JPS594745B2

JPS594745B2 - 細胞診装置

Info

Publication number: JPS594745B2
Application number: JP51121658A
Authority: JP
Inventors: 尚恒川; 英雄沼上; 隆志近藤
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1976-10-09
Filing date: 1976-10-09
Publication date: 1984-01-31
Also published as: JPS5346797A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は細胞診における例えばガン細胞等の疑惑性の細
胞を選択抽出して細胞診を能率良く行うことのできる細
胞診装置に関する。

近年、予防医学上、ガンの集団検診が行われるようにな
つてきた。

この集団検診は被検者１人当り約１０万個の細胞を検査
してその細胞中から例えばガン細胞等の疑惑性の細胞を
抽出するものである。そして上記検診に於て疑惑性の細
胞が抽出された被検者に対してガン検査を行うものであ
る。し力走、上記検診、即ち細胞診には検査技師の大き
な負担と共に多くの検査時間を要し、また診断の信頼性
も十分なものではなかつた。そこで本発明者らは先に第
１図に示す如き系統の細胞診装置を提唱した。即ち、採
取された細胞をスライドガラス上に染色、塗抹し、この
塗抹された細胞を例えば撮像機等からなる細胞画像入力
部１で撮像して細胞画像信号を得る。そしてこの細胞画
像信号を入力する細胞画像検出部２は例えばマスク等を
用いて細胞らしき画像を検出する。この検出された細胞
らしき画像信号について特徴抽出部３は細胞の特徴とな
る核面積や、核内のクロマチン構造あるいは細胞核面積
対細胞質面積の比、即ちＮ／Ｃ比を抽出する。そしてこ
の抽出された特徴に基づいて診断部４は疑惑性の細胞で
あるか否かを診断している。しかしこのような従来の細
胞診装置では検出される細胞数が多い為に個々の細胞に
ついて十分に信頼性の高い診断を行うことができないと
いう問題があつた。また特徴抽出部３において、Ｎ／Ｃ
比を算出する為の細胞質濃度や細胞核濃度等の特徴パラ
メータの閾値を適確に設定することが難しかつた。即ち
、細胞核および細胞質をそれぞれ正確に抽出するべく濃
度閾値を適正に設定することが困難であつた為、こ０結
果前記Ｎ／Ｃを求めてもその信頼性が低く、結局疑悪性
の細胞だけを抽出することが甚だ困難であつた。この為
に診断の信頼性を十分高めることができなかつた。また
上記装置には大きなハードウェアを必要とし、現実的な
装置ではなかつた。本発明はこのような事情を考慮して
なされたもので、その目的とするところは、採取された
多くの細胞中から疑悪性の細胞を抽出して細胞診を行う
ようにし、能率良くしかも信頼性高く細胞診を行うこと
のできる細胞診装置を提供することにある。

本発明の概要は、採取された細胞の画像信号を得、この
画像信号から上記細胞の濃度ヒストグラムを作成する。

そしてこの濃度ヒストグラムから背景と細胞質との変化
点を見出し、この変化点によつて区分される前記濃度ヒ
ストグラムの背景部分を除く部分の濃度分布偏度、つま
り濃度分布の偏り度合を求め、この濃度分布偏度と所定
の閾値とを比較することによつて、前記細胞が疑悪性で
あるか否かを判定するようにしたものである。換言すれ
ば、上記濃度分布偏度がＮ／Ｃと対応関係にあることを
利用して、Ｎ／Ｃを求めることなしに上記濃度分布偏度
から細胞の疑悪性判定を行うようにしたものである。そ
して疑悪性と判定された細胞についてだけ細胞の特徴抽
出を行い、細胞診の能率化をはかると共に信頼性を高め
たものである。以下、本発明の一実施例を示す図面を参
照して詳細を説明する。

第２図は装置の概略系統図であり、前記第１図に示す系
統図の細胞画像検出部２と特徴抽出部３との間に細胞選
択部５を挿入したものである。即ち、採取された細胞は
細胞画像入力部１で細胞画像信号に変換されて細胞画像
検出部２へ供給される。そしてこの検出部２で血球や粘
液等の画像信号と分離され１つの細胞を示す細胞画像信
号だけが細胞選択部５へ転送される。この細胞選択部５
は前記検出部２から転送されてきた細胞画像信号につい
て、細胞濃度ヒストグラムを作成する。そしてこのヒス
トグラムから濃度分布偏度を作成して診断を要する細胞
か否かを判定する。そして診断を要すると判定された細
胞の画像信号は特徴抽出部３へ転送され特徴抽出される
。この特徴抽出された結果に基づいて診断部４は診断を
行い疑悪性細胞の抽出を行うようになつている。ところ
で前記細胞選択部５は第３図に示す如く構成になつてい
る。

