JPH0694706A - 病理画像検査支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 病理学の未習熟者であっても、病理検査に必
要な客観的な支援情報を病理組織画像から容易に取得
し、病理検査の業務の高効率化を図る。 【構成】 光学顕微鏡１にて観察された組織標本Ｓの病
理組織画像をITV カメラ２にて撮影し、その病理組織画
像に対する画像処理により、病理画像解析ワークステー
ション７に組み込まれた病変検出装置72, 核解析装置7
3, 特殊染色陽性領域抽出・計測装置74のそれぞれの機
能を利用して、病理検査に必要である種々の支援情報を
出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学顕微鏡にて得られ
た人間または各種の動物の病理画像に基づいた病理学上
の形態学的検査を補助するための支援情報を提供する病
理画像検査支援装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学顕微鏡を用いる病理検査は、病変を
組織形態学的に観察して検査する病理学の一分野であっ
て、病理検査の対象は、剖検（Autopsy)によって得られ
るヒトの屍体の組織、生検（Biopsy) によって得られる
ヒトの生体組織、動物実験から得られる動物の組織、比
較病理学, 家畜病理学の立場で得られる動物の組織など
である。病理組織学的観察の対象となるのは、光学顕微
鏡による観察（検鏡）に適するように、一定の操作を加
えて標本化した組織標本である。通常、固定（Fixatio
n) 、包埋（Embedding)、薄切（Sectioning) 、染色（S
taining) の各工程を経て得られる厚さ５〜10μm の組
織の薄片をスライドガラス上におき、透徹した後、カバ
ーガラスでおおって封入することによって、この組織標
本は準備される。

【０００３】検鏡の作業において、検鏡者は、まず、最
も低い倍率にて、肉眼的概観と対比しながら、組織学的
レベルで標本の全体像を把握する。そのために、標本を
前後左右に自由に動かしてすべての部位を観察する。こ
れにより、臓器を同定することができるか否か、どのよ
うな構成成分（上皮組織，腺組織，線維結合組織，平滑
筋，横紋筋，脂肪組織，骨，軟骨，リンパ組織，動脈，
静脈，神経組織，リンパ管，各種の血球など）が見出さ
れてそれがどのように分布しているか、などが確かめら
れる。その上で必要に応じて、高倍率に代えて、病変が
存在するか否かを演繹的に検索し、存在する場合には、
その形態的特徴を解析して帰納的に病変分類を試みる。
さらに、諸病変の大きさ，数，異型度などについて、定
量的解析をすすめ、病理診断に到達する。

【０００４】このような検鏡作業を進めていく上におい
て組織標本に現れる諸変化を読み取って解析していくた
めには、組織を構成する細胞，細胞間質の病態そのもの
を客観的，記述的にとらえなければならない。そのため
に必要なものは、臓器を超えた疾病及び病変の理論の立
場での組織病変の一般的認識であり、R.Virchow(1821-1
902)の細胞病理学以来、病理学総論の領域で形づくられ
てきた知識である。検鏡のための総論としては、「細胞
・組織の形態学的基本病変」を一通り理解しておく必要
がある。例えば、細胞の基本病変としては、核の大きさ
の変化, 核小体の大きさの変化, 核の数の異常, 核内封
入体, 細胞の大きさ・数の異常, 細胞質の変性・物質沈
着などがあり、組織の基本病変としては、循環障害, 炎
症, 進行性変化（再生, 増殖など），腫瘍などが挙げら
れる。

【０００５】以上のように、光学顕微鏡によって組織標
本を観察する作業は、顕微鏡写真のフィルムに組織像が
平均的かつ無選択に焼き付けられる機械的過程とは本質
的に異なり、検鏡者が繰り返し組織標本に問いかけてそ
こから答えを引出し、その答えを演繹的・帰納的思考に
基づいて確かめるという選択的探究動作の反復から成り
立っているといえる。従って、検鏡者は予め病理学総論
及び臓器ごとの病理学各論、さらに、それぞれの臓器・
組織についての正常な組織学，生理学，生化学，発生学
の充分な知識を備えておく必要があり、そのことが、病
理学診断は検鏡者の訓練と経験度とに依存するところが
大きいと指摘される理由である。このため、病理学検査
に定量的客観性が求められてきており、最近では、免疫
組織化学染色法，In Situ Hybridization の導入による
特定物質の客観的局在の証明方法の導入または画像解析
を応用した細胞核DNA 量の測定による腫瘍診断法及び特
定病変の計測, 解析による異常の数値化の試みなどが行
われるようになってきている。

