JP2010151566A - Particle image analysis method and apparatus - Google Patents
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Images
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Abstract
Description
本発明は、粒子が懸濁した液体の撮影画像の解析装置に係り、特に、尿,血液などの生体サンプルの撮影画像の解析装置、及び解析方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for analyzing a captured image of a liquid in which particles are suspended, and more particularly, to an apparatus for analyzing a captured image of a biological sample such as urine and blood, and an analysis method.
従来、血液,尿,体液や組織液に存在する細胞を分類,分析するには、スライドガラス上に標本を作製し、顕微鏡で観察している。尿の場合には、尿中の粒子濃度が薄いため、測定試料を予め遠心分離器で遠心濃縮してから観察している。これらの観察や、検査の作業を自動化する装置としては、血液等の試料をスライドガラス上に塗沫したあと顕微鏡にセットし、顕微鏡ステージを自動的に走査させ、粒子の存在する位置で顕微鏡ステージを止めて粒子の静止画像を撮影し、画像処理技術による特徴抽出およびパターン認識手法を用いて試料中に存在する粒子の分類を行うものがある。 Conventionally, in order to classify and analyze cells present in blood, urine, body fluid, and tissue fluid, specimens are prepared on a slide glass and observed with a microscope. In the case of urine, since the concentration of particles in urine is thin, the measurement sample is observed after being concentrated in advance by a centrifugal separator. As a device for automating these observations and inspections, a sample such as blood is smeared on a slide glass, then set on a microscope, the microscope stage is automatically scanned, and the microscope stage is positioned where particles are present. In some cases, a static image of a particle is taken and the particles existing in the sample are classified using a feature extraction and pattern recognition technique based on an image processing technique.
しかし、上記手法は試料をスライドガラス上へ塗沫する標本作製作業や、顕微鏡ステージを機械的に移動しながら粒子を見つけ、粒子を画像取込み領域へ移動させる作業が必要であり、時間がかかる。 However, the above method requires time for preparing a specimen for smearing a sample on a slide glass and finding a particle while moving the microscope stage mechanically and moving the particle to an image capturing area.
検査の省力化を図るため、標本作製作業を必要としない方式として、洗浄剤であるシース液を外層とし、試料液を極めて偏平な流れにするフローセルを用いたフロー方式粒子画像解析装置があり、例えば、特許文献1,特許文献2に開示されている。
In order to save labor for inspection, there is a flow type particle image analyzer using a flow cell that uses a sheath liquid as a cleaning agent as an outer layer and makes the sample liquid flow very flat as a method that does not require sample preparation work. For example, it is disclosed in
このフロー方式粒子画像解析装置は、フローセル中を移動する試料を例えばビデオカメラで撮影し、この撮像した静止画像を画像処理することにより、試料中の粒子を分類・計数するものである。 This flow-type particle image analyzer captures a sample moving in a flow cell with a video camera, for example, and performs image processing on the captured still image to classify and count particles in the sample.
また、上述したフロー方式画像解析装置において、撮影した粒子画像を粒子サイズ等により区分けして画面上に表示して、オペレータが粒子を分類する方法が特許文献3に提案されている。
Further,
さらに、オペレータが粒子を分類するときに、予め指定した成分の種類のみをレビューする機能を搭載し、レビュー時間の短縮を図る方法が特許文献4に提案されている。 Furthermore, Patent Document 4 proposes a method for reducing the review time by installing a function of reviewing only the types of components designated in advance when the operator classifies particles.
また、特許文献4には、装置が自動分類した結果に対して、オペレータが成分を詳細に分類または成分名称を付け替える細分類作業を行い、それら細分類結果に基づいて自動分類結果を修正する方法が提案されている。 Further, Patent Document 4 discloses a method in which an operator performs a fine classification operation in which components are classified in detail or component names are changed, and an automatic classification result is corrected based on the fine classification results. Has been proposed.