前記細胞画像検出部２から転送された細胞画像信号は例
えばランダムアクセスＩＣメモリ等の画像メモリ１１に
一旦書き込まれる。この画像メモｌ月１に書き込まれた
画像信号は一画素づつ順次読み出されて濃度ヒストグラ
ム計算回路１２に入力される。このヒストグラム計算回
路１２は例えば複数のカウンタ等で構成され、上記読み
出された画素の濃度に対応したカウンタを逐次歩進する
。従つて前記画像メモリ１１から全ての画素情報が読み
出されたとき、前記ヒストグラム計算回路１２の各カウ
ンタにはそれぞれ分類された濃度毎に画素情報の存在個
数が累積計数されている。これらの各累積計数された値
の例を第４図の濃度ヒストグラムに示す。そしてヒスト
グラム計算回路１２で計算された各カウンタの計数値は
順次読み出されて細胞質レベル計算回路１３に供給され
る。このレベル計算回路１３は例えば比較器等によつて
構成されるもので上記計算されたヒストグラムから例え
ば細胞画像信号の背景と細胞質との境界レベルや細胞質
と細胞核との境界レベル等を抽出する。そしてこれらの
レベルから細胞質濃度閾値を算出する。この算出された
濃度閾値に基づいて例えば乗算器、加算器、除算器等か
らなる分布偏度計算回路１４は前記ヒストグラム計算回
路１２から各濃度の計数値を読み出して分布偏度を計算
する。この分布偏度計算回路１４で計算された分布偏度
は比較器１５に出力される。この比較器１５にはあらか
じめ設定された分布偏度判定用の閾値θＭが入力されて
おり、この閾値θＭと前記記算された分布偏度とを比較
している。そして前記分布偏度計算回路１４で計算され
た分布偏度が上記閾値θＭを超えたとき、前記画像メモ
リ１１に書き込まれた細胞画像信号は診断を必要とする
と判定する。この判定結果は細胞選択信号として前記特
徴抽出部３へ送出されるようになつている。また上記細
胞選択信号と共に前記画像メモリ１１に書き込まれた細
胞画像信号も特徴抽出部３へ転送される。また第３図中
、１６は計算回路制御装置で、前記画像メモリ１１、各
計算回路１２，１３，１４及び比較器１５等の各動作タ
イミングを制御するものである。そしてこの計算回路制
御装置１６は本細胞選択部５における細胞選択が終了し
たことを示す終了信号を前記特徴抽出部３へ送出するよ
うになつている。以下、第４図に示す細胞の濃度ヒスト
グラムを例に本装置の細胞選択の原理を説明する。一般
に細胞画像の濃度ヒストグラムを作成すると３つのピー
クができる。これらの各ピークのうち濃度レベルの低い
方の第１のピークは、細胞の存在しない領域、即ち背景
に対応したピークであり、濃度レベルの中央部に位置す
る第２のピークは細胞質に対応したピークである。そし
て濃度レベルの高い方の第３のピークは細胞核に対応し
たピークである。このような濃度ヒストグラムから第１
及び第２のピーク間に存在する谷を調べる。この谷に位
置する濃度レベルＤｃは細胞質濃度の閾値を示し、濃度
レベルが背景から細胞質へ変つたことを示している。こ
の谷の点によつて、ヒストグラム中の背景部分と細胞質
部分とを容易に区別することが可能となる。また濃度レ
ベルＤｅは細胞画像信号のうちの最大濃度レベルを示し
、細胞核の一番濃度が高い部分に相当したものである。
これらの濃度レベルＤｃ，ｄｅを検出することによつて
、細胞の濃度を示す領域は濃度レベルＤｃから濃度レベ
ルＤｅに相当することを見出すことができる。そこで上
記濃度レベルＤｃ，ｄｅを基準として、細胞の濃度分布
偏度Ｍを次のようにして算出する。次式は、分布偏度算
出の為の計算式で、式中Ｄｉは濃度レベルＤｃからＤｅ
間の濃度レベルでｉはｃからｅまで変化する変数である
。但し、Ｎｉは各濃度レベルの画素数である。