【０００６】図７は、このような事情において考案され
た、画像解析を応用した従来の装置の構成を示すブロッ
ク図である。図において、Ｓは検査対象の組織標本、１
はこの組織標本Ｓを観察するための光学顕微鏡である。
光学顕微鏡１にて得られる病理組織像は、ITV(Industri
al Television:産業用テレビジョン）カメラ２にて撮影
されて、画像処理装置３へ出力される。そして、使用者
が、画像処理装置３に標準装備されている画像処理アル
ゴリズムを試行錯誤しながら組み合わせて、所望の領域
の抽出，計測などの手順を構築し、病理組織像の解析を
進めていく。解析結果は、出力装置４から出力される。

【０００７】上述の方法では、直接入力された病理組織
画像から所望の領域を画像処理装置３によって再現性良
く抽出することが困難である場合が多い。従って、光学
顕微鏡１にて得られる病理組織像を写真カメラ５にて撮
影し、撮影した写真Ｐに基づいて、病理組織像のうちの
所望の領域を画像入力装置６を用いて画像処理装置３へ
トレース入力することが一般的である。このような場合
には、画像処理装置３は、入力された画像情報の解析装
置として作用する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像解析装置は
以上のように構成されているので、使用者はある程度の
病理学的な知識を有していないと病理検査に必要な情報
を得ることができないという問題がある。

【０００９】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、病理学の未習熟者であっても病理検査に必要な
客観的な支援情報を簡便に取得することができると共
に、病理検査業務の高効率化を図ることができる病理画
像検査支援装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る病理画像検
査断支援装置は、光学顕微鏡を用いた病理画像検査のた
めの支援情報を提供する装置であって、検査対象の組
織，細胞における病変を検出する手段と、検査対象の細
胞の核の特徴量を解析する手段と、特殊染色の陽性領域
を抽出してその特徴量を計測する手段とを備えることを
特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の病理画像検査支援装置では、光学顕微
鏡にて得られた病理画像に対して、組織，細胞における
病変を検出する処理と、細胞の核の特徴量を解析する処
理と、特殊染色の陽性領域を抽出してその特徴量を計測
する処理とを施し、これらの処理結果を病理検査の際の
支援情報として出力する。そうすると、病理検査におい
て所望される支援情報が、画像情報として、または検査
対象の形態学特徴量及び分布特性として、容易に取得さ
れる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて具体的に説明する。

【００１３】図１は、本発明に係る病理画像検査支援装
置の構成を示すブロック図である。図１において、Ｓは
検査対象の組織標本、１はこの組織標本Ｓを観察するた
めの光学顕微鏡、２は光学顕微鏡１にて得られた病理組
織像を撮影するITV カメラ、３は撮影された病理組織像
を処理するための画像処理アルゴリズムを有する画像処
理装置である。これらの光学顕微鏡１，ITV カメラ２，
画像処理装置３は、図７に示した従来装置におけるもの
と基本的に同一である。画像処理装置３には、病理検査
の支援情報を得るための病理画像解析ワークステーショ
ン７と、病理画像解析ワークステーション７にて得られ
る支援情報を外部に出力するための支援情報出力装置８
とがこの順に接続されている。

【００１４】病理画像解析ワークステーション７は、各
種病変のディジタル画像の収集，記憶，検索，表示，印
刷などを実行する画像ファイリング部71と、指定病変を
自動的に検出する病変検出装置72と、指定部位の細胞の
核を抽出して、核の特徴量（異型度，分布特性など）を
解析する核解析装置73と、特殊染色によって陽性反応を
示す陽性領域を抽出してその特徴量（面積, 島の個数,
分布状態など）を計測する特殊染色陽性領域抽出・計測
装置74とから構成される。

