、前記組織の状態を判定する判定部をさらに備える、請求項16に記載の細胞情報提供装置。
  18. 前記試料に含まれる細胞のうち、細胞が有するDNA量が前記閾値以下である細胞の数を示す第3細胞数、および細胞が有するDNA量が前記閾値より多い細胞の数を示す第4細胞数をそれぞれ計数する第2計数部をさらに備え、
    前記判定部は、前記第1細胞数と前記第2細胞数との比較結果、および前記第3細胞数と前記第4細胞数との比較結果に基づいて、前記組織の状態を判定する請求項17に記載の細胞情報提供装置。
  19. 前記データ取得部は、前記第1データ、前記第2データ、および前記第3データを、フローサイトメータを含む測定装置から取得する請求項16から18のいずれか1項に記載の細胞情報提供装置。
  20. 請求項17から19のいずれか1項に記載の細胞情報提供装置と、
    前記細胞情報提供装置による判定結果を、試料の識別情報と対応付けて記憶する記憶装置と、
    前記試料の識別情報と同じ識別情報が付与された試料を撮像した画像を取得し、該識別情報に対応する前記判定結果を前記記憶装置から読み出して、前記画像と前記判定結果とを表示する鏡検端末装置と、を含む細胞情報提供システム。
  21. 請求項15または16に記載の細胞情報提供装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、前記計数部、および前記比較部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
  22. 請求項21に記載の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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