ところが、特許文献3に記載されたフロー方式粒子画像解析装置においては、撮影した粒子画像の粒子サイズ等により区分けしたが、粒子画像の撮影結果によっては曖昧な分類結果になってしまう課題があった。
However, in the flow-type particle image analysis device described in
この課題の解決策として、特許文献4には、曖昧な成分に対しては第2候補まで分類結果を出力し、オペレータの目視作業による細分類結果に基づいて自動分類結果の修正をするなど、撮影した画像の曖昧さを補正する方法が提案されている。 As a solution to this problem, Patent Literature 4 outputs classification results up to the second candidate for ambiguous components, corrects the automatic classification results based on the fine classification results by the operator's visual work, etc. A method for correcting the ambiguity of a photographed image has been proposed.
しかし、オペレータによる細分類作業は、成分毎に判断する必要があり効率が悪い。また、成分数が多い場合や経験の浅いオペレータの場合など、細分類を行うべき画像を見落としてしまう危険性もある。 However, the fine classification work by the operator needs to be determined for each component and is inefficient. There is also a risk that an image to be sub-classified may be overlooked when there are many components or an inexperienced operator.
さらに、装置が持つ識別アルゴリズムは、安定した分類ができるように調整しているものの、施設ごとの判断基準の相違などにより、撮影された画像によっては常に細分類作業が必要になる可能性がある。 Furthermore, although the identification algorithm of the device has been adjusted to enable stable classification, depending on the judgment criteria for each facility, etc., it may be necessary to always perform fine classification depending on the photographed image. .
この解決手段として、例えばオペレータによる細分類結果を常に装置が持つ識別アルゴリズムに反映すれば、撮影した画像の細分類を必要とする画像は減ると考えられる。しかし、識別アルゴリズムを更新する手段を備えただけでは、オペレータによる誤った分類結果も識別アルゴリズムに取り込まれてしまい、本来、細分類が必要ではない画像も細分類が必要になるなど更なるレビュー効率の低下や、測定結果の誤報告を引き起こす可能性がある。 As a means for solving this problem, for example, if the result of the fine classification by the operator is always reflected in the identification algorithm of the apparatus, it is considered that the number of images that require fine classification of the captured image is reduced. However, if only the means for updating the identification algorithm is provided, erroneous classification results by the operator are also included in the identification algorithm, and further review efficiency such as images that originally do not require fine classification need to be finely classified. May cause a decrease in measurement results and misreporting of measurement results.
本発明の目的は、成分の細分類作業によるオペレータの負担を軽減し、より正確な結果を迅速に出力できる方法、および装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of reducing the burden on an operator due to a component sub-classification operation and outputting a more accurate result quickly.
上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。 The configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.
生体液中に懸濁している粒子を撮影する撮影機構と、該撮影機構により撮影された画像を画像解析する画像解析機構と、を備えた粒子画像解析装置において、
前記画像解析機構が、解析条件が固定された識別アルゴリズムと、ユーザが解析条件を設定できるユーザ識別アルゴリズムの少なくとも2種類の識別アルゴリズムを有する粒子画像解析装置。
In a particle image analysis apparatus comprising an imaging mechanism for imaging particles suspended in a biological fluid, and an image analysis mechanism for image analysis of an image captured by the imaging mechanism,
A particle image analysis apparatus in which the image analysis mechanism has at least two types of identification algorithms: an identification algorithm in which analysis conditions are fixed, and a user identification algorithm in which a user can set analysis conditions.
