JP5699118B2 - 細胞分析装置、癌化情報提供方法、dna量ヒストグラムの作成方法および検査方法 - Google Patents
細胞分析装置、癌化情報提供方法、dna量ヒストグラムの作成方法および検査方法 Download PDFInfo
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Description
上皮組織から採取された細胞を含む測定試料が流れるフローセルと、当該フローセルを流れる前記測定試料に光を照射する光源と、前記測定試料に含まれる各細胞からの散乱光を検出して散乱光信号を出力する第1受光部と、前記各細胞からの蛍光を検出して蛍光信号を出力する第2受光部と、を備える光学検出部、
各細胞に対応する前記散乱光信号のパルスの幅と前記蛍光信号のパルスの幅との比に基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外し、各細胞に対応する前記蛍光信号のパルスの面積に基づいて、解析対象の細胞に含まれる異型化した細胞の割合を求める分析部、および
前記分析部による分析結果を出力する出力部を含むことを特徴としている。
(7)前記(1)〜(6)の細胞分析装置において、前記分析部は、前記散乱光信号の波形から得られる値に基づいて、凝集細胞を解析対象の細胞から除外し、さらに、前記比に基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外してもよい。
(10)前記(7)の細胞分析装置において、前記分析部は、散乱光信号の信号波形から得られる値として、散乱光信号のパルスの差分積分値をピーク値で除した値を取得してもよい。
(12)前記(1)〜(11)の細胞分析装置において、前記分析部は、散乱光信号のパルスの幅と、前記比とに基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外してもよい。
(13)前記(12)の細胞分析装置において、散乱光信号のパルス幅が所定の閾値より小さく、且つ、前記比(蛍光信号のパルス幅/散乱光信号のパルス幅)が所定の閾値より大きい細胞を、前記解析対象の細胞として抽出してもよい。
上皮組織から採取された細胞を含む測定試料をフローセルに流し、当該フローセルを流れる前記測定試料に光を照射し、前記測定試料に含まれる各細胞から生じる散乱光と蛍光を受光し、受光した散乱光および蛍光をそれぞれ散乱光信号と蛍光信号とに変換し、
各細胞に対応する前記散乱光信号のパルスの幅と前記蛍光信号のパルスの幅との比に基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外し、
各細胞に対応する前記蛍光信号のパルスの面積に基づいて、前記解析対象の細胞に含まれる異型化した細胞の割合を求め、
求めた割合に基づいて、細胞の癌化に関する情報を出力することを特徴としている。
(15)本発明のDNA量ヒストグラムの作成方法は、
上皮組織から採取された細胞を含む測定試料をフローセルに流し、当該フローセルを流れる前記測定試料に光を照射し、前記測定試料に含まれる各細胞から生じる散乱光と蛍光を受光し、受光した散乱光および蛍光をそれぞれ散乱光信号と蛍光信号とに変換し、
各細胞に対応する前記散乱光のパルスの幅と蛍光信号のパルスの幅との比に基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外し、
各細胞に対応する前記蛍光信号のパルスの面積に基づいて、解析対象の細胞についてDNA量のヒストグラムを作成することを特徴としている。
(16)本発明による上皮組織から採取された細胞の検査方法は、
上皮組織から採取された細胞を含む測定試料をフローセルに流し、当該フローセルを流れる前記測定試料に光を照射し、前記測定試料に含まれる各細胞から生じる散乱光と蛍光を受光し、受光した散乱光および蛍光をそれぞれ散乱光信号と蛍光信号とに変換し、
各細胞に対応する前記散乱光信号のパルスの幅と前記蛍光信号のパルスの幅との比に基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象から除外し、
各細胞に対応する前記蛍光信号のパルスの面積に基づいて、前記解析対象の細胞に含まれる異型化した細胞の割合を求めることを特徴としている。
(17)本発明による上皮組織から採取された細胞の検査方法は、
