JPWO2018189877A1 - 荷電粒子線装置および細胞評価方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施例1に係る荷電粒子線装置である走査電子顕微鏡の一例の概略構成図である。
本実施例の構成における輪郭抽出部19の一動作例として、電顕像データを読込んだ場合の動作例を、図2のフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートの動作は、画像取得部18、輪郭抽出部19と特徴量算出部20であり、上述したCPUでのプログラム実行で実現可能である。
図1の構成による電顕像データの取得時に、視野(Field Of View: FOV)の幅、もしくはデジタル画像にした場合の1画素当りが示す長さ(ピクセルサイズ)などを含む倍率データを取得しているため、輪郭抽出部19にて算出・記憶された輪郭データを用いて輪郭抽出対象の形態的特徴を数値化することが可能となる。例えば、輪郭抽出対象が血小板外形であった場合、血小板外形の面積、直径、最大径、最小径、周囲長等のサイズに関する情報を特徴量として算出することができる。
「形態複雑度」は血小板外形の丸さを示す特徴量である。血小板は血液中で碁石のような円盤型の形状をとることが知られている。上述したように、血小板が包埋された樹脂をスライスすることで血小板試料を作製するため、観察される血小板の断面は円形もしくは楕円形であることが予想される。また、血小板は外部刺激により活性化された状態になると長い突起を出し、それが相互にからまって凝集体(血栓)を作ることが知られている。したがって、丸みを失い、形態が複雑化した血小板は活性化状態であると判断できる。なお、医療用の血小板製剤としては、血小板は活性化していない状態が望ましい。
(形態複雑度) = (周囲長)2/(面積) ・・・ (1)
なお、本実施例では式(1)により形態複雑度を算出したが、形態複雑度は血小板の丸さと複雑さを定量的に表現できればよく、例えば円形度や真円度を用いても良く、周囲長や面積や直径、もしくは血小板の重心位置等を組み合わせて形態複雑度を算出してもよい。
「OCS面積比」は血小板内部に開放小管系が占める割合を示す特徴量である。人間の血液から採取された血小板の寿命は4日程度であることが知られており、寿命間近の血小板は開放小管系の面積が増加する傾向がある。したがって、OCS面積比を算出することで開放小管系の増加具合を算出することができ、血小板が寿命間近であるかを推定することができる。
特徴量算出部20は、下記式(2)により「OCS面積比」を算出する。
(OCS面積比) = (開放小管系の総面積)/(血小板の面積)・・・(2)
開放小管系の拡張度(OCS拡張度)
「OCS拡張度」は図4に示すような、血小板内部の開放小管系の中でも細長く拡張した開放小管系の拡張具合を示す特徴量である。前述した開放小管系の面積比が低い値の場合でも、血小板41の内部に、細長く拡張した開放小管系42やその他の開放系小管系43が存在し、細長く拡張した開放小管系42の最大径が血小板外形の最大径の50%を超えるような場合には、血小板の止血能力が著しく低下している可能性が高いことが本発明者等の生化学検査結果により示されている。したがって、OCS拡張度を算出することで、止血能力が低い血小板を選別することができる。なお、この止血能力は血液を固める血小板の機能性の大きさを示している。
(OCS拡張度) = (開放小管系の最大径)/(血小板の直径)・・・(3)
このとき、「開放小管系の最大径」は血小板内のすべての開放小管系の最大径のうち最大のものの値を使用する。
「濃染領域面積比」は血小板内部に濃染領域が占める割合を示す特徴量である。上述したように、濃染領域はα顆粒や濃染顆粒等の血小板の止血メカニズムと密接な関係がある化学物質(分泌物)を含んでいる。したがって、もしも濃染領域面積比が0%、1%、2%、3%、4%、5%など、低い値を示す場合には当該血小板は止血能力が低いと推定できる。
(濃染領域面積比) = (濃染領域の総面積)/(血小板の面積)・・・(4)
なお、血小板の評価を実施するために定義した濃染領域の構成要素はα顆粒、濃染顆粒、グリコーゲン顆粒、ミトコンドリアに限定する必要はなく、止血メカニズムと関連する分泌物を含む少なくともひとつ以上の細胞小管系が含まれていればよい。また、その他血小板の良否及び/又は機能性、品質に相関のある細胞質、封入体又は副形質を濃染領域の変わりに定義し、その面積比を算出してもよい。
本実施例における判定部21の一動作例として、図5を用いて、特徴量データを基に評価分類モデル記憶部22に記憶された評価分類モデルを用いて血小板の良否及び/又は機能性を評価する場合の動作例を説明する。
Claims (20)
- 細胞の画像を取得する取得部と、
取得した前記画像の中の特徴量に基づいて、前記細胞の良否及び/又は機能性を判定する判定部と、を備える
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1記載の荷電粒子線装置であって、
取得した前記画像に基づき、前記細胞の輪郭を抽出する抽出部と、
