WO2019135267A1 - Cell image processing device, cell image processing method, and cell image processing program - Google Patents
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Abstract
A cell image processing device (1) that comprises: a proliferation parameter calculation part (4) that receives as input a plurality of images that have been acquired by photographing cells at time intervals and processes any two evaluation images from among the inputted images to calculate a proliferation parameter that expresses the change, per unit time, in the amount of cells within a prescribed counting region of the evaluation images; a migration parameter calculation part (6) that calculates a migration parameter that expresses the rate of inflow or outflow, per unit time, of cells into/from the counting region of the evaluation images; a region size calculation part (8) that calculates the size of the counting region on the basis of a past proliferation parameter and a past migration parameter; and a proliferation rate calculation part (7) that calculates a cell proliferation rate on the basis of the proliferation parameter and the migration parameter calculated for a counting region of the size calculated by the region size calculation part (8).
Description
本発明は、培養画像処理装置、細胞画像処理方法および細胞画像処理プログラムに関するものである。
The present invention relates to a culture image processing apparatus, a cell image processing method, and a cell image processing program.
細胞の増殖の経時変化を定量的に観察するために、細胞の画像を解析して細胞の状況変化を表すパラメータを取得する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、画像内の細胞の占める面積の割合であるコンフルエント率に基づいて継代のタイミングを判定している。
There is known a technique of analyzing an image of a cell and acquiring a parameter representing a change in the state of the cell in order to quantitatively observe a time-dependent change of cell proliferation (see, for example, Patent Document 1). Specifically, the timing of passage is determined based on the confluence ratio, which is the ratio of the area occupied by cells in the image.
また、コロニーの形成など細胞の凝集と細胞分裂との関係を観察するために、細胞の凝集を表すパラメータとして注目画素と周辺画素の位置関係の統計量を取得する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
In addition, in order to observe the relationship between cell aggregation and cell division, such as the formation of colonies, there is known a technique for acquiring statistical quantities of the positional relationship between a pixel of interest and peripheral pixels as a parameter representing cell aggregation (for example, , Patent Document 2).
細胞の培養を精度よく管理するには、細胞が増殖しているか否かを精度よく検出する必要がある。しかしながら、特許文献１のようなコンフルエント率や特許文献２のような注目細胞周辺での細胞の凝集などのパラメータを取得しただけでは細胞の増殖を精度よく検出することはできないという不都合がある。
In order to manage the culture of cells precisely, it is necessary to accurately detect whether the cells are proliferating or not. However, there is a disadvantage that the proliferation of cells can not be detected with high accuracy only by acquiring parameters such as the confluence rate as in Patent Document 1 and the aggregation of cells around a target cell as in Patent Document 2.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、細胞の増殖を精度よく検出して、細胞の培養を精度よく管理することができる細胞画像処理装置、細胞画像処理方法および細胞画像処理プログラムを提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a cell image processing device, a cell image processing method, and a cell image capable of accurately detecting cell proliferation and accurately managing cell culture. The purpose is to provide a processing program.
本発明の一態様は、時間間隔をあけて細胞を撮影することにより取得された複数枚の画像が入力され、入力された前記画像の内のいずれか２枚の評価画像を処理して該評価画像の所定の計数領域内の単位時間当たりの前記細胞の量の変化を表す増殖パラメータを算出する増殖パラメータ算出部と、各前記評価画像の前記計数領域の単位時間当たりの前記細胞の流入量または流出量を表す遊走パラメータを算出する遊走パラメータ算出部と、過去の前記増殖パラメータおよび過去の前記遊走パラメータに基づいて、前記計数領域の大きさを算出する領域サイズ算出部と、該領域サイズ算出部により算出された大きさの前記計数領域について算出された前記増殖パラメータおよび前記遊走パラメータに基づいて、細胞増殖率を算出する増殖率算出部とを備える細胞画像処理装置である。
In one aspect of the present invention, a plurality of images acquired by capturing cells at time intervals are input, and any two evaluation images of the input images are processed to perform the evaluation. A growth parameter calculating unit for calculating a growth parameter representing a change in the amount of cells per unit time in a predetermined counting area of an image, an inflow of the cells per unit time of the counting area of each evaluation image or A migration parameter calculation unit that calculates a migration parameter representing an outflow amount, a region size calculation unit that calculates the size of the counting region based on the past growth parameter and the past migration parameter, and the region size calculation unit Growth rate calculation for calculating a cell growth rate based on the growth parameter and the migration parameter calculated for the count area having a size calculated by It is a cell image processing apparatus and a part.
本態様によれば、時間間隔をあけて撮影することにより取得された複数枚の画像が入力されると、入力された画像の内のいずれか２枚の評価画像が増殖パラメータ算出部により処理されて計数領域内の増殖パラメータが算出される。また、評価画像が遊走パラメータ算出部により処理されて計数領域の遊走パラメータが算出される。
According to this aspect, when a plurality of images acquired by capturing at intervals of time are input, any two evaluation images of the input images are processed by the proliferation parameter calculation unit. Growth parameters within the counting area are then calculated. Also, the evaluation image is processed by the migration parameter calculation unit to calculate the migration parameter of the counting area.
そして、領域サイズ算出部により、過去の増殖パラメータおよび過去の遊走パラメータに基づいて計数領域の大きさが算出され、算出された大きさの計数領域について算出された増殖パラメータおよび遊走パラメータに基づいて増殖率算出部により処理されて細胞増殖率が算出される。
細胞増殖率が、時間間隔をあけた２枚の画像における細胞量の変化を示す増殖パラメータのみならず、細胞流入量および細胞流出量を表す遊走パラメータをも考慮して求められるので、細胞分裂による細胞の増殖の度合をより精度よく検出して、細胞培養を精度よく管理することができる。 Then, the size of the counting area is calculated by the area size calculating unit based on the past growth parameters and the past migration parameters, and the proliferation is calculated based on the growth parameters and the migration parameters calculated for the calculated counting area. The cell growth rate is calculated by processing by the rate calculation unit.
The cell proliferation rate can be determined not only by proliferative parameters indicating changes in cell mass in two time-spaced images but also by migration parameters representing cell influx and cell efflux, so The degree of cell proliferation can be detected more accurately, and cell culture can be managed with high accuracy.
細胞増殖率が、時間間隔をあけた２枚の画像における細胞量の変化を示す増殖パラメータのみならず、細胞流入量および細胞流出量を表す遊走パラメータをも考慮して求められるので、細胞分裂による細胞の増殖の度合をより精度よく検出して、細胞培養を精度よく管理することができる。 Then, the size of the counting area is calculated by the area size calculating unit based on the past growth parameters and the past migration parameters, and the proliferation is calculated based on the growth parameters and the migration parameters calculated for the calculated counting area. The cell growth rate is calculated by processing by the rate calculation unit.
The cell proliferation rate can be determined not only by proliferative parameters indicating changes in cell mass in two time-spaced images but also by migration parameters representing cell influx and cell efflux, so The degree of cell proliferation can be detected more accurately, and cell culture can be managed with high accuracy.
この場合において、増殖パラメータは計数領域の面積に比例し、遊走パラメータは計数領域の周囲長に比例するので、計数領域が小さくなればなるほど、細胞増殖率の算出における遊走パラメータの影響が大きくなり誤差が大きくなる。したがって、適正な大きさに設定された計数領域について算出された増殖パラメータおよび遊走パラメータに基づいて細胞増殖率を算出することにより、細胞増殖率を精度よく算出することができる。
In this case, since the proliferation parameter is proportional to the area of the counting area and the migration parameter is proportional to the perimeter of the counting area, the smaller the counting area, the larger the influence of the migration parameter in the calculation of the cell proliferation rate and the error Becomes larger. Therefore, the cell proliferation rate can be accurately calculated by calculating the cell proliferation rate based on the proliferation parameter and the migration parameter calculated for the counting area set to an appropriate size.
ここで、評価画像と増殖測定画像とは、同じ画像を用いてもよいし異なる画像を用いてもよい。すなわち、２枚の評価画像の時間間隔と２枚の増殖測定画像の時間間隔は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。例えば、評価画像については隣接する全ての２枚の画像を用いてもよいし、周期的にあるいは非周期的に選択した２枚の画像を用いてもよい。
Here, the evaluation image and the proliferation measurement image may use the same image or different images. That is, the time interval between two evaluation images and the time interval between two proliferation measurement images may be the same or different. For example, for the evaluation image, all two adjacent images may be used, or two images selected periodically or non-periodically may be used.