上皮組織から採取された細胞を含む測定試料をフローセルに流し、
当該フローセルを流れる前記測定試料に光を照射し、前記測定試料に含まれる各細胞から光学情報を取得し、
前記光学情報に基づいて、細胞質に対する細胞核の相対的な大きさを反映する第1パラメータと細胞核に含まれるDNA量を反映する第2パラメータを各細胞について求め、
前記第1パラメータに基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外し、
解析対象の細胞のうち、前記第2パラメータが所定値よりも高い異型細胞の割合を求めることを特徴としている。
〔癌化情報提供装置の全体構成〕
図1は、本発明の一実施の形態に係る癌化情報提供装置1の斜視説明図であり、図2は、図1に示される癌化情報提供装置1の構成を示すブロック図である。
測定制御部16は、マイクロプロセッサ20、記憶部21、I/Oコントローラ22、センサ信号処理部23、駆動部制御ドライバ24、および外部通信コントローラ25等を備えている。記憶部21は、ROM、RAM等からなり、ROMには、駆動部17を制御するための制御プログラムおよび当該制御プログラムの実行に必要なデータが格納されている。マイクロプロセッサ20は、制御プログラムをRAMにロードし、またはROMから直接実行することが可能である。
マイクロプロセッサ20が処理したデータや、マイクロプロセッサ20の処理に必要なデータは、外部通信コントローラ25を介してデータ処理装置4等の外部装置との間で送受信される。
図3は、データ処理装置4のブロック図である。データ処理装置4は、パーソナルコンピュータ等からなり、本体27と、表示部28と、入力部29とから主に構成されている。本体27は、CPU27aと、ROM27bと、RAM27cと、ハードディスク27dと、読出装置27eと、I/Oインターフェース27fと、画像出力インターフェース27gとから主に構成されている。これらの要素の間は、バス27hによって通信可能に接続されている。
図4は、光学情報取得部を構成する光学検出部3、および撮像部26の構成を示す図である。この光学検出部3は、フローサイトメータからなり、半導体レーザからなる光源53を備え、この光源53から放射されたレーザ光は、レンズ系52を経てフローセル51を流れる測定試料に集光する。このレーザ光により測定試料中の細胞から生じた前方散乱光は、対物レンズ54およびフィルタ57を経てフォトダイオード(受光部)55に検出される。なお、レンズ系52は、コリメータレンズ、シリンダーレンズ、コンデンサーレンズ等を含むレンズ群から構成されている。
次に、図5を参照しつつ、本実施の形態に係る癌化情報提供装置1を用いた癌化情報提
供方法の流れの一例について説明する。
単一細胞であるか否かの判定を行うための閾値は、各パラメータについて実験などにより設定されている。本実施の形態では、例えば特徴パラメータBを用いており、当該特徴パラメータBが2.2以上のものを凝集細胞であるとし、2.2未満のものを単一細胞であるとしている。また、特徴パラメータMを用いる場合、当該特徴パラメータMが2100以上のものを凝集細胞とし、2100未満のものを単一細胞とすることができる。
本発明の癌化情報提供方法および装置が、主たる分析対象としている子宮頸部、口腔粘膜の上皮組織は、基底膜から順に複数種類の細胞がそれぞれ層状になって存在している。なお、本明細書では、基底膜を下層とした場合に上層に位置する側を表層側という。子宮頸部および口腔粘膜では、外界と隣接する側が表層側に該当する。
G1期:S期に入るための準備と点検の時期
S期:DNA合成期
G2期:M期に入るための準備と点検の時期
M期:***期
図20は、本発明の一実施の形態に係る癌化情報提供装置1において、NILM(細胞診において正常とされる状態)の被験者の子宮頸部の上皮組織から採取された細胞を分析した場合の、ステップS9において作成されるヒストグラムである。
図18のヒストグラムに基づいて、正常なDNA量を示す範囲(2C)にある細胞の数に対する、当該正常な細胞が有するDNA量よりも多いDNA量(S期以上)を有する細胞の数の比を算出すると、1.1%である。
これらのことから、分析対象細胞の測定データの抽出(ステップS7)及びステップS8を実行せずに、全ての単一上皮細胞について、DNA量ヒストグラムを作成すると、CIN3の被験者とNILMの被験者とで正常なDNA量を示す範囲(2C)にある細胞の数に対する、当該正常な細胞が有するDNA量よりも多いDNA量(S期以上)を有する細胞の数の比に大きな差が出にくいことが分かる。