この式において、分母は算出された細胞を示す濃度が全
て一様であり、細胞全てが核であると判定される場合の
基準値である。そして分子は実際に算出された各濃度の
画素数から求められる例えばモーメント的な値である。
従つて細胞が全て細胞核に相当する場合には分子で計算
される値は分母と等しくなり、分布偏度ＭはＩと算出さ
れることになる。また細胞が全て細胞質に相当する場合
には濃度レベルＤｅ，ｄｃ間に存在する画素の数は０（
零）となり分子は０（零）となる。更に上式は単調増加
関数であり、通常細胞診で用いられる細胞核面積と細胞
質面積との比、所謂Ｎ／Ｃ比によく近似したものである
。なお第５図は上式によつて求められた分布偏度Ｍ．ｌ
！：．Ｎ／Ｃ比との関係を示したもので、計算機により
擬似細胞画像を作り、この擬似細胞画像から求めたもの
である。従つて算出された分布偏度ＭはＮ／Ｃ比に対応
しており、細胞の特徴的形態を示す一つのパラメータと
見なすことができる。そして上記算出された分布偏度ノ
Ｍを細胞の異常性を示す目安としての閾値θＭと比較し
、その比較結果に基づいて細胞の選択を行なう。

第６図は前記第３図に示した細胞選択部５において上記
計算式に基づいて分布偏度Ｍを算出して細胞の選択を行
うようにした回路例である。

この図に示されるように濃度ヒストグラム計算回路１２
はデコーダ２１とカウンタレジスタ２２によつて構成さ
れている。また細胞レベル計算回路１３は比較器２３、
レジスタ２４、フリツプフロツプ（ＦＦ）２５，２６等
によつて構成されている。また分布偏度計算回路１４は
乗算器２８、加算器２９，３０及び除算器３１，３２等
によつて構成されている。また図中３３，３４はフリツ
プフロツプであり、３５，３６はアドレスカウンタであ
り、３７はデコーダである。このような構成の装置によ
れば画像メモリ１１に細胞画像信号が書き込まれるとス
タート信号が供給される。

このスタート信号によつてアドレスカウンタ３５、カウ
ンタレジスタ２２、ＦＦ２５，２６等をりセツトして初
期状態に設定し、ＦＦ３３をセツトする。このＦＦ３３
のセツトによりゲート回路３８，３９が開かれて、クロ
ツク１はアドレスカウンタ３５に入力され、クロツク２
はカウンタレジスタ２２へ供給される。そしてアドレス
カウンタ３８による画像メモリ１１の番地指定が行われ
、上記メモリ１１に書き込まれた細胞画像信号が順次読
み出される。この読み出された画像信号はデコーダ２１
により濃度レベルを示す信号に変換されてカウンタレジ
スタ２２に供給される。このカウンタレジスタ２２は濃
度レベルに対応した複数のカウンタ２２ａ，２２ｂ，・
・・？２２ｎから構成されたものである。そして前述の
如くカウンタレジスタ２２は濃度に応じたカウンタ２２
ａ，２２ｂ，・・・，２２ｎを歩進して上記細胞画像の
濃度ヒストグラムを作成する。この濃度ヒストグラムの
作成が終了したとき前記アドレスカウンタ３５からキヤ
リ一信号が出力されて前記ＦＦ３３をりセツトする。こ
のりセツトによつて前記ゲート回路３８，３９が閉成さ
れ、ゲート回路４０，４１が開成される。このゲート回
路４０，４１の開成によつて前記カウンタレジスタ２２
で作成された濃度ヒストグラムの各画素数はアドレスカ
ウンタ３６により濃度レベルの低い方から順次読み出さ
れ比較器２３と共にレジスタ２４ａに入力される。そし
てこのレジスタ２４ａに収納されたデータは次のクロツ
ク信号によつてレジスタ２４ｂに転送される。また前記
比較器２３は先にレジスタ２４ｂに収納されていた画素
数のデータとカウンタレジスタ２２から入力したデータ
とを逐次比較している。そしてカウンタ２４ｂのデータ
よりカウンタレジスタ２２から読み出されたデータの値
が小さくなつたとき、即ち前述した第１のピークを検出
したときに信号を出力してＦＦ２５をセツトする。この
ＦＦ２５のセツト状態において前記比較器２３が先のデ
ータよりレジスタ２２から読み出されたデータの値が大
きくなつたとき、即ち前述した谷を検出したとき、再度
信号を出力して前記ＦＦ２５から出力される信号との論
理積信号によつてＦＦ２６をセツトする。このＦＦ２５
のセツトにより前記濃度レベルＤｃが設定される。そし
て前記ＦＦ２５のセツトによつてゲート回路４２が開成
されカウンタ２７が歩進される。つょり、カウンタ２７
は濃度レベルＤｃから歩進され、その計数値は上式にお
ける（Ｄｉ−Ｄｃ）を示している。そしてこのカウンタ
２７から出力される信号と前記カウンタレジスタ２２か
ら出力される信号とを乗算器２８は乗算し、Ｎｉホ（Ｄ
ｉ−Ｄｅ）を算出している。この乗算器２８から出力さ
れる信号は加Ｃ算器２９によつて累積加算され、．ΣＮ
ｉネ（Ｄｉ−Ｄｅ）１：ｅを算出している。