生体液とは尿,血液が代表的なものであるが、粒子状成分を含む液体であればどのような生体液であっても本発明は適用できる。尿の場合は、結晶成分などが粒子状成分に対応し、血液の場合は、血球成分などが粒子状成分に対応する。撮影機構はCCDカメラのような二次元画像を電子的に取り込むことが可能なものが代表例であるが、画像を取り込むことができれば、1次元センサーを使用してスキャンすることもでき、またフィルムに画像を取り込む方式のものについても本発明の適用が可能である。画像解析機構は代表的にはコンピュータである。取り込んだ画像情報を処理する為、画像解析プログラムが記憶手段に記憶され、該プログラムを起動して画像情報を解析する。識別アルゴリズムは、取り込んだ画像情報の中から粒子と認識したものの、周囲長,色,形状などの情報を画像処理により算出し、算出結果を予め定めた閾値と比較することにより、予め設定した複数の種類の粒子の中から、最も近いと思われる種類の粒子を特定するプログラムである。この閾値を変更することにより、識別アルゴリズムを変える事ができる。解析条件が固定された識別アルゴリズムとは、装置メーカが作成した標準的な解析条件を備えたプログラムである。これに対し、病院などの施設,オペレータ個人などにより、過去の経験などに基づき、粒子の分類の仕方が異なる場合がある。本発明は、ユーザが解析条件を設定できるユーザ識別アルゴリズムとはこのようにユーザが閾値などを変更できる解析プログラムを解析条件が固定された識別アルゴリズムとは別に有することを特徴とする。 The biological fluid is typically urine or blood, but the present invention can be applied to any biological fluid as long as it contains a particulate component. In the case of urine, the crystal component or the like corresponds to the particulate component, and in the case of blood, the blood cell component or the like corresponds to the particulate component. A typical example of the photographing mechanism is a CCD camera that can electronically capture a two-dimensional image. However, if the image can be captured, it can be scanned using a one-dimensional sensor, or a film. The present invention can also be applied to a system that captures an image. The image analysis mechanism is typically a computer. In order to process the captured image information, an image analysis program is stored in the storage means, and the program is activated to analyze the image information. The identification algorithm recognizes particles from the captured image information, but calculates information such as the perimeter, color, and shape by image processing, and compares the calculation results with a predetermined threshold value. This is a program that identifies the closest type of particles from among the types of particles. By changing this threshold value, the identification algorithm can be changed. An identification algorithm with fixed analysis conditions is a program with standard analysis conditions created by a device manufacturer. On the other hand, depending on the facility such as a hospital, the individual operator, etc., the particle classification method may differ based on past experience. The present invention is characterized in that the user identification algorithm that allows the user to set the analysis condition has an analysis program that allows the user to change the threshold value and the like separately from the identification algorithm in which the analysis condition is fixed.
装置が保持する識別アルゴリズムによって、ユーザの細分類結果に左右されない分類結果を取得でき、さらに、ユーザ用の識別アルゴリズムによって、細分類が必要な画像を自動的に摘出することが可能となる。 A classification result that does not depend on a user's fine classification result can be acquired by the identification algorithm held by the apparatus, and an image that needs fine classification can be automatically extracted by the identification algorithm for the user.
また、上記摘出結果を表示することで、多数の成分画像がある場合でも細分類が必要な画像の見落としを抑制できることから、オペレータの負担を軽減できる。 Further, by displaying the extraction result, it is possible to suppress oversight of an image that requires fine classification even when there are a large number of component images, thereby reducing the burden on the operator.
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施例であるフロー方式粒子画像解析装置のフローセルを中心とした構成図である。このフロー方式粒子画像解析装置は、フローセル10と、粒子検出部103と、画像撮影部109で構成される。
FIG. 1 is a configuration diagram centering on a flow cell of a flow-type particle image analyzer according to an embodiment of the present invention. This flow-type particle image analysis apparatus includes a