図20のヒストグラムに基づいて、正常なDNA量を示す範囲(2C)にある細胞の数に対する、当該正常な細胞が有するDNA量よりも多いDNA量(S期以上)を有する細胞の数の比を算出すると、7.4%である。
これらのことから、分析対象細胞の測定データの抽出(ステップS7)及びステップS8を実行して、DNA量ヒストグラムを作成すると、CIN3の被験者とNILMの被験者とで正常なDNA量を示す範囲(2C)にある細胞の数に対する、当該正常な細胞が有するDNA量よりも多いDNA量(S期以上)を有する細胞の数の比に大きな差が出やすいことが分かる。本発明のように検体について再検査が必要(陽性)であるか再検査が不要(陰性)であるかのカットオフ値を16%に設定すると、CIN3の被験者は再検査が必要(陽性)と判定され、NILMの被験者は再検査が不要(陰性)と判定され、組織診あるいは細胞診の判定と合致する。
なお、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前述した実施の形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
2 測定装置
3 フローサイトメータ(光学検出部)
4 データ処理装置
5 信号処理回路
16 測定制御部
17 駆動部
18 センサ
20 マイクロプロセッサ
25 外部通信コントローラ
26 撮像部
27 本体
27a CPU
28 表示部
29 入力部
51 フローセル
Claims (17)
- 上皮組織から採取された細胞を含む測定試料が流れるフローセルと、当該フローセルを流れる前記測定試料に光を照射する光源と、前記測定試料に含まれる各細胞からの散乱光を検出して散乱光信号を出力する第1受光部と、前記各細胞からの蛍光を検出して蛍光信号を出力する第2受光部と、を備える光学検出部、
各細胞に対応する前記散乱光信号のパルスの幅と前記蛍光信号のパルスの幅との比に基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外し、各細胞に対応する前記蛍光信号のパルスの面積に基づいて、解析対象の細胞に含まれる異型化した細胞の割合を求める分析部、および
前記分析部による分析結果を出力する出力部、を含む細胞分析装置。 - 前記分析部は、前記比と第1の閾値との比較により、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外する、請求項1記載の細胞分析装置。
- 前記分析部は、前記比と前記第1の閾値との比較、および前記散乱光信号のパルス幅と第2の閾値との比較により、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外する、請求項2に記載の細胞分析装置。
- 前記分析部は、解析対象の各細胞について蛍光信号のパルス面積にもとづき、正常なDNA量を示す第一グループと前記正常なDNA量を示す範囲より大きなDNA量を示す第二グループとに分類し、前記第一グループの細胞数と前記第二グループの細胞数との比を算出する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の細胞分析装置。
- 前記分析部は、解析対象の細胞の数を第3の閾値と比較し、解析対象の細胞の数が第3の閾値未満である場合に、判定不能を示す情報を前記出力部に出力させる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の細胞分析装置。
- 前記分析部は、解析対象の細胞の数を第3の閾値と比較し、解析対象の細胞に含まれる異型化した細胞の割合に基づいて分析結果を生成し、解析対象の細胞の数が第3の閾値未満である場合、解析対象の細胞数が少ない旨の情報を付加した前記分析結果を前記出力部に出力させる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の細胞分析装置。
- 前記分析部は、前記散乱光信号の波形から得られる値に基づいて、凝集細胞を解析対象の細胞から除外し、さらに、前記比に基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の細胞分析装置。