上記態様においては、前記増殖パラメータ算出部が、単位時間当たりに前記計数領域内において増加した細胞数を前記増殖パラメータとして算出してもよい。
このようにすることで、時間間隔をあけて取得された２枚の評価画像を処理してそれぞれの計数領域内に存在する細胞数を計数してその差分を時間間隔で除算することにより簡易に増殖パラメータを算出することができる。 In the above aspect, the growth parameter calculation unit may calculate the number of cells increased in the counting area per unit time as the growth parameter.
By doing this, two evaluation images obtained at intervals of time are processed, the number of cells present in each counting area is counted, and the difference is divided by the interval of time to simplify the process. Growth parameters can be calculated.
このようにすることで、時間間隔をあけて取得された２枚の評価画像を処理してそれぞれの計数領域内に存在する細胞数を計数してその差分を時間間隔で除算することにより簡易に増殖パラメータを算出することができる。 In the above aspect, the growth parameter calculation unit may calculate the number of cells increased in the counting area per unit time as the growth parameter.
By doing this, two evaluation images obtained at intervals of time are processed, the number of cells present in each counting area is counted, and the difference is divided by the interval of time to simplify the process. Growth parameters can be calculated.
また、上記態様においては、前記遊走パラメータ算出部が、単位時間当たりに前記計数領域の外縁から流入した細胞数と流出した細胞数との差を前記遊走パラメータとして算出してもよい。
このようにすることで、時間間隔をあけて取得された２枚の評価画像を処理してそれぞれの計数領域の外縁を超えて流入した細胞数および流出した細胞数を計数してその差分を時間間隔で除算することにより簡易に遊走パラメータを算出することができる。 In the above aspect, the migration parameter calculation unit may calculate, as the migration parameter, a difference between the number of cells flowing in from the outer edge of the counting area per unit time and the number of cells flowing out.
In this way, two evaluation images obtained at intervals are processed to count the number of cells inflowing and the number of cells inflowing beyond the outer edge of each counting area, and the difference is calculated by time. By dividing by the interval, the migration parameter can be easily calculated.
このようにすることで、時間間隔をあけて取得された２枚の評価画像を処理してそれぞれの計数領域の外縁を超えて流入した細胞数および流出した細胞数を計数してその差分を時間間隔で除算することにより簡易に遊走パラメータを算出することができる。 In the above aspect, the migration parameter calculation unit may calculate, as the migration parameter, a difference between the number of cells flowing in from the outer edge of the counting area per unit time and the number of cells flowing out.
In this way, two evaluation images obtained at intervals are processed to count the number of cells inflowing and the number of cells inflowing beyond the outer edge of each counting area, and the difference is calculated by time. By dividing by the interval, the migration parameter can be easily calculated.
また、上記態様においては、前記領域サイズ算出部が、過去の前記増殖パラメータに対する過去の前記遊走パラメータの比率と所定の許容誤差とを比較して、前記計数領域の大きさの下限を算出してもよい。
このようにすることで、増殖率算出部により、許容誤差以下の精度の高い細胞増殖率を算出することができる。 Further, in the above aspect, the region size calculating unit calculates the lower limit of the size of the counting region by comparing the ratio of the migration parameter in the past to the past growth parameter and the predetermined tolerance. It is also good.
By doing this, the growth rate calculation unit can calculate the cell growth rate with high accuracy less than the allowable error.
このようにすることで、増殖率算出部により、許容誤差以下の精度の高い細胞増殖率を算出することができる。 Further, in the above aspect, the region size calculating unit calculates the lower limit of the size of the counting region by comparing the ratio of the migration parameter in the past to the past growth parameter and the predetermined tolerance. It is also good.
By doing this, the growth rate calculation unit can calculate the cell growth rate with high accuracy less than the allowable error.
また、上記態様においては、前記計数領域が長方形であってもよい。
このようにすることで、増殖パラメータ、遊走パラメータおよび細胞増殖率を簡易に算出することができる。 In the above aspect, the counting area may be rectangular.
By doing so, the proliferation parameter, the migration parameter and the cell proliferation rate can be easily calculated.
このようにすることで、増殖パラメータ、遊走パラメータおよび細胞増殖率を簡易に算出することができる。 In the above aspect, the counting area may be rectangular.
By doing so, the proliferation parameter, the migration parameter and the cell proliferation rate can be easily calculated.
また、本発明の他の態様は、時間間隔をあけて細胞を撮影することにより取得された複数枚の画像が入力されるプロセッサを備え、該プロセッサが、過去の所定の計数領域内の単位時間当たりの前記細胞の量の変化を表す増殖パラメータおよび過去の前記計数領域の単位時間当たりの前記細胞の流入量または流出量を表す遊走パラメータに基づいて、前記計数領域の大きさを算出し、算出された大きさの前記計数領域を用いて、入力された前記画像の内のいずれか２枚の前記画像を処理して該画像の前記計数領域内の前記増殖パラメータおよび前記遊走パラメータを算出する細胞画像処理装置である。
Moreover, the other aspect of this invention is provided with the processor by which several sheets of images acquired by imaging a cell at intervals of time are input, This processor is a unit time in the past predetermined | prescribed count area | region The size of the counting area is calculated based on the growth parameter representing the change in the amount of cells per cell and the migration parameter representing the inflow or outflow of the cells per unit time in the past in the counting area Processing the image of any two of the input images using the counting area of the determined size to calculate the proliferation parameter and the migration parameter in the counting area of the image It is an image processing device.
また、本発明の他の態様は、時間間隔をあけて細胞を撮影することにより取得された複数枚の画像が入力され、入力された前記画像の内のいずれか２枚の前記画像を処理して該画像の所定の計数領域内の単位時間当たりの前記細胞の量の変化を表す増殖パラメータを算出する増殖パラメータ算出ステップと、各前記画像の前記計数領域の単位時間当たりの前記細胞の流入量または流出量を表す遊走パラメータを算出する遊走パラメータ算出ステップと、過去の前記増殖パラメータおよび過去の前記遊走パラメータに基づいて、前記計数領域の大きさを算出する領域サイズ算出ステップと、該領域サイズ算出ステップにより算出された大きさの前記計数領域について算出された前記増殖パラメータおよび前記遊走パラメータに基づいて、細胞増殖率を算出する増殖率算出ステップとを含む細胞画像処理方法である。
Further, in another aspect of the present invention, a plurality of images acquired by capturing cells at time intervals are input, and any two of the input images are processed. Calculating a growth parameter representing a change in the amount of cells per unit time within a predetermined counting area of the image, and an inflow of the cells per unit time of the counting area of each image Alternatively, a migration parameter calculating step of calculating a migration parameter representing an outflow amount, a region size calculating step of calculating the size of the counting region based on the past growth parameter and the past migration parameter, and the region size calculation Cells based on the growth parameter and the migration parameter calculated for the counting area of the size calculated by the step; It is a cell image processing method comprising a growth rate calculation step of calculating a 殖率.
また、本発明の他の態様は、時間間隔をあけて細胞を撮影することにより取得された複数枚の画像が入力され、入力された前記画像の内のいずれか２枚の前記画像を処理して該画像の所定の計数領域内の単位時間当たりの前記細胞の量の変化を表す増殖パラメータを算出する増殖パラメータ算出ステップと、各前記画像の前記計数領域の単位時間当たりの前記細胞の流入量または流出量を表す遊走パラメータを算出する遊走パラメータ算出ステップと、過去の前記増殖パラメータおよび過去の前記遊走パラメータに基づいて、前記計数領域の大きさを算出する領域サイズ算出ステップと、該領域サイズ算出ステップにより算出された大きさの前記計数領域について算出された前記増殖パラメータおよび前記遊走パラメータに基づいて、細胞増殖率を算出する増殖率算出ステップとをコンピュータに実行させる細胞画像処理プログラムである。
Further, in another aspect of the present invention, a plurality of images acquired by capturing cells at time intervals are input, and any two of the input images are processed. Calculating a growth parameter representing a change in the amount of cells per unit time within a predetermined counting area of the image, and an inflow of the cells per unit time of the counting area of each image Alternatively, a migration parameter calculating step of calculating a migration parameter representing an outflow amount, a region size calculating step of calculating the size of the counting region based on the past growth parameter and the past migration parameter, and the region size calculation Cells based on the growth parameter and the migration parameter calculated for the counting area of the size calculated by the step; Is a cell image processing program for executing the growth rate calculation step of calculating a computer 殖率.
本発明によれば、細胞の増殖を精度よく検出して、細胞の培養を精度よく管理することができるという効果を奏する。
According to the present invention, it is possible to accurately detect cell proliferation and to manage cell culture with high accuracy.