サンプルノズル3で吸引した試料2を、あらかじめ染色液1が入っている染色槽4に吐出する。次に、一定時間が経過したら、ダイレクトサンプル機構6のダイレクトサンプルノズル5で上記染色槽4内の染色試料12を吸引し、フローセル10に注入する。そのとき、シース液容器7内のシース液8をシリンジ機構9で吸引し染色試料12を挟み込むようにフローセル10に注入する。フローセル10においては試料とシース液の流量比に応じて測定流路の染色試料の厚さを調整する。
The
レーザ光源101から照射されたレーザ光が粒子検出領域108を照射し、粒子から得られる散乱光102を粒子検出部103が受光する。粒子検出部103は、粒子の有無を判断する粒子判断論理に従って粒子を検出する。粒子検出部103で粒子を検出した情報からフラッシュランプ104を発光し、その光束105が顕微鏡コンデンサレンズ106と顕微鏡対物レンズ107を通ることで、フローセル10中を流れる染色試料12内の粒子を拡大し、例えばTVカメラなどの画像撮影部109で、撮影画像110として撮影される。
The laser light emitted from the
撮影画像110の撮影後の処理フローについて図2を用いて説明する。まず、画像撮像部109で撮影後、撮影画像110を成分毎に分ける。これを領域分割という(Step1)。次に成分毎に番号を付けて区分けする。これをラベリングという(Step2)。その後、成分毎に大きさや色情報などの特徴パラメータを抽出する(Step3)。抽出した特徴パラメータを識別アルゴリズムで分類する(Step4)。分類された成分の画像はレビュー用画像として格納する(Step5)。
A processing flow after photographing the photographed
次に、本発明のユーザ用識別アルゴリズムを用いた撮影後の成分の処理フローについて図3を用いて説明する。画像撮影後、Step1〜Step3までは図2記載の処理フローと同じ処理を行う。その後、図2に記載のStep4に相当する装置の識別アルゴリズムによる分類(Step4a)と共にユーザ用識別アルゴリズムによる分類(Step4b)を行う。Step4aとStep4bの処理は同時に実行しても、Step4aまたはStep4bを先に実施しても構わない。
Next, a processing flow of components after photographing using the user identification algorithm of the present invention will be described with reference to FIG. After image shooting,
次に、ユーザ用識別アルゴリズムで分類した結果の表示について図5を用いて説明する。分類された成分の画像は、赤血球311や白血球312や扁平上皮313のように成分毎に分けて表示される。成分毎の表示として成分画像301を表示するが、ユーザ用識別アルゴリズムで分類した成分画像には、ユーザ分類結果有無表示302を表示する。
Next, display of results classified by the user identification algorithm will be described with reference to FIG. The classified component images are displayed separately for each component, such as red blood cells 311, white blood cells 312, and squamous epithelium 313. The
ユーザ分類結果有無表示302は、ユーザ用識別アルゴリズムが分類した内容を表示することで、オペレータに詳しい情報を提供することができる。
The user classification result presence /
例えば、図6に示すようにユーザ分類結果有無表示302は例えばマウスなどのポインティングデバイスのカーソル303を近づけることによる重ね合わせ表示などで分類コード302aを表示しても良いし、分類名称302bを表示しても良い。また、分類コードや分類名称は重ね合わせでなく、別の表示領域302cに表示しても良い。
For example, as shown in FIG. 6, the user classification result presence /
ユーザ分類結果有無表示302は、図7に示すように画像の周囲を他の画像とは別の色で囲むなどの矩形表示302dでも良い。
As shown in FIG. 7, the user classification result presence /
一般にユーザ分類結果有無表示302を持つ画像は、項目毎に表示する中で、項目の先頭など一箇所にまとめて表示する方がオペレータの認識率が上がるが、まとめなくても良い。
In general, an image having the user classification result presence /
ユーザ分類結果有無表示302を持つ切出し画像を効率良く細分類するための手段について図8を用いて説明する。
A means for efficiently finely classifying a cutout image having the user classification result presence /
通常、測定した検体は、検体リスト502のように一覧表示して見ることができる。オペレータが検体リスト502から任意の検体を選択するなどのレビュー開始指示をすると、レビュー画面503を表示し、検体リスト502で選択した検体の詳細な情報を表示する。詳細な情報には、画像の他に項目毎の計算値を一覧表示する結果表示領域504がある。
Normally, the measured samples can be displayed as a list as in the
オペレータが検体リスト502から検体を選択するとき、その検体がユーザ分類結果有無表示302の付いた画像を持つことを示すユーザ分類結果保有記号501を検体リスト502に表示すれば、画像レビューを優先して行うなどの効果が得られる。
When the operator selects a sample from the
ユーザ分類結果保有記号501を結果表示領域504にも表示することで、ユーザ分類結果有無表示302を持つ項目を重点的に確認することができる。
By displaying the user classification
ユーザ用識別アルゴリズムは、常に有効動作させても良いが、一時的に動作させないことで効果的なレビューのサポートができるようになる場合もある。そのための設定例として、ユーザ用識別アルゴリズムの設定画面例を図9に示す。設定は、ユーザ用識別アルゴリズム分類実施有無設定401と、オペレータの分類操作によるユーザ用識別アルゴリズム更新有無設定402を持つ。この設定は、どちらか片方だけの設定でも良い。 The user identification algorithm may always be operated effectively, but there may be a case where effective reviews can be supported by temporarily not operating. As a setting example for that purpose, FIG. 9 shows a setting screen example of the user identification algorithm. The setting includes a user identification algorithm classification execution presence / absence setting 401 and a user identification algorithm update presence / absence setting 402 by the operator's classification operation. This setting may be only one of the settings.