【００１５】図２は、病変検出装置72の内部構成を示す
ブロック図である。病変検出部72は、病理組織画像に対
して各病変に相当する色の部分を抽出する色抽出部75
と、色抽出部75からの出力画像に対する画像上のノイズ
の除去などを行う整形処理部76と、得られた結果画像に
対して細胞または核の面積, 周囲長などの特徴量を計測
する特徴量計測部77と、特徴量計測部77による計測結果
に基づいて病変か否かを認識して病変の検出結果を支援
情報出力装置８へ出力する病変認識部78とを備える。

【００１６】図３は、核解析装置73（特殊染色陽性領域
抽出・計測装置74）の内部構成を示すブロック図であ
る。核解析装置73（特殊染色陽性領域抽出・計測装置7
4）は、核に相当する色の部分を抽出する（各種の特殊
染色での陽性領域に相当する色の部分を抽出する）色抽
出部79と、色抽出部79からの出力画像に対し、微小面積
のノイズを除去して核とされた部分に整形処理を施す
（微小ノイズなどの整形処理を施す）整形処理部80と、
核の面積，核の周囲長, 画像内での核の密度などの特徴
量（特殊染色後の陽性領域の面積，陽性領域の島の数な
どの特徴量）を計測して計測結果を支援情報出力装置８
へ出力する特徴量計測部81とを備える。

【００１７】次に、動作について説明する。

【００１８】組織標本Ｓを光学顕微鏡１にて観察して得
られる病理組織画像がITV カメラ２にて撮影され、画像
処理装置３にて画像処理が施されて病理画像解析ワーク
ステーション７へ入力される。病理画像解析ワークステ
ーション７内にて、所望の支援情報が取得され、取得さ
れた支援情報は支援情報出力装置８から外部に出力され
る。

【００１９】以下、病理画像解析ワークステーション７
内での処理動作について具体例を示しながら説明する。

【００２０】まず、病変検出装置72を用いた病変検出に
ついて説明する。ITV カメラ２にて得られた病理組織画
像から、色抽出部75において各病変に相当する色の部分
が抽出され、抽出された部分に対して整形処理部76にて
画像上のノイズの除去などが行われる。そして、特徴量
計測部77において、その結果画像に対して細胞または核
の面積, 周囲長, 密度などの特徴量が計測される。この
際、ヒトを含めた動物では各細胞の分離を認識すること
が困難である場合が多いので、通常は核の特徴量が計測
される。この特徴量の計測結果に基づいて、病変認識部
78では病変か否かがまた病変である場合にはどの種類の
病変であるかが認識されて、その認識結果が支援情報出
力装置８へ支援情報として出力される。

【００２１】下記第１表に、検出すべき病変の種類と、
各病変の形態的特徴と、各病変の認識ポイントとの一覧
を示す。この第１表に示すような認識ポイントに従っ
て、病変検出装置72において病変検出が行われる。な
お、第１表に示す病変は一例であって、本発明の装置で
はこれらに特に限るわけではない。

【００２２】

【表１】

【００２３】図４は、細胞浸潤巣の検出を実施した場合
の例を示す模式図である。組織標本Ｓの光学顕微鏡像を
ITV カメラ２にて撮影した原画像（図４（ａ））に対し
て、病変検出装置72内において以上なような画像処理を
施すと、図４（ｂ）に示すような画像が得られる。図４
（ｂ）のように病変に相当する部分に２値化画像が残存
した場合に、この部分に細胞浸潤巣が存在することが認
識される。

【００２４】次に、核解析装置73を用いた細胞の核の解
析について説明する。ITV カメラ２から入力された病理
組織画像に対して、色抽出部79によって核に相当する色
の部分が抽出され、抽出された部分について整形処理部
80にて、微小面積のノイズが除去され、本来核は円形ま
たは楕円形をなしていることが予め分かっているので検
出した各核がそのような形状になるように整形処理が施
される。そして、特徴量計測部81において、核の濃度，
核の面積，核の周囲長, 核の数，核の分布状態（密度及
び配列）などの核に関する特徴量が計測されて、その計
測結果が支援情報として支援情報出力装置８へ出力され
る。