本発明の一実施形態に係る細胞画像処理装置１、細胞画像処理方法および細胞画像処理プログラムについて、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細胞画像処理装置１は、図１に示されるように、顕微鏡等の撮像部５０により時間間隔をあけた撮影により取得された複数枚の画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１が入力され、細胞Ｘの増殖率等の情報をモニタ等の表示部６０に向けて出力する装置である。 A cellimage processing apparatus 1, a cell image processing method, and a cell image processing program according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the cellimage processing apparatus 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of images P n and P n + 1 acquired by photographing with a time interval opened by an imaging unit 50 such as a microscope are input. This is an apparatus for outputting information such as the proliferation rate of the cell X to a display unit 60 such as a monitor.
本実施形態に係る細胞画像処理装置１は、図１に示されるように、顕微鏡等の撮像部５０により時間間隔をあけた撮影により取得された複数枚の画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１が入力され、細胞Ｘの増殖率等の情報をモニタ等の表示部６０に向けて出力する装置である。 A cell
In the cell
細胞画像処理装置１は、撮像部５０から入力されてきた画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１をその画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１を撮影した時刻情報と対応づけて逐次記憶するメモリ２と、メモリ２に記憶された画像を処理する処理部３とを備えている。
処理部３は、メモリ２に記憶されている画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１を処理して、画像（評価画像）Ｐｎ，Ｐｎ＋１内の所定の計数領域Ｒ内における細胞数の単位時間当たりの変化率である細胞数変化率（増殖パラメータ）を算出する細胞数変化率算出部（増殖パラメータ算出部）４と、画像（評価画像）Ｐｎ，Ｐｎ＋１内の計数領域Ｒ内への単位時間当たりの細胞Ｘの流入数である細胞流入率（遊走パラメータ）を算出する細胞流入率算出部（遊走パラメータ算出部）５と、画像（評価画像）Ｐｎ，Ｐｎ＋１内の計数領域Ｒ内からの単位時間当たりの細胞Ｘの流出数である細胞流出率（遊走パラメータ）を算出する細胞流出率算出部（遊走パラメータ算出部）６と、算出された細胞数変化率、細胞流入率および細胞流出率から増殖測定画像内の計数領域Ｒにおける細胞増殖率を算出する増殖率算出部７とを備えている。
また、本実施形態に係る細胞画像処理装置１は、計数領域Ｒの大きさを設定する領域サイズ算出部８を備えている。 The cellimage processing device 1 stores the image P n and P n + 1 input from the imaging unit 50 in a memory 2 that sequentially stores the image P n and P n + 1 in association with time information when the image P n and P n + 1 was captured. And a processing unit 3 for processing the image.
Theprocessing unit 3 processes the images P n and P n + 1 stored in the memory 2 and changes the number of cells per unit time in a predetermined counting area R in the images (evaluation images) P n and P n + 1 . Cell number change rate calculation unit (growth parameter calculation unit) 4 for calculating the cell number change rate (growth parameter) which is a rate, and per unit time into the counting area R in the images (evaluation images) P n and P n + 1 Cell inflow rate calculation unit (migration parameter calculation unit) 5 that calculates the cell inflow rate (migration parameter), which is the inflow number of cells X, and the counting area R in the images (evaluation images) P n and P n + 1 Cell flow rate calculation unit (migration parameter calculation unit) 6 that calculates the cell flow rate (migration parameter), which is the number of cell X flows per unit time, and the calculated cell number change rate, cell inflow rate, and cell flow rate Growth measurement image from And a growth rate calculation unit 7 that calculates the cell growth rate in the count region R.
In addition, the cellimage processing apparatus 1 according to the present embodiment includes an area size calculating unit 8 that sets the size of the counting area R.
処理部３は、メモリ２に記憶されている画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１を処理して、画像（評価画像）Ｐｎ，Ｐｎ＋１内の所定の計数領域Ｒ内における細胞数の単位時間当たりの変化率である細胞数変化率（増殖パラメータ）を算出する細胞数変化率算出部（増殖パラメータ算出部）４と、画像（評価画像）Ｐｎ，Ｐｎ＋１内の計数領域Ｒ内への単位時間当たりの細胞Ｘの流入数である細胞流入率（遊走パラメータ）を算出する細胞流入率算出部（遊走パラメータ算出部）５と、画像（評価画像）Ｐｎ，Ｐｎ＋１内の計数領域Ｒ内からの単位時間当たりの細胞Ｘの流出数である細胞流出率（遊走パラメータ）を算出する細胞流出率算出部（遊走パラメータ算出部）６と、算出された細胞数変化率、細胞流入率および細胞流出率から増殖測定画像内の計数領域Ｒにおける細胞増殖率を算出する増殖率算出部７とを備えている。
また、本実施形態に係る細胞画像処理装置１は、計数領域Ｒの大きさを設定する領域サイズ算出部８を備えている。 The cell
The
In addition, the cell
細胞数変化率算出部４は、図２に示されるように、第１時間Δｔ１だけ時間間隔をあけて取得された２枚の画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１内の計数領域Ｒにおける細胞数Ｎｎ，Ｎｎ＋１をそれぞれ計数し、各画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１において計数された細胞数Ｎｎ，Ｎｎ＋１の差分を第１時間Δｔ１で除算することにより、単位時間当たりの細胞数Ｎｎ，Ｎｎ＋１の変化率である細胞数変化率ΔＮ／Δｔを算出するようになっている。
As shown in FIG. 2, the cell number change rate calculation unit 4 calculates the number N n of cells in the counting area R in the two images P n and P n + 1 acquired with a time interval of the first time Δt 1. the n n + 1 counted respectively, each image P n, counted cell number n n in P n + 1, by dividing the difference between n n + 1 in the first hour .DELTA.t1, per unit time the number of cells n n, the n n + 1 The cell number change rate ΔN / Δt, which is the change rate, is calculated.
細胞流入率算出部５は、図３に示されるように、第２時間Δｔ２だけ時間間隔をあけて取得された２枚の画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１に基づいて画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１内の計数領域Ｒに、隣接する領域から境界を横切って進入した細胞Ｘの流入数ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１を計数し、計数された細胞Ｘの流入数ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１を第２時間Δｔ２で除算することにより、単位時間当たりの細胞Ｘの流入数ΔＮＭＯＶＥＩＮである細胞流入率ΔＮＭＯＶＥＩＮ／Δｔ２を算出するようになっている。
Cellular influx rate calculating unit 5, as shown in FIG. 3, images P n on the basis of the image P n of the two obtained at a just time interval second time .DELTA.t2, to P n + 1, the count in the P n + 1 By counting the inflow number ΔN MOVEINn + 1 of the cells X entering the region R across the boundary from the adjacent region, and dividing the counted inflow number ΔN MOVEINn + 1 of the cell X by the second time Δt2, The cell inflow rate ΔN MOVEIN / Δt 2 which is the inflow number ΔN MOVEIN of the cell X is calculated.
細胞流出率算出部６も、図３に示されるように、第２時間Δｔ２だけ時間間隔をあけて取得された２枚の画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１に基づいて画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１内の計数領域Ｒから隣接する領域に境界を横切って退出した細胞Ｘの流出数ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１を計数し、計数された細胞Ｘの流出数ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１を第２時間Δｔ２で除算することにより、単位時間当たりの細胞Ｘの流出数ΔＮＭＯＶＥＯＵＴである細胞流出率ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ／Δｔ２を算出するようになっている。
Cells outflow rate calculation part 6 also, as shown in FIG. 3, the second time Δt2 only the image P n of the two that was acquired at time intervals, P n + 1 images P n on the basis of the counting of the P n + 1 Cells per unit time by counting the number of outflows ΔN MOVEOUTn + 1 of cells X that have exited across the boundary from the region R to the adjacent region and dividing the counted number of outflows of cells X ΔN MOVEOUTn + 1 by the second time Δt 2 The cell outflow rate ΔN MOVEOUT / Δt 2 which is the number of outflows ΔN MOVEOUT of X is calculated.
細胞Ｘの計数領域Ｒへの流入および計数領域Ｒからの流出を算出するための第２時間Δｔ２は、下式の条件式（１）を満たすことが好ましい。
Δｔ２≦Ｄ／Ｖ （１）
ここで、Ｄは細胞Ｘの長さ、Ｖは細胞Ｘの遊走速度である。 It is preferable that the second time Δt2 for calculating the inflow of cells X into the counting area R and the outflow from the counting area R satisfy the conditional expression (1) below.
Δt2 ≦ D / V (1)
Here, D is the length of cell X, and V is the migration rate of cell X.
Δｔ２≦Ｄ／Ｖ （１）
ここで、Ｄは細胞Ｘの長さ、Ｖは細胞Ｘの遊走速度である。 It is preferable that the second time Δt2 for calculating the inflow of cells X into the counting area R and the outflow from the counting area R satisfy the conditional expression (1) below.