- 前記分析部は、凝集細胞が除外された解析対象の細胞の数を第4の閾値と比較し、当該細胞の数が第4の閾値未満である場合には、判定不能を示す情報を前記出力部に出力させる、請求項7に記載の細胞分析装置。
- 前記分析部は、単一上皮細胞の数を第4の閾値と比較し、単一上皮細胞の数が第4の閾値未満である場合には、細胞数が少ない旨の情報を付加した前記分析結果を前記出力部に出力させる、請求項7に記載の細胞分析装置。
- 前記分析部は、散乱光信号の波形から得られる値として、散乱光信号のパルスの差分積分値をピーク値で除した値を取得する、請求項7に記載の細胞分析装置。
- 前記分析部は、解析対象の細胞に含まれる異型化した細胞の割合に基づいて、前記上皮組織の採取元の被検者について再検査が必要か否かに関する情報を前記分析結果として生成し、前記出力部に出力させる、請求項1〜10の何れか1項に記載の細胞分析装置。
- 前記分析部は、散乱光信号のパルス幅と、前記比とに基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外する、請求項1〜11の何れか1項に記載の細胞分析装置。
- 前記分析部は、散乱光信号のパルス幅が所定の閾値より小さく、且つ、前記比(蛍光信号のパルス幅/散乱光信号のパルス幅)が所定の閾値より大きい細胞を、前記解析対象の細胞として抽出する、請求項12に記載の細胞分析装置。
- 細胞の癌化に関する情報を提供する癌化情報提供方法であって、
上皮組織から採取された細胞を含む測定試料をフローセルに流し、当該フローセルを流れる前記測定試料に光を照射し、前記測定試料に含まれる各細胞から生じる散乱光と蛍光を受光し、受光した散乱光および蛍光をそれぞれ散乱光信号と蛍光信号とに変換し、
各細胞に対応する前記散乱光信号のパルスの幅と前記蛍光信号のパルスの幅との比に基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外し、
各細胞に対応する前記蛍光信号のパルスの面積に基づいて、前記解析対象の細胞に含まれる異型化した細胞の割合を求め、
求めた割合に基づいて、細胞の癌化に関する情報を出力する、
癌化情報提供方法。 - DNA量ヒストグラムの作成方法であって、
上皮組織から採取された細胞を含む測定試料をフローセルに流し、当該フローセルを流れる前記測定試料に光を照射し、前記測定試料に含まれる各細胞から生じる散乱光と蛍光を受光し、受光した散乱光および蛍光をそれぞれ散乱光信号と蛍光信号とに変換し、
各細胞に対応する前記散乱光のパルスの幅と蛍光信号のパルスの幅との比に基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外し、
各細胞に対応する前記蛍光信号のパルスの面積に基づいて、解析対象の細胞についてDNA量のヒストグラムを作成する、DNA量ヒストグラム作成方法。 - 上皮組織から採取された細胞の検査方法であって、
上皮組織から採取された細胞を含む測定試料をフローセルに流し、当該フローセルを流れる前記測定試料に光を照射し、前記測定試料に含まれる各細胞から生じる散乱光と蛍光を受光し、受光した散乱光および蛍光をそれぞれ散乱光信号と蛍光信号とに変換し、
各細胞に対応する前記散乱光信号のパルスの幅と前記蛍光信号のパルスの幅との比に基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外し、
各細胞に対応する前記蛍光信号のパルスの面積に基づいて、前記解析対象の細胞に含まれる異型化した細胞の割合を求める、検査方法。 - 上皮組織から採取された細胞の検査方法であって、
上皮組織から採取された細胞を含む測定試料をフローセルに流し、
当該フローセルを流れる前記測定試料に光を照射し、前記測定試料に含まれる各細胞から光学情報を取得し、
前記光学情報に基づいて、細胞質に対する細胞核の相対的な大きさを反映する第1パラメータと細胞核に含まれるDNA量を反映する第2パラメータを各細胞について求め、
前記第1パラメータに基づいて、前記上皮組織の正常な表層細胞を解析対象の細胞から除外し、
解析対象の細胞のうち、前記第2パラメータが所定値よりも高い異型細胞の割合を求める、検査方法。
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