【００２５】図５は、正常及び肝細胞癌における肝細胞
の核の解析を実施した場合の例を示す図である。図５
（ａ），（ｂ）はそれぞれ、正常，肝細胞癌である場合
の肝細胞の核の抽出像を原画像に重ね合わせて示す模式
図である。これらは何れも、核解析装置73にて画像処理
した結果を示している。また、図５（ｃ），（ｄ）はそ
れぞれ、図５（ａ），（ｂ）に示す核の抽出像に基づい
て支援情報出力装置８から出力して得られた肝細胞の核
の面積のヒストグラムを示している。図５（ｄ）（肝細
胞癌の例）に示すヒストグラムでは、肝細胞癌の特徴的
な病理所見である肝細胞の核の異型性が著明に認識され
る。

【００２６】次に、特殊染色陽性領域抽出・計測装置74
を用いた特殊染色における支援情報を得る動作について
説明する。ITV カメラ２から入力された病理組織画像に
対して、色抽出部79によって各特殊染色方法に合った色
の部分が陽性領域として抽出され、抽出された部分につ
いて整形処理部80にて微小ノイズなどに対する整形処理
が施される。そして、特徴量計測部81において、染色後
の陽性領域の面積，陽性領域の島の数，陽性領域の面積
分布などの陽性領域に関する特徴量が計測されて、その
計測結果が支援情報として支援情報出力装置８へ出力さ
れる。

【００２７】図６は、ＧＳＴ−Ｐ免疫組織化学染色を施
したラットの肝臓標本を対象とした例を示す模式図であ
る。ＧＳＴ−Ｐ染色は、組織の変異細胞増殖巣の病変部
分に特異的に反応し、その病変部分が茶色に染色され
る。図６（ａ）は、この特殊染色を施したラットの肝臓
標本を光学顕微鏡１にて観察した病理画像をITV カメラ
２にて撮影し、ディジタル画像として画像処理装置３に
入力された画像を示し、図６（ｂ）は、特殊染色陽性領
域抽出・計測装置74によりＧＳＴ−Ｐ染色の陽性領域の
抽出処理を実行した結果画像を示している。このように
ＧＳＴ−Ｐ染色の陽性領域が抽出されるので、ＧＳＴ−
Ｐ陽性細胞の出現頻度が容易に求められる。

【００２８】以上の実施例にて得られる支援情報は、病
理検査の際に極めて有力な情報となる。なお、上述の実
施例における支援情報は、本発明の病理画像検査支援装
置にて得られる支援情報の一例を示したものであり、本
発明がこれらの例に限定されることがないことは言うま
でもない。

【００２９】また、上述の実施例では、ITV カメラ２に
て撮影された病理組織画像を画像処理装置３に入力する
構成としているが、従来の装置（図７参照）と同様に、
光学顕微鏡１にて得られる病理組織画像を写真カメラに
て撮影した写真を作成しておき、この写真に基づいて画
像入力装置を用いて所望の領域を画像処理装置３に取り
込むように構成しても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明の病理画像検査支
援装置では、病理学の未熟者であっても、その装置内に
組み込まれた病変検出機能，核解析機能，特殊染色陽性
領域抽出・計測機能を利用することによって、病理検査
のための客観的な支援情報を容易に取得することがで
き、病理検査業務の高能率化に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る病理画像検査支援装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】図１における病変検出装置の内部構成を示すブ
ロック図である。

【図３】図１における核解析装置，特殊染色陽性領域抽
出・計測装置の内部構成を示すブロック図である。

【図４】細胞浸潤巣の検出を実施した場合の病理組織画
像を示す模式図である。

【図５】正常な肝臓，肝細胞癌に核解析を実施した場合
の病理組織画像を示す模式図及び核面積の計測ヒストグ
ラムである。

【図６】ＧＳＴ−Ｐ染色を施した肝臓標本の原画像及び
処理画像を示す模式図である。

【図７】画像解析装置を応用して病理検査を行う従来の
装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 光学顕微鏡 ２ ITV カメラ ３ 画像処理装置 ７ 病理画像解析ワークステーション ８ 支援情報出力装置 71 画像ファイリング部 72 病変検出装置 73 核解析装置 74 特殊染色陽性領域抽出・計測装置 Ｓ 組織標本

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学顕微鏡を用いた病理画像検査のため
   の支援情報を提供する装置であって、検査対象の組織，
   細胞における病変を検出する手段と、検査対象の細胞の
   核の特徴量を解析する手段と、特殊染色の陽性領域を抽
   出してその特徴量を計測する手段とを備えることを特徴
   とする病理画像検査支援装置。