Δt2 ≦ D / V (1)
Here, D is the length of cell X, and V is the migration rate of cell X.
細胞Ｘの長さＤおよび遊走速度Ｖとしては過去の計数時の基準値に設定してもよいし、計数領域Ｒ内の平均値に設定してもよい。また、図５に示されるように、進入または退出を判定する長さの閾値Ｅを用いて、計数領域Ｒと隣接領域との境界から閾値Ｅだけ細胞Ｘが入ったら進入と判断し、境界から閾値Ｅだけ細胞Ｘが計数領域Ｒから隣接領域へ出たら退出と判断してもよい。
The length D of the cell X and the migration rate V may be set to a reference value at the time of past counting, or may be set to an average value in the counting area R. Also, as shown in FIG. 5, using the threshold E of the length to determine entry or exit, it is judged that the cell X has entered by the threshold E from the boundary between the counting region R and the adjacent region, and entry is made from the boundary When the cell X comes out of the counting area R to the adjacent area by the threshold E, it may be judged to be an exit.
領域サイズ算出部８は、細胞Ｘ毎に算出された過去の細胞増殖率ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔ、過去の細胞流入率ΔＮＭＯＶＥＩＮ／Δｔおよび過去の細胞流出率ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ／Δｔを記憶するメモリ２に接続され、メモリ２に記憶されている過去の細胞増殖率ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔ、細胞流入率ΔＮＭＯＶＥＩＮ／Δｔおよび細胞流出率ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ／Δｔに基づいて、誤差評価の指標が所定の許容誤差Ｋａ以下となるように計数領域Ｒの大きさを決定するようになっている。
Region size calculation unit 8 is connected to memory 2 for storing the past cell proliferation rate ΔN BIRTH / Δt, the past cell inflow rate ΔN MOVEIN / Δt and the past cell outflow rate ΔN MOVEOUT / Δt calculated for each cell X Based on the past cell proliferation rate ΔN BIRTH / Δt, cell inflow rate ΔN MOVEIN / Δt and cell outflow rate ΔN MOVEOUT / Δt stored in the memory 2, the index of the error evaluation is less than the predetermined tolerance Ka The size of the counting area R is determined as follows.
具体的には、以下の条件式が成立する。
ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔ＝Ａ×Ｌ２ （２）
（ΔＮＭＯＶＥＩＮ－ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ）／Δｔ＝４×Ｌ×（Ｂ－Ｃ） （３）
Ｋ＝（（ΔＮＭＯＶＥＩＮ－ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ）／Δｔ）／（ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔ）
＝４（Ｂ－Ｃ）／Ａ×Ｌ （４）
ここで、
Ａは計数領域Ｒにおいて、単位面積当たり単位時間に発生する細胞数、
Ｂは計数領域Ｒの境界線において、単位長さ当たり単位時間に計数領域Ｒに進入する細胞数、
Ｃは計数領域Ｒの境界線において、単位長さ当たり単位時間に計数領域Ｒから退出する細胞数、
Ｌは正方形からなる計数領域Ｒの一辺の長さである。 Specifically, the following conditional expressions hold.
ΔN BIRTH / Δt = A × L 2 (2)
(ΔN MOVEIN -ΔN MOVEOUT ) / Δt = 4 × L × (B−C) (3)
K = ((ΔN MOVEIN -ΔN MOVEOUT ) / Δt) / (ΔN BIRTH / Δt)
= 4 (B-C) / A x L (4)
here,
A is the number of cells generated per unit area per unit area in the counting area R,
B is the number of cells entering the counting area R in unit time per unit length on the boundary of the counting area R,
C is the number of cells leaving the counting area R in unit time per unit length on the boundary of the counting area R,
L is the length of one side of the square counting area R.
ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔ＝Ａ×Ｌ２ （２）
（ΔＮＭＯＶＥＩＮ－ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ）／Δｔ＝４×Ｌ×（Ｂ－Ｃ） （３）
Ｋ＝（（ΔＮＭＯＶＥＩＮ－ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ）／Δｔ）／（ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔ）
＝４（Ｂ－Ｃ）／Ａ×Ｌ （４）
ここで、
Ａは計数領域Ｒにおいて、単位面積当たり単位時間に発生する細胞数、
Ｂは計数領域Ｒの境界線において、単位長さ当たり単位時間に計数領域Ｒに進入する細胞数、
Ｃは計数領域Ｒの境界線において、単位長さ当たり単位時間に計数領域Ｒから退出する細胞数、
Ｌは正方形からなる計数領域Ｒの一辺の長さである。 Specifically, the following conditional expressions hold.
ΔN BIRTH / Δt = A × L 2 (2)
(ΔN MOVEIN -ΔN MOVEOUT ) / Δt = 4 × L × (B−C) (3)
K = ((ΔN MOVEIN -ΔN MOVEOUT ) / Δt) / (ΔN BIRTH / Δt)
= 4 (B-C) / A x L (4)
here,
A is the number of cells generated per unit area per unit area in the counting area R,
B is the number of cells entering the counting area R in unit time per unit length on the boundary of the counting area R,
C is the number of cells leaving the counting area R in unit time per unit length on the boundary of the counting area R,
L is the length of one side of the square counting area R.
領域サイズ算出部８は、計数の許容誤差をＫａとして、条件式（４）を変形して得られる下記の条件式（５）を用いて、計数領域Ｒの一辺の長さＬ（大きさ）を算出するようになっている。
Ｌ＝４（Ｂ－Ｃ）／Ａ×Ｋａ （５） Regionsize calculation unit 8 sets the length tolerance L of the count region R (size) using the following conditional expression (5) obtained by modifying conditional expression (4) with Ka as the tolerance of counting. Is calculated.
L = 4 (B−C) / A × Ka (5)
Ｌ＝４（Ｂ－Ｃ）／Ａ×Ｋａ （５） Region
L = 4 (B−C) / A × Ka (5)
メモリ２には過去に算出され、あるいは細胞Ｘ毎に定められた過去の細胞増殖率ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔを表す過去の細胞数Ａ，Ｂ，Ｃ、および計数の許容誤差Ｋａが記憶されている。
領域サイズ算出部８は、過去の細胞数Ａ，Ｂ，Ｃおよび許容誤差Ｋａをメモリ２から読み出し、読み出された細胞数Ａ，Ｂ，Ｃおよび許容誤差Ｋａを用いて条件式（５）を用いて計数領域Ｒの一辺の長さを算出するようになっている。 Thememory 2 stores the past cell numbers A, B, C representing the past cell proliferation rate ΔN BIRTH / Δt calculated in the past or determined for each cell X, and the tolerance Ka of counting.
Regionsize calculation unit 8 reads the number of cells A, B, C and tolerance Ka of the past from memory 2 and uses conditional numbers (A, B, C) and tolerance Ka read to obtain conditional expression (5). The length of one side of the counting area R is calculated using this.
領域サイズ算出部８は、過去の細胞数Ａ，Ｂ，Ｃおよび許容誤差Ｋａをメモリ２から読み出し、読み出された細胞数Ａ，Ｂ，Ｃおよび許容誤差Ｋａを用いて条件式（５）を用いて計数領域Ｒの一辺の長さを算出するようになっている。 The
Region
増殖率算出部７は、図４に示されるように、計数領域Ｒにおける単位時間当たりの細胞分裂数である細胞増殖率ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔを算出するようになっている。具体的には、下式（６）により細胞数変化率ΔＮ／Δｔから細胞流入率ΔＮＭＯＶＥＩＮ／Δｔを減算し、細胞流出率ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ／Δｔを加算することにより、細胞増殖率ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔを算出するようになっている。
ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔ＝ΔＮ／Δｔ－ΔＮＭＯＶＥＩＮ／Δｔ＋ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ／Δｔ （６） As shown in FIG. 4, the proliferationrate calculation unit 7 is configured to calculate a cell proliferation rate ΔN BIRTH / Δt, which is the number of cell divisions per unit time in the counting area R. Specifically, the cell proliferation rate ΔN BIRTH / Δt is obtained by subtracting the cell inflow rate ΔN MOVEIN / Δt from the cell number change rate ΔN / Δt by the following equation (6) and adding the cell outflow rate ΔN MOVEOUT / Δt. Is calculated.
ΔN BIRTH / Δt = ΔN / Δt−ΔN MOVEIN / Δt + ΔN MOVEOUT / Δt (6)
ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔ＝ΔＮ／Δｔ－ΔＮＭＯＶＥＩＮ／Δｔ＋ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ／Δｔ （６） As shown in FIG. 4, the proliferation
ΔN BIRTH / Δt = ΔN / Δt−ΔN MOVEIN / Δt + ΔN MOVEOUT / Δt (6)
このように構成された本実施形態に係る細胞画像処理装置１を用いた細胞画像処理方法について以下に説明する。
ここでは、本実施形態に係る細胞画像処理方法を、
Δｔ１＝Δｔ２＝Δｔ
として説明する。 A cell image processing method using the cellimage processing apparatus 1 according to the present embodiment configured as described above will be described below.