抽出した前記輪郭に基づいて当該輪郭の形態的特徴量と、前記輪郭の内部領域に含まれる内部構造物の特徴量を前記特徴量として算出する算出部と、を更に備える、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項2記載の荷電粒子線装置であって、
前記画像は断面画像であり、前記細胞は未分化細胞から生成される分化細胞である、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項3記載の荷電粒子線装置であって、
前記分化細胞は血小板であり、
前記血小板の良否とは止血能力の有無を示し、
前記血小板の機能性とは前記止血能力の大きさを示す、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項4記載の荷電粒子線装置であって、
前記輪郭の形態的特徴量とは、前記血小板外形の丸さを示す特徴量であり、前記内部構造物の特徴量は、前記血小板の開放小管系の面積比と、当該開放小管系の拡張度と、前記血小板の濃染領域の面積比を含む、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項5記載の荷電粒子線装置であって、
前記血小板外形の丸さを示す特徴量は、前記血小板の面積と周囲長から算出する、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項5記載の荷電粒子線装置であって、
前記開放小管系の面積比とは、前記血小板の面積に占める前記開放小管系の総面積の割合である、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項5記載の荷電粒子線装置であって、
前記開放小管系の拡張度とは、前記血小板の直径に対する前記開放小管系の最大径である、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項5記載の荷電粒子線装置であって、
前記濃染領域とは、前記血小板の分泌顆粒、ミトコンドリアを示す領域である、
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 画像処理装置による細胞評価方法であって、
前記画像処理装置は、
荷電粒子線装置の検出器で検出した信号に基づき、細胞の断面画像を取得し、
取得した前記断面画像の中の特徴量に基づいて、前記細胞の良否及び/又は機能性を判定する、
ことを特徴とする細胞評価方法。 - 請求項10記載の細胞評価方法であって、
取得した前記画像に基づき、前記細胞の輪郭を抽出し、
抽出した前記輪郭に基づいて当該輪郭の形態的特徴量と、前記輪郭の内部領域に含まれる内部構造物の特徴量を前記特徴量として算出する、
ことを特徴とする細胞評価方法。 - 請求項11記載の細胞評価方法であって、
前記細胞は未分化細胞から生成される分化細胞である、
ことを特徴とする細胞評価方法。 - 請求項12記載の細胞評価方法であって、
前記分化細胞は血小板であり、
前記血小板の良否とは止血能力の有無を示し、
前記血小板の機能性とは前記止血能力の大きさを示す、
ことを特徴とする細胞評価方法。 - 請求項12記載の細胞評価方法であって、
前記輪郭の形態的特徴量とは、前記血小板外形の丸さを示す特徴量であり、前記内部構造物の特徴量は、前記血小板の開放小管系の面積比と、当該開放小管系の拡張度と、前記血小板の濃染領域の面積比を含む、
ことを特徴とする細胞評価方法。 - 請求項14記載の細胞評価方法であって、
前記開放小管系の拡張度とは、前記血小板の直径に対する前記開放小管系の最大径である、
ことを特徴とする細胞評価方法。 - 画像処理装置で実行される細胞評価プログラムであって、
荷電粒子線装置の検出器で検出した信号に基づき、細胞の断面画像を取得し、
取得した前記断面画像の中の特徴量に基づいて、前記細胞の良否及び/又は機能性を判定するよう、前記画像処理装置を機能させる、
ことを特徴とする細胞評価プログラム。 - 請求項16記載の細胞評価プログラムであって、
取得した前記画像に基づき、前記細胞の輪郭を抽出し、
抽出した前記輪郭に基づいて当該輪郭の形態的特徴量と、前記輪郭の内部領域に含まれる内部構造物の特徴量を前記特徴量として算出するよう、前記画像処理装置を機能させる、
ことを特徴とする細胞評価プログラム。 - 請求項17記載の細胞評価プログラムであって、
前記断面画像を取得する前記細胞は未分化細胞から生成される分化細胞である、
ことを特徴とする細胞評価プログラム。 - 請求項18記載の細胞評価プログラムであって、
前記分化細胞は血小板であり、
前記血小板の良否とは止血能力の有無を示し、
前記血小板の機能性とは前記止血能力の大きさを示す、
ことを特徴とする細胞評価プログラム。 - 請求項19記載の細胞評価プログラムであって、
前記輪郭の形態的特徴量とは、前記血小板外形の丸さを示す特徴量であり、前記内部構造物の特徴量は、前記血小板の開放小管系の面積比と、当該開放小管系の拡張度と、前記血小板の濃染領域の面積比を含む、
ことを特徴とする細胞評価プログラム。
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