そしてこの加算器２９から算出される信号は除算器３１
において前記カウンタ２７からの信号によつて除算され
ている。従つて除算”Ｃ器３１（力股後？（ΣＮｉネ（
Ｄｉ−Ｄｅ）／（Ｄｃ−Ｄｅ）を算出丁：ｅする。

一方、加算器３０は前記カウンタレジスタＣ２２から出
力される信号を累積加算して．？Ｎｉを算出している。

そして除算器３２は前記除算器３１から出力された信号
を加算器３０から出力された信号で除算してを算出する
。

しかして除算器３２からは前述した分布偏度Ｍを示す信
号が出力されることになる。そしてこの除算器３２から
出力される信号は比較器１５に出力され、閾値θＭと比
較されるようになつている。このように本装置によれば
従来の細胞診の特徴パラメータの一つであるＮ／Ｃ比を
用いることなく細胞を選択することができる。そしてＮ
／Ｃ比はその基準レベルの設定に多くの不碓定要素を含
み信頼性の高い特徴抽出を行うことができなかつたこと
に比して非常に簡単な原理によつて信頼性の高い特徴抽
出を行うことが可能となつた。従つて従来の装置に比し
て細胞診の信頼度を高くすることができると共に上述し
た如く簡単な回路構成において特徴抽出ができ、装置の
簡略化をはかることができる。また本装置は極めて高速
度に分布偏度Ｍの算出を行うことができ、更に細胞画像
信号に混在する雑音や画像信号の所謂ぼけ等の悪影響を
受けにくい。そして従来のＮ／Ｃ比算出手段のように濃
度閾値の変動による大きな誤差を生じることもない。更
に細胞選択部５において細胞診を要する細胞を選択して
、この選択された細胞についてだけ細胞診を行う為に極
めて能率良く細胞診を行うことができる。なお本発明は
上記実施例に限定されるものではない。

例えば濃度分布偏度の計算として、より明確な分布差を
もたせるのに濃度レベルＤｃ−Ｄｅの重心をＤｍとして
として算出するようにしてもよい。

また簡単な細胞診手段として上記分布偏度Ｍ，質から直
接細胞の疑悪性を判断することもできる。そして上記濃
度分布偏度を算出する回路構成も用途、仕様等に応じ適
宜変形して用いてもよい。また濃度ヒストグラム作成に
おいて細胞の背景に汚れが多量に含まれる場合には、例
えばあらかじめ細胞の孤立性を検出し、この検出によつ
て背景に相当する領域の濃度レベル信号を除去する。し
かるのちに濃度ヒストグラムを作成して、上記汚れ等に
よる誤差を除去するようにしてもよい。また画像メモリ
１１等も用途に応じて他の記憶素子他えばＣＣＤ等を用
い、濃度レベルをアナログ的に記憶しておいてもよい。
以上詳述したように本発明に係る細胞診装置は採取され
た細胞の細胞画像信号を得る手段と、この手段で得られ
た細胞画像信号から上記細胞の濃度ヒストグラムを作成
する手段と、この手段で作成された濃度ヒストグラムの
濃度分布偏度を算出する分布偏度算出装置と、この算出
装置で算出された濃度分布偏度に基づいて診断に供する
細胞を選択抽出する手段とを具備するものである。

従つて本発明によれば細胞の形態的特徴を信頼性高く、
しかも高速度で検出することができ、細胞診の能率を高
めることができると共に信頼性の向上をはかることがで
きる等の種々格別の利点を有する細胞診装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の細胞診装置の一例を示す概略系統図、第
２図は本発明の一実施例を示す概略系統図、第３図は同
実施例における細胞選択部の概略構成図、第４図及び第
５図はそれぞれ本発明を説明する為の図、第６図は上記
細胞選択部の構成図である。１１・・・画像メモリ、１２・・・濃度ヒストグラム計
算回路、１３・・・細胞レベル計算回路、１４・・・分
布偏度計算回路、１５・・・比較器。

Claims

【特許請求の範囲】

１採取された細胞から細胞画像信号を得る手段と、こ
の細胞画像信号の濃度ヒストグラムを作成する手段と、
この濃度ヒストグラムから背景と細胞質との変化点を判
定し、この変化点で区別される前記濃度ヒストグラムの
背景部分を除く部分の濃度分布偏度を求める手段と、こ
の濃度分布偏度と所定の閾値とを比較して前記細胞が疑
悪性か否かを判定する手段とを具備したことを特徴とす
る細胞診装置。