Here, the cell image processing method according to the present embodiment
Δt1 = Δt2 = Δt
Explain as.
ここでは、本実施形態に係る細胞画像処理方法を、
Δｔ１＝Δｔ２＝Δｔ
として説明する。 A cell image processing method using the cell
Here, the cell image processing method according to the present embodiment
Δt1 = Δt2 = Δt
Explain as.
まず、図６に示されるように、計数の開始時刻ｔ１、終了時刻ｔｍおよび計数の時間間隔Δｔが設定される（ステップＳ１）。
次に、メモリ２から細胞数Ａ，Ｂ，Ｃおよび許容誤差Ｋａが読み出される（ステップＳ２）。そして、読み出された細胞数Ａ，Ｂ，Ｃおよび許容誤差Ｋａを用いて計数領域Ｒの一辺の長さＬが算出される（領域サイズ算出ステップＳ３）。 First, as shown in FIG. 6, the start time t1 of the count, the end time t m and the time interval Δt of the counting is set (step S1).
Next, the number of cells A, B, C and the tolerance Ka are read from the memory 2 (step S2). Then, the length L of one side of the counting area R is calculated using the read cell numbers A, B, C and the tolerance error Ka (area size calculation step S3).
次に、メモリ２から細胞数Ａ，Ｂ，Ｃおよび許容誤差Ｋａが読み出される（ステップＳ２）。そして、読み出された細胞数Ａ，Ｂ，Ｃおよび許容誤差Ｋａを用いて計数領域Ｒの一辺の長さＬが算出される（領域サイズ算出ステップＳ３）。 First, as shown in FIG. 6, the start time t1 of the count, the end time t m and the time interval Δt of the counting is set (step S1).
Next, the number of cells A, B, C and the tolerance Ka are read from the memory 2 (step S2). Then, the length L of one side of the counting area R is calculated using the read cell numbers A, B, C and the tolerance error Ka (area size calculation step S3).
次に、カウンタｎ＝１が設定され（ステップＳ４）、時刻ｔｎにおいて取得された画像Ｐｎが細胞数変化率算出部４において処理されて、一辺の長さＬの正方形の計数領域Ｒ内の細胞数Ｎｎが計数される（増殖パラメータ算出ステップＳ５）。さらに、時刻ｔｎから時間間隔Δｔだけ経過した時刻ｔｎ＋１において取得された画像Ｐｎ＋１が細胞数変化率算出部４において処理されて計数領域Ｒ内の細胞数Ｎｎ＋１が計数される（増殖パラメータ算出ステップＳ６）。
Next, the counter n = 1 is set (step S4), and the image P n acquired at time t n is processed by the cell number change rate calculation unit 4 and within the square counting area R of one side length L The cell number N n of the cells is counted (proliferation parameter calculation step S5). Further, the image P n + 1 obtained cell number N n + 1 in the counting region R is processed in the cell number change rate calculating section 4 is counted at time t n + 1 from the time t n has passed by the time interval Delta] t (growth parameters Calculation step S6).
次いで、画像Ｐｎと画像Ｐｎ＋１が用いられて両者の対比により、計数領域Ｒ外から計数領域Ｒ内に進入してきた細胞数ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１と計数領域Ｒ内から計数領域Ｒ外に退出した細胞数ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１とが算出される（遊走パラメータ算出ステップＳ７，Ｓ８）。
そして、増殖率算出部７において、下式（７）により単位時間当たりの細胞増殖率ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１／Δｔが算出される（増殖率算出ステップＳ９）。
ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１／Δｔ
＝（Ｎｎ＋１－Ｎｎ）／Δｔ－ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１／Δｔ＋ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１／Δｔ （７） Then, the image P n and the image P n + 1 are used, and the number of cells ΔN MOVEIN n + 1 entering the counting area R from outside the counting area R and the number of cells exiting the counting area R from outside the counting area R ΔN MOVEOUTn + 1 is calculated (migration parameter calculation step S7, S8).
Then, in the proliferationrate calculation unit 7, the cell proliferation rate ΔN BIRTH n + 1 / Δt per unit time is calculated by the following equation (7) (proliferation rate calculation step S9).
ΔN BIRTHn + 1 / Δt
= (N n + 1 -N n ) / Δt-ΔN MOVEIN n + 1 / Δt + ΔN MOVEOUT n + 1 / Δt (7)
そして、増殖率算出部７において、下式（７）により単位時間当たりの細胞増殖率ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１／Δｔが算出される（増殖率算出ステップＳ９）。
ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１／Δｔ
＝（Ｎｎ＋１－Ｎｎ）／Δｔ－ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１／Δｔ＋ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１／Δｔ （７） Then, the image P n and the image P n + 1 are used, and the number of cells ΔN MOVEIN n + 1 entering the counting area R from outside the counting area R and the number of cells exiting the counting area R from outside the counting area R ΔN MOVEOUTn + 1 is calculated (migration parameter calculation step S7, S8).
Then, in the proliferation
ΔN BIRTHn + 1 / Δt
= (N n + 1 -N n ) / Δt-ΔN MOVEIN n + 1 / Δt + ΔN MOVEOUT n + 1 / Δt (7)
ここで、細胞数変化率ΔＮ／Δｔ、細胞流入率ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１／Δｔ、細胞流出率ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１／Δｔおよび細胞増殖率ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１／Δｔは、全て、同じ隣接画像に基づいて算出しているので、上式（７）の全ての項には分母にΔｔが存在する。したがって、全ての項にΔｔを乗算して、以下の条件式（８）に等価的に変換することができる。
ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１＝（Ｎｎ＋１－Ｎｎ）－ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１＋ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１ （８） Here, the cell number change rate ΔN / Δt, the cell inflow rate ΔN MOVEINn + 1 / Δt, the cell outflow rate ΔN MOVEOUTn + 1 / Δt, and the cell proliferation rate ΔN BIRTHn + 1 / Δt are all calculated based on the same adjacent image. In all terms of the above equation (7), Δt exists in the denominator. Therefore, all terms can be multiplied by Δt to be equivalently converted to the following conditional expression (8).
ΔN BIRTH n + 1 = (N n + 1 -N n ) -ΔN MOVEIN n + 1 + ΔN MOVEOUT n + 1 (8)
ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１＝（Ｎｎ＋１－Ｎｎ）－ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１＋ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１ （８） Here, the cell number change rate ΔN / Δt, the cell inflow rate ΔN MOVEINn + 1 / Δt, the cell outflow rate ΔN MOVEOUTn + 1 / Δt, and the cell proliferation rate ΔN BIRTHn + 1 / Δt are all calculated based on the same adjacent image. In all terms of the above equation (7), Δt exists in the denominator. Therefore, all terms can be multiplied by Δt to be equivalently converted to the following conditional expression (8).
ΔN BIRTH n + 1 = (N n + 1 -N n ) -ΔN MOVEIN n + 1 + ΔN MOVEOUT n + 1 (8)
計数された細胞数Ｎｎ＋１および算出された増殖細胞数ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１は表示部６０に出力されて、横軸を時間とした時間変化を表すグラフとして表示される（ステップＳ１０）。これとともに、カウンタｎがｎ＝ｍか否かが判定され（ステップＳ１１）、ｎ＜ｍである場合には、ｎがインクリメントされてステップＳ５からの工程が繰り返される（ステップＳ１２）。
The counted cell number N n + 1 and the calculated proliferating cell number ΔN BIRTH n + 1 are output to the display unit 60, and displayed as a graph representing time change with the horizontal axis as time (step S10). At the same time, it is determined whether or not the counter n is n = m (step S11). If n <m, n is incremented and the process from step S5 is repeated (step S12).
このように構成された本実施形態に係る細胞画像処理装置１および細胞が像処理方法によれば、細胞増殖率ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１／Δｔが、時間間隔Δｔをあけた２枚の画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１における細胞数変化率ΔＮ／Δｔのみならず、細胞流入率ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１／Δｔおよび細胞流出率ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１／Δｔをも考慮して求められるので、細胞分裂による細胞Ｘの増殖の度合をより精度よく検出して、細胞培養を精度よく管理することができるという利点がある。
According to the image processing method of the cell image processing apparatus 1 and cells relating to the present embodiment configured as described above, the cell proliferation rate ΔN BIRTHn + 1 / Δt is two images P n and P n + 1 with a time interval Δt. Not only the cell number change rate ΔN / Δt but also the cell inflow rate ΔN MOVEINn + 1 / Δt and the cell outflow rate ΔN MOVEOUTn + 1 / Δt are taken into consideration, so the degree of proliferation of the cell X due to cell division is detected more accurately There is an advantage that the cell culture can be managed precisely.