オペレータの経験が豊富で、レビュー処理にユーザ用識別アルゴリズムによるサポートが必要でない場合、ユーザ用識別アルゴリズム分類実施有無設定401を無効と設定する。また、ユーザ用識別アルゴリズム更新有無設定402を有効としておけば、経験豊かなオペレータの分類結果でユーザ用識別アルゴリズムが更新され、効果的である。 If the operator has abundant experience and the review processing does not require support by the user identification algorithm, the user identification algorithm classification execution setting 401 is set to invalid. Further, if the user identification algorithm update presence / absence setting 402 is validated, the user identification algorithm is updated with the result of classification of experienced operators, which is effective.
一方、オペレータの経験が浅く、レビュー処理で誤分類に近い分類をされてしまうことが考えられる場合、ユーザ用識別アルゴリズム更新有無設定402を無効と設定する。この設定が無効である間、オペレータによる細分類処理でユーザ用識別アルゴリズムが更新されることはなくなる。 On the other hand, if the operator has little experience and it is considered that the classification is close to an erroneous classification in the review process, the user identification algorithm update presence / absence setting 402 is set to invalid. While this setting is invalid, the user identification algorithm is not updated by the fine classification processing by the operator.
細分類操作によるユーザ用識別アルゴリズムの更新処理フローについて図4を用いて説明する。まず細分類操作で切り取り画像の分類結果を修正する(Step201)。変更した成分があれば、変更した成分の項目を一意に示すIDとその個数を登録し(Step202)、測定結果を再計算する(Step203)。ユーザ用識別アルゴリズムの更新を実施する指定があれば、ユーザ用識別アルゴリズムを更新(Step204)し、更新内容を保存する(Step205)。そして、変更した特徴パラメータを保存する(Step206)。 The update processing flow of the user identification algorithm by the fine classification operation will be described with reference to FIG. First, the classification result of the cut image is corrected by the fine classification operation (Step 201). If there is a changed component, an ID uniquely indicating the item of the changed component and the number thereof are registered (Step 202), and the measurement result is recalculated (Step 203). If there is an instruction to update the user identification algorithm, the user identification algorithm is updated (Step 204), and the updated contents are saved (Step 205). Then, the changed feature parameter is saved (Step 206).
ユーザ用識別アルゴリズムの来歴更新について図10を用いて説明する。 The history update of the user identification algorithm will be described with reference to FIG.