また、本実施形態においては、細胞流入率ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１／Δｔ２および細胞流出率ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１／Δｔ２を算出するための第２時間Δｔ２については、条件式（１）を満足することにより、計数領域Ｒに進入する細胞Ｘおよび退出する細胞Ｘを適正に検出することができる。すなわち、Δｔ２が短すぎると多数の画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１について逐一細胞流入率ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１／Δｔ２および細胞流出率ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１／Δｔ２を算出する必要があり、データ量が増加して計数の負担が大きくなる一方、Δｔ２が長すぎると細胞Ｘの遊走を捕捉できず、細胞流入率ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１／Δｔ２および細胞流出率ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１／Δｔ２が算出できなくなるが、条件式（１）を満たすことによりそのような不都合はない。
Further, in the present embodiment, the second time Δt2 for calculating the cell inflow rate ΔN MOVEIN n + 1 / Δt 2 and the cell outflow rate ΔN MOVEOUT n + 1 / Δt 2 satisfies the conditional expression (1), and The entering cell X and the exiting cell X can be properly detected. That is, if Δt2 is too short, it is necessary to calculate cell inflow rate ΔN MOVEINn + 1 / Δt2 and cell outflow rate ΔN MOVEOUTn + 1 / Δt2 for many images P n and P n + 1 one by one, the data amount increases and the load of counting increases. On the other hand, if Δt2 is too long, the migration of cell X can not be captured, and the cell inflow rate ΔN MOVEINn + 1 / Δt2 and the cell outflow rate ΔN MOVEOUTn + 1 / Δt2 can not be calculated, but such condition is satisfied by satisfying conditional expression (1) There is no inconvenience.
なお、本実施形態に係る細胞画像処理装置１の説明では、Δｔ１＝Δｔ２＝Δｔ、第１領域＝第２領域＝計数領域Ｒとして説明したが、異なっていてもよい。この場合、細胞数変化率ΔＮ／Δｔ１を算出するための時間Δｔ１は最も短く設定し、細胞流入率ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１／Δｔ２および細胞流出率ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１／Δｔ２を算出するための時間Δｔ２は時間Δｔ１より大きく条件式（１）を満たす適正な時間に設定することが好ましい。
In the description of the cell image processing apparatus 1 according to the present embodiment, Δt1 = Δt2 = Δt, and the first area = the second area = the counting area R. However, they may be different. In this case, the time Δt1 for calculating the cell number change rate ΔN / Δt1 is set shortest, and the time Δt2 for calculating the cell inflow rate ΔN MOVEINn + 1 / Δt2 and the cell outflow rate ΔN MOVEOUTn + 1 / Δt2 is larger than the time Δt1 It is preferable to set to the appropriate time which satisfy | fills conditional expression (1).
また、本実施形態においては、処理部３が細胞数変化率算出部４、細胞流入率算出部５、細胞流出率算出部６、増殖率算出部７および領域サイズ算出部８を備えることとした、処理部３は、電気回路によって構成してもよいし、１以上のプロセッサによって構成してもよい。
プロセッサにより構成する場合、本発明は、増殖パラメータ算出ステップＳ５，Ｓ６、遊走パラメータ算出ステップＳ７，Ｓ８および増殖率算出ステップＳ９および領域サイズ算出ステップＳ３をコンピュータにより実行可能な細胞画像処理プログラムにより構成してもよい。 Further, in the present embodiment, theprocessing unit 3 includes the cell number change rate calculation unit 4, the cell inflow rate calculation unit 5, the cell outflow rate calculation unit 6, the proliferation rate calculation unit 7 and the region size calculation unit 8. The processing unit 3 may be configured by an electric circuit or may be configured by one or more processors.
When configured with a processor, the present invention configures the proliferation parameter calculation steps S5 and S6, the migration parameter calculation steps S7 and S8, the proliferation rate calculation step S9, and the area size calculation step S3 by a computer-executable program May be
プロセッサにより構成する場合、本発明は、増殖パラメータ算出ステップＳ５，Ｓ６、遊走パラメータ算出ステップＳ７，Ｓ８および増殖率算出ステップＳ９および領域サイズ算出ステップＳ３をコンピュータにより実行可能な細胞画像処理プログラムにより構成してもよい。 Further, in the present embodiment, the
When configured with a processor, the present invention configures the proliferation parameter calculation steps S5 and S6, the migration parameter calculation steps S7 and S8, the proliferation rate calculation step S9, and the area size calculation step S3 by a computer-executable program May be
また、本実施形態においては、図７から図９に示されるように、計数領域Ｒ内における単位時間当たりの細胞Ｘの死亡数である細胞死亡率ΔＮＤＥＡＴＨｎ＋１／Δｔを算出する細胞死亡率算出部９をさらに備えていてもよい。
この場合には、増殖率算出部７は、下式（９）により細胞増殖率ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１／Δｔを算出すればよい（ステップＳ１３）。
ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１／Δｔ
＝（Ｎｎ＋１－Ｎｎ）／Δｔ－ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１／Δｔ
＋ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１／Δｔ＋ΔＮＤＥＡＴＨｎ＋１／Δｔ （９） Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 7 to FIG. 9, a cell mortality calculation unit that calculates the cell mortality ΔN DEATHn + 1 / Δt, which is the number of deaths of the cell X per unit time in the counting region R. 9 may be further provided.
In this case, the growthrate calculation unit 7 may calculate the cell growth rate ΔN BIRTH n + 1 / Δt by the following equation (9) (step S13).
ΔN BIRTHn + 1 / Δt
= (N n + 1 -N n ) / Δt-ΔN MOVEIN n + 1 / Δt
+ ΔN MOVEOUT n + 1 / Δt + ΔN DEATH n + 1 / Δt (9)
この場合には、増殖率算出部７は、下式（９）により細胞増殖率ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１／Δｔを算出すればよい（ステップＳ１３）。
ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１／Δｔ
＝（Ｎｎ＋１－Ｎｎ）／Δｔ－ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１／Δｔ
＋ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１／Δｔ＋ΔＮＤＥＡＴＨｎ＋１／Δｔ （９） Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 7 to FIG. 9, a cell mortality calculation unit that calculates the cell mortality ΔN DEATHn + 1 / Δt, which is the number of deaths of the cell X per unit time in the counting region R. 9 may be further provided.
In this case, the growth
ΔN BIRTHn + 1 / Δt
= (N n + 1 -N n ) / Δt-ΔN MOVEIN n + 1 / Δt
+ ΔN MOVEOUT n + 1 / Δt + ΔN DEATH n + 1 / Δt (9)
このようにすることで、細胞Ｘが死亡する事象が発生する環境下においても、細胞分裂による細胞Ｘの増殖の度合をより精度よく検出して、細胞培養を精度よく管理することができるという利点がある。
ここで、細胞Ｘとして培養容器の底面に接着して増殖する細胞Ｘを観察している場合には、細胞Ｘの死亡数ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１は、底面に接着できずに浮遊した細胞数Ｎｎ＋１を計数することにより容易に検出することができる。 In this way, even under circumstances where the death event of cell X occurs, the degree of proliferation of cell X due to cell division can be detected more accurately, and cell culture can be managed with high precision. There is.
Here, when observing the cell X which adheres to the bottom surface of the culture vessel as the cell X and grows, the death number ΔN BIRTH n + 1 of the cell X counts the number N n + 1 of cells suspended without being able to adhere to the bottom surface. It can be easily detected by
ここで、細胞Ｘとして培養容器の底面に接着して増殖する細胞Ｘを観察している場合には、細胞Ｘの死亡数ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１は、底面に接着できずに浮遊した細胞数Ｎｎ＋１を計数することにより容易に検出することができる。 In this way, even under circumstances where the death event of cell X occurs, the degree of proliferation of cell X due to cell division can be detected more accurately, and cell culture can be managed with high precision. There is.
Here, when observing the cell X which adheres to the bottom surface of the culture vessel as the cell X and grows, the death number ΔN BIRTH n + 1 of the cell X counts the number N n + 1 of cells suspended without being able to adhere to the bottom surface. It can be easily detected by
また、本実施形態においては、表示部６０に、計数された細胞数Ｎおよび算出された増殖細胞数ΔＮＢＩＲＴＨの時間変化をグラフ表示することとしたが、これに代えて、あるいは、これに加えて、細胞Ｘの死亡数ΔＮＤＥＡＴＨ、細胞流入数ΔＮＭＯＶＥＩＮおよび細胞Ｘの流出数ΔＮＭＯＶＥＯＵＴの少なくとも１つをグラフ表示することにしてもよい。
Further, in the present embodiment, although the time change of the counted cell number N and the calculated proliferating cell number ΔN BIRTH is graphically displayed on the display unit 60, instead of or in addition to this, Alternatively , at least one of the death number ΔN DEATH of the cell X, the cell inflow number ΔN MOVEIN, and the cell X outflow number ΔN MOVEOUT may be displayed graphically.
また、本実施形態においては、増殖パラメータとして細胞増殖率ΔＮＢＩＲＴＨｎ＋１／Δｔを例示したが、これに代えて、計数領域Ｒの面積に対する細胞領域の面積の割合であるコンフルエンシーの変化率を採用してもよい。
また、遊走パラメータとして、細胞流入率ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１／Δｔと細胞流出率ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１／Δｔとの差分を例示したが、これに代えて、計数領域Ｒを撮影した２枚の画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１の射影変換の変換パラメータである画像変形量、あるいは、画像処理で検出したいくつかの注目細胞の移動量の平均値である注目細胞移動量を採用してもよい。 In the present embodiment, the cell growth rate ΔN BIRTHn + 1 / Δt is exemplified as the growth parameter, but instead, the change rate of confluency, which is the ratio of the area of the cell area to the area of the counting area R, is adopted. May be
Moreover, although the difference of cell inflow rate (DELTA) N MOVEINn + 1 / (DELTA) t and cell outflow rate (DELTA) N MOVEOUTn + 1 / (DELTA) t was illustrated as a migration parameter, it replaces with this and it is two images Pn and Pn + 1 which photoed count field R. An image deformation amount which is a conversion parameter of projective transformation, or a target cell movement amount which is an average value of movement amounts of several target cells detected by image processing may be adopted.
また、遊走パラメータとして、細胞流入率ΔＮＭＯＶＥＩＮｎ＋１／Δｔと細胞流出率ΔＮＭＯＶＥＯＵＴｎ＋１／Δｔとの差分を例示したが、これに代えて、計数領域Ｒを撮影した２枚の画像Ｐｎ，Ｐｎ＋１の射影変換の変換パラメータである画像変形量、あるいは、画像処理で検出したいくつかの注目細胞の移動量の平均値である注目細胞移動量を採用してもよい。 In the present embodiment, the cell growth rate ΔN BIRTHn + 1 / Δt is exemplified as the growth parameter, but instead, the change rate of confluency, which is the ratio of the area of the cell area to the area of the counting area R, is adopted. May be
Moreover, although the difference of cell inflow rate (DELTA) N MOVEINn + 1 / (DELTA) t and cell outflow rate (DELTA) N MOVEOUTn + 1 / (DELTA) t was illustrated as a migration parameter, it replaces with this and it is two images Pn and Pn + 1 which photoed count field R. An image deformation amount which is a conversion parameter of projective transformation, or a target cell movement amount which is an average value of movement amounts of several target cells detected by image processing may be adopted.
また、本実施形態においては、過去の増殖パラメータおよび遊走パラメータと許容誤差Ｋａとに基づいて計数領域Ｒの大きさを算出することとしたが、計数領域Ｒの大きさが予め定められている場合に、誤差の大きさを見積もることにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the size of the counting area R is calculated based on the past growth parameters and migration parameters, and the tolerance error Ka, but the size of the counting area R is determined in advance. Alternatively, the magnitude of the error may be estimated.
また、本実施形態においては、計数領域Ｒの大きさとして、正方形の計数領域Ｒの一辺の長さＬを算出することとしたが、これに代えて、計数領域Ｒが円形の場合、半径ｒの長さを下式（１０）により算出することにしてもよい。
ｒ＝２×（Ｂ－Ｃ）／（Ａ×Ｋ） （１０） In the present embodiment, the length L of one side of the square counting area R is calculated as the size of the counting area R, but instead, if the counting area R is circular, the radius r The length of may be calculated by the following equation (10).
r = 2 × (B−C) / (A × K) (10)
ｒ＝２×（Ｂ－Ｃ）／（Ａ×Ｋ） （１０） In the present embodiment, the length L of one side of the square counting area R is calculated as the size of the counting area R, but instead, if the counting area R is circular, the radius r The length of may be calculated by the following equation (10).
r = 2 × (B−C) / (A × K) (10)
また、長辺Ｌ１と短辺Ｌ２とを有する長方形の計数領域Ｒの、例えば、長辺Ｌ１を規定して短辺Ｌ２を下式（１１）により算出することにしてもよい。
Ｌ２＝２×（Ｂ－Ｃ）×Ｌ１／（Ａ×Ｌ１×Ｋ＋２×（Ｃ－Ｂ）） （１１） Further, for example, the long side L1 of the rectangular counting area R having the long side L1 and the short side L2 may be defined, and the short side L2 may be calculated by the following equation (11).
L2 = 2 × (B−C) × L1 / (A × L1 × K + 2 × (C−B)) (11)
Ｌ２＝２×（Ｂ－Ｃ）×Ｌ１／（Ａ×Ｌ１×Ｋ＋２×（Ｃ－Ｂ）） （１１） Further, for example, the long side L1 of the rectangular counting area R having the long side L1 and the short side L2 may be defined, and the short side L2 may be calculated by the following equation (11).
L2 = 2 × (B−C) × L1 / (A × L1 × K + 2 × (C−B)) (11)
１ 細胞画像処理装置
４ 細胞数変化率算出部（増殖パラメータ算出部）
５ 細胞流入率算出部（遊走パラメータ算出部）
６ 細胞流出率算出部（遊走パラメータ算出部）
７ 増殖率算出部（増殖率算出部）
Ｘ 細胞
Ｎｎ，Ｎｎ＋１ 細胞数
ΔＮ／Δｔ 細胞数変化率
ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ／Δｔ，ΔＮＭＯＶＥＩＮ／Δｔ２ 細胞流入率（遊走パラメータ）
ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ／Δｔ，ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ／Δｔ２ 細胞流出率（遊走パラメータ）
ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔ 細胞増殖率（増殖パラメータ）
Ｐｎ，Ｐｎ＋１ 画像（評価画像）
Ｓ３ 領域サイズ算出ステップ
Ｓ５，Ｓ６ 増殖パラメータ算出ステップ
Ｓ７，Ｓ８ 遊走パラメータ算出ステップ
Ｓ９ 増殖率算出ステップ 1 cellimage processing device 4 cell number change rate calculation unit (proliferation parameter calculation unit)
5 Cell inflow rate calculation part (migration parameter calculation part)
6 cell efflux rate calculator (migration parameter calculator)
7 Growth rate calculation part (growth rate calculation part)
X cell N n , N n + 1 cell number ΔN / Δt cell number change rate ΔN MOVEOUT / Δt, ΔN MOVEIN /Δt 2 cell influx rate (migration parameter)
ΔN MOVEOUT / Δt, ΔN MOVEOUT /Δt 2 cell efflux rate (migration parameter)
ΔN BIRTH / Δt Cell proliferation rate (proliferation parameter)
P n , P n + 1 images (evaluation images)
S3 region size calculation step S5, S6 proliferation parameter calculation step S7, S8 migration parameter calculation step S9 proliferation ratio calculation step
４ 細胞数変化率算出部（増殖パラメータ算出部）
５ 細胞流入率算出部（遊走パラメータ算出部）
６ 細胞流出率算出部（遊走パラメータ算出部）
７ 増殖率算出部（増殖率算出部）
Ｘ 細胞
Ｎｎ，Ｎｎ＋１ 細胞数
ΔＮ／Δｔ 細胞数変化率
ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ／Δｔ，ΔＮＭＯＶＥＩＮ／Δｔ２ 細胞流入率（遊走パラメータ）
ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ／Δｔ，ΔＮＭＯＶＥＯＵＴ／Δｔ２ 細胞流出率（遊走パラメータ）
ΔＮＢＩＲＴＨ／Δｔ 細胞増殖率（増殖パラメータ）
Ｐｎ，Ｐｎ＋１ 画像（評価画像）
Ｓ３ 領域サイズ算出ステップ
Ｓ５，Ｓ６ 増殖パラメータ算出ステップ
Ｓ７，Ｓ８ 遊走パラメータ算出ステップ
Ｓ９ 増殖率算出ステップ 1 cell
5 Cell inflow rate calculation part (migration parameter calculation part)
6 cell efflux rate calculator (migration parameter calculator)
7 Growth rate calculation part (growth rate calculation part)
X cell N n , N n + 1 cell number ΔN / Δt cell number change rate ΔN MOVEOUT / Δt, ΔN MOVEIN /
ΔN MOVEOUT / Δt, ΔN MOVEOUT /
ΔN BIRTH / Δt Cell proliferation rate (proliferation parameter)
P n , P n + 1 images (evaluation images)
S3 region size calculation step S5, S6 proliferation parameter calculation step S7, S8 migration parameter calculation step S9 proliferation ratio calculation step
Claims (8)
- 時間間隔をあけて細胞を撮影することにより取得された複数枚の画像が入力され、
入力された前記画像の内のいずれか２枚の評価画像を処理して該評価画像の所定の計数領域内の単位時間当たりの前記細胞の量の変化を表す増殖パラメータを算出する増殖パラメータ算出部と、
各前記評価画像の前記計数領域の単位時間当たりの前記細胞の流入量または流出量を表す遊走パラメータを算出する遊走パラメータ算出部と、
過去の前記増殖パラメータおよび過去の前記遊走パラメータに基づいて、前記計数領域の大きさを算出する領域サイズ算出部と、
該領域サイズ算出部により算出された大きさの前記計数領域について算出された前記増殖パラメータおよび前記遊走パラメータに基づいて、細胞増殖率を算出する増殖率算出部とを備える細胞画像処理装置。 A plurality of images acquired by capturing cells at time intervals are input,
A proliferation parameter calculation unit that processes any two evaluation images of the input image and calculates a proliferation parameter that represents a change in the amount of cells per unit time within a predetermined counting area of the evaluation image When,
A migration parameter calculator configured to calculate a migration parameter representing inflow or outflow of the cells per unit time in the counting area of each evaluation image;
An area size calculation unit that calculates the size of the counting area based on the past growth parameters and the past migration parameters;
A cell image processing apparatus comprising: a growth rate calculation unit that calculates a cell growth rate based on the growth parameter and the migration parameter calculated for the counting area of the size calculated by the area size calculation unit. - 前記増殖パラメータ算出部が、単位時間当たりに前記計数領域内において増加した細胞数を前記増殖パラメータとして算出する請求項１に記載の細胞画像処理装置。 The cell image processing apparatus according to claim 1, wherein the proliferation parameter calculation unit calculates the number of cells increased in the counting area per unit time as the proliferation parameter.