ユーザ用識別アルゴリズムの来歴を記録するための更新記録来歴601とユーザ用識別アルゴリズム611がある。更新記録来歴601の記録媒体の材質や記録方式については規定しない。
There is an
次に、来歴更新の例を説明する。例えば、特徴量612を入力すると識別結果に分類コードAを出力するユーザ用識別アルゴリズム611に、特徴量612と分類コードB613を入力すると、ユーザ用識別アルゴリズム611の判定論理が変更され、特徴量612の入力で分類コードB613を出力するようになる。
Next, an example of history update will be described. For example, if the
更新記録来歴601は特徴量612と、更新前分類コードと更新後分類コードを複数保持するファイルなどの記録媒体で、ユーザ用識別アルゴリズムを更新する毎に記録する領域を変更しながら、更新内容を記録する。
The
上記、更新記録来歴601にはオペレータの細分類処理内容が記録されているため、オペレータの判断誤りを見つけることができる。分類異常が発生した場合などにその原因を特定することができる。
Since the details of the operator's fine classification process are recorded in the
また、更新記録来歴601を新しい来歴から順番に取り出し、ユーザ用識別アルゴリズム611に入力すると、ユーザ用識別アルゴリズム611を更新前の状態に順次戻すことができる。任意の時点のユーザ用識別アルゴリズム611に戻し、更新をやり直すことで、ユーザ用識別アルゴリズム611の分類精度を上げることができる。
In addition, when the
更新記録来歴601を用いたユーザ用識別アルゴリズム611の再更新は、記録した更新記録の内、任意の更新記録だけを選択して実施しても良い。
The re-update of the
1 染色液
2 試料
3 サンプルノズル
4 染色槽
5 ダイレクトサンプルノズル
6 ダイレクトサンプル機構
7 シース液容器
8 シース液
9 シリンジ機構
10 フローセル
12 染色試料
101 レーザ光源
102 散乱光
103 粒子検出部
104 フラッシュランプ
105 光束
106 顕微鏡コンデンサレンズ
107 顕微鏡対物レンズ
108 粒子検出領域
109 画像撮影部
110 撮影画像
301 成分画像
302 ユーザ分類結果有無表示
302a ユーザ分類結果有無表示の分類コード表示例
302b ユーザ分類結果有無表示の分類名称表示例
302c ユーザ分類結果有無表示の表示領域例
302d ユーザ分類結果有無表示の矩形表示例
303 カーソル
311 赤血球
312 白血球
313 扁平上皮
401 ユーザ用識別アルゴリズム分類実施有無設定
402 ユーザ用識別アルゴリズム更新有無設定
501 ユーザ分類結果保有記号
502 検体リスト
503 レビュー画面
504 結果表示領域
601 更新記録来歴
611 ユーザ用識別アルゴリズム
612 特徴量
613 分類コードB
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記画像解析機構が、解析条件が固定された識別アルゴリズムと、ユーザが解析条件を設定できるユーザ識別アルゴリズムの少なくとも2種類の識別アルゴリズムを有することを特徴とする粒子画像解析装置。 In a particle image analysis apparatus comprising an imaging mechanism for imaging particles suspended in a biological fluid, and an image analysis mechanism for image analysis of an image captured by the imaging mechanism,
The particle image analysis apparatus, wherein the image analysis mechanism has at least two types of identification algorithms: an identification algorithm in which analysis conditions are fixed, and a user identification algorithm in which a user can set analysis conditions.
前記ユーザ識別アルゴリズムを用いて画像解析した結果については、その旨を表示する表示機能を備えたことを特徴とする粒子画像解析装置。 The particle image analysis apparatus according to claim 1,
A particle image analysis apparatus comprising a display function for displaying the result of image analysis using the user identification algorithm.
画像解析結果が、前記ユーザ識別アルゴリズムを用いた分類結果を持つかどうかを表示する機能を備えたことを特徴とする粒子画像解析装置。 The particle image analysis apparatus according to claim 1,
A particle image analysis apparatus comprising a function of displaying whether an image analysis result has a classification result using the user identification algorithm.
前記ユーザ識別アルゴリズムを更新するか否かを選択する選択手段を備えたことを特徴とする粒子画像解析装置。 The particle image analysis apparatus according to claim 1,
A particle image analysis apparatus comprising: selection means for selecting whether or not to update the user identification algorithm.
前記選択手段により更新することを選択した場合は、オペレータが粒子成分の詳細分類または成分名称の付け替えを実行した際に、前記ユーザ識別アルゴリズムを更新することを特徴とする粒子画像解析装置。 The particle image analyzer according to claim 4, wherein
The particle image analysis apparatus according to claim 1, wherein the user identification algorithm is updated when an operator performs detailed classification of a particle component or reassignment of a component name when updating is selected by the selection unit.
前記選択手段により更新することを選択した場合は、更新対象となった粒子成分の特徴パラメータと、識別アルゴリズムの更新内容を記録することを特徴とする粒子画像解析装置。 The particle image analyzer according to claim 4, wherein
A particle image analyzer characterized by recording the feature parameter of the particle component to be updated and the update contents of the identification algorithm when updating is selected by the selection means.
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