- 前記遊走パラメータ算出部が、単位時間当たりに前記計数領域の外縁から流入した細胞数と流出した細胞数との差を前記遊走パラメータとして算出する請求項１または請求項２に記載の細胞画像処理装置。 The cell image processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the migration parameter calculation unit calculates a difference between the number of cells flowing in from the outer edge of the counting area per unit time and the number of cells flowing out as the migration parameter. .
- 前記領域サイズ算出部が、過去の前記増殖パラメータに対する過去の前記遊走パラメータの比率と所定の許容誤差とを比較して、前記計数領域の大きさの下限を算出する請求項１から請求項３のいずれかに記載の細胞画像処理装置。 The area size calculating unit calculates the lower limit of the size of the counting area by comparing the ratio of the migration parameter in the past to the growth parameter in the past and a predetermined tolerance. The cell imaging device as described in any one.
- 前記計数領域が長方形である請求項１から請求項４のいずれかに記載の細胞画像処理装置。 The cell imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the counting area is rectangular.
- 時間間隔をあけて細胞を撮影することにより取得された複数枚の画像が入力されるプロセッサを備え、
該プロセッサが、過去の所定の計数領域内の単位時間当たりの前記細胞の量の変化を表す増殖パラメータおよび過去の前記計数領域の単位時間当たりの前記細胞の流入量または流出量を表す遊走パラメータに基づいて、前記計数領域の大きさを算出し、算出された大きさの前記計数領域を用いて、入力された前記画像の内のいずれか２枚の前記画像を処理して該画像の前記計数領域内の前記増殖パラメータおよび前記遊走パラメータを算出する細胞画像処理装置。 It has a processor to which a plurality of images acquired by capturing cells at time intervals are input,
The processor is configured to use a growth parameter representing a change in the amount of cells per unit time within a predetermined counting area in the past and a migration parameter representing an inflow or outflow quantity of the cells per unit time in the past counting area. Based on the size of the counting area, the counting area of the calculated size is used to process any two images of the input image to count the image. A cell imaging apparatus for calculating the proliferation parameter and the migration parameter in a region. - 時間間隔をあけて細胞を撮影することにより取得された複数枚の画像が入力され、
入力された前記画像の内のいずれか２枚の前記画像を処理して該画像の所定の計数領域内の単位時間当たりの前記細胞の量の変化を表す増殖パラメータを算出する増殖パラメータ算出ステップと、
各前記画像の前記計数領域の単位時間当たりの前記細胞の流入量または流出量を表す遊走パラメータを算出する遊走パラメータ算出ステップと、
過去の前記増殖パラメータおよび過去の前記遊走パラメータに基づいて、前記計数領域の大きさを算出する領域サイズ算出ステップと、
該領域サイズ算出ステップにより算出された大きさの前記計数領域について算出された前記増殖パラメータおよび前記遊走パラメータに基づいて、細胞増殖率を算出する増殖率算出ステップとを含む細胞画像処理方法。 A plurality of images acquired by capturing cells at time intervals are input,
A growth parameter calculation step of processing any two of the input images and calculating a growth parameter representing a change in the amount of cells per unit time within a predetermined counting area of the image; ,
A migration parameter calculation step of calculating a migration parameter representing inflow or outflow of the cells per unit time of the counting area of each of the images;
An area size calculating step of calculating the size of the counting area based on the past growth parameters and the past migration parameters;
A growth rate calculation step of calculating a cell growth rate based on the growth parameter and the migration parameter calculated for the count area having the size calculated in the area size calculation step. - 時間間隔をあけて細胞を撮影することにより取得された複数枚の画像が入力され、
入力された前記画像の内のいずれか２枚の前記画像を処理して該画像の所定の計数領域内の単位時間当たりの前記細胞の量の変化を表す増殖パラメータを算出する増殖パラメータ算出ステップと、
各前記画像の前記計数領域の単位時間当たりの前記細胞の流入量または流出量を表す遊走パラメータを算出する遊走パラメータ算出ステップと、
過去の前記増殖パラメータおよび過去の前記遊走パラメータに基づいて、前記計数領域の大きさを算出する領域サイズ算出ステップと、
該領域サイズ算出ステップにより算出された大きさの前記計数領域について算出された前記増殖パラメータおよび前記遊走パラメータに基づいて、細胞増殖率を算出する増殖率算出ステップとをコンピュータに実行させる細胞画像処理プログラム。
A plurality of images acquired by capturing cells at time intervals are input,
A growth parameter calculation step of processing any two of the input images and calculating a growth parameter representing a change in the amount of cells per unit time within a predetermined counting area of the image; ,
A migration parameter calculation step of calculating a migration parameter representing inflow or outflow of the cells per unit time of the counting area of each of the images;
An area size calculating step of calculating the size of the counting area based on the past growth parameters and the past migration parameters;
A cell image processing program which causes a computer to execute a proliferation rate calculating step of calculating a cell proliferation rate based on the proliferation parameter and the migration parameter calculated for the counting area having the size calculated in the area size calculating step. .
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/000022 WO2019135267A1 (en) | 2018-01-04 | 2018-01-04 | Cell image processing device, cell image processing method, and cell image processing program |
| JP2019563718A JP6963033B2 (en) | 2018-01-04 | 2018-01-04 | Cell image processing device, cell image processing method and cell image processing program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/000022 WO2019135267A1 (en) | 2018-01-04 | 2018-01-04 | Cell image processing device, cell image processing method, and cell image processing program |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019135267A1 true WO2019135267A1 (en) | 2019-07-11 |
Family
ID=67143657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/000022 WO2019135267A1 (en) | 2018-01-04 | 2018-01-04 | Cell image processing device, cell image processing method, and cell image processing program |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6963033B2 (en) |
| WO (1) | WO2019135267A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007327843A (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Olympus Corp | Image processor and image processing program |
| JP2009022276A (en) * | 2007-06-19 | 2009-02-05 | Kuraray Co Ltd | Cell-evaluating method and cell-evaluating system |
| JP2014083042A (en) * | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Ehime Univ | Cell evaluation method and use of the same |
| JP2014085950A (en) * | 2012-10-25 | 2014-05-12 | Dainippon Printing Co Ltd | Cell behavior analysis device, cell behavior analysis method, and program |
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-
2018
- 2018-01-04 WO PCT/JP2018/000022 patent/WO2019135267A1/en active Application Filing
- 2018-01-04 JP JP2019563718A patent/JP6963033B2/en active Active
Patent Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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