JP6939912B2 - イメージング質量分析用データ処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、試料上の測定領域内の多数の測定点それぞれについてマススペクトルデータを取得することが可能であるイメージング質量分析装置において、取得されたマススペクトルデータを処理するためのデータ処理装置に関する。
質量分析イメージング法は、生体組織切片などの試料の２次元的な測定領域内の複数の測定点（微小領域）に対しそれぞれ質量分析を行うことにより、特定の質量を有する物質の空間分布を調べる手法であり、創薬やバイオマーカ探索、各種疾病・疾患の原因究明などへの応用が進められている。質量分析イメージングを実施するための質量分析装置は一般にイメージング質量分析装置と呼ばれている（非特許文献１等参照）。
イメージング質量分析装置では一般に、試料上の各測定点について所定の質量電荷比（m/z）範囲に亘るマススペクトルデータ（ｎが２以上であるＭＳnスペクトルデータを含む）が得られる。そして、観察したい化合物由来のイオンの質量電荷比をユーザが指定すると、その指定された質量電荷比における各測定点の信号強度が抽出され、その信号強度値をグレイスケールやカラースケールに従って可視化して測定点の位置に対応付けた２次元画像（ＭＳイメージング画像）が作成され表示部の画面上に表示される。
近年、こうしたイメージング質量分析装置を利用し、生体組織から切り出された試料における特定の化合物の２次元的な分布を観察することで、薬物動態解析、代謝パスウェイ解析、分子相関性の解析など行う研究が盛んに行われている。こうした解析においては、観察対象のターゲットである化合物が決まっており、その化合物の２次元的な分布が生体染色などの手法によって可視化できる場合がしばしばある（特許文献１等参照）。
一例を挙げると、マウスやヒトなどの動物の脂肪組織細胞は脂肪滴を蓄えることが知られており、それら動物の生体組織切片等である試料にＨＥ（ヘマトキシリン・エオジン）染色を施すことにより、光学顕微鏡を用いた脂肪滴の観察が可能である。そこで、例えば脂肪肝であるマウス肝臓切片においてターゲットを脂肪としてそれに関連する化合物を探索したい場合には、その生体組織切片をＨＥ染色することで得たＨＥ染色画像と画像パターンが類似しているＭＳイメージング画像が得られる質量電荷比値を探索すればよい。以下、このように特定の画像パターンを示すＭＳイメージング画像を見つけるために利用される画像を「参照画像」と呼ぶこととする。この参照画像は、単に生体組織切片等の試料に対する光学顕微鏡画像である場合もあるし、上述したような染色画像である場合、或いは蛍光顕微鏡画像である場合もある。
上述したように参照画像と画像パターンが類似した２次元分布を示す質量電荷比値（以下、質量電荷比を「m/z」ということがある）を探索する場合、一般的には、まず、測定領域内の全測定点における多数のマススペクトルにおける信号強度値を質量電荷比値毎に積算したＴＩＣ（Total Ion Count又はTotal Ion Current）スペクトルを作成する。そして、そのＴＩＣスペクトルにおいて信号強度値が大きい順にピークを選択し、その選択したピークに対応するm/z値におけるＭＳイメージング画像と参照画像との画像パターンの類似性をユーザが目視で判定するようにしている。
しかしながら、通常、ＴＩＣスペクトルには、様々な化合物由来の多数のピークが現れるため、信号強度値が所定の閾値以上であるピークに絞るにしても、ＭＳイメージング画像の作成及び画像パターンの確認にはかなりの労力を要する。また、そうした作業には多大な時間が掛かり効率的でない。
そこで、人間による判断ではなく、統計解析の手法を利用して参照画像と画像パターンが類似するＭＳイメージング画像を与えるm/z値を自動的に探索する手法が従来提案されている。この方法では、例えば、参照画像の画素値を目的変数、各測定点におけるマススペクトルデータを説明変数とした回帰分析を行う。そして、その結果得られた回帰係数の絶対値が大きいm/z値を選択することにより、参照画像の画像パターンに類似した分布を示す化合物を見い出すようにしている。
こうした手法は、人手に頼ることなく的確なm/z値を抽出するうえで有効であるものの、次のような問題がある。
即ち、生体由来の試料に含まれる化合物には同位体を有するものが多い。そのため、それぞれ同位体を有する多種類の化合物を含む試料をイメージング質量分析装置により測定し上述したようにＴＩＣスペクトルを求めると、該ＴＩＣスペクトルには多くの同位体ピークが観測される。同じ化合物由来の同位体ピークは同じような空間分布を示すため、上記のような手法によりm/z値の候補を求めても、一又は少数の化合物由来の同位体ピークのm/z値ばかりが選択されてしまうことがある。一つの化合物由来の同位体ピークは、m/z値は相違しても化合物としては同じであるため、抽出される化合物の数が少なくなってしまい、参照画像に類似した分布を示す別の化合物が探索結果から漏れる要因になる。また、こうした実質的に同じ化合物である複数の物質の２次元分布をユーザが確認するのも時間的な無駄である。
国際公開第２０１７／００２２２６号（段落［００３７］） 特開２００９−２５２７５号公報
「iMScope TRIO イメージング質量顕微鏡」、［online］、［平成２９年６月５日検索］、株式会社島津製作所、インターネット＜URL: http://www.an.shimadzu.co.jp/bio/imscope/＞
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、統計解析処理等により参照画像と画像パターンが類似した２次元分布を示す化合物を見つける際に、化合物の同位体の影響を排除して多様な化合物由来のイオンを目的とする化合物の候補として挙げることができるイメージング質量分析用データ処理装置を提供することにある。
上記課題を解決するために成された本発明は、試料上の２次元的な測定領域内の複数の測定点においてそれぞれ得られたマススペクトルデータを処理するイメージング質量分析用データ処理装置であって、
a)前記測定領域についての参照画像を形成する参照画像データを取得する参照画像情報取得部と、
b)前記測定領域内の各測定点のマススペクトルデータ及び前記参照画像情報取得部により取得された参照画像データに基づく統計解析により、質量電荷比毎にその質量電荷比を有するイオンの信号強度の分布を示すＭＳイメージング画像と参照画像との画像パターンの類似性に関連した指標値を算出する解析処理部と、
c)前記解析処理部により得られた質量電荷比毎の指標値の中で相対的に大きな指標値を示す質量電荷比を探索して選出するものであって、すでに選出された一つの質量電荷比値を含む所定の質量電荷比範囲内に存在する、該質量電荷比値に対応する指標値よりも小さな指標値を示す質量電荷比値を選出対象から除外する質量電荷比値探索部と、
を備えることを特徴としている。
本発明に係るイメージング質量分析用データ処理装置において、上記参照画像は質量分析以外の様々な手法で得られたものを利用することができる。参照画像としては例えば、電子顕微鏡や光学顕微鏡、蛍光顕微鏡などで得られる観察画像、ラマン分光測定や様々な波長（テラヘルツ域、遠近赤外域、可視域、紫外域、Ｘ線域など）の電磁波の放出強度の測定や吸収測定などにより得られるイメージング画像、さらには、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）測定、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）測定、ＥＳＲ（Electron Spin Resonance）測定、ＣＴ（Computed Tomography）測定、ＥＰＭＡ（Electron Probe MicroAnalyser）による表面分析などの各種の測定や分析で得られる画像などが考えられる。
本発明に係るイメージング質量分析用データ処理装置において、参照画像情報取得部は、例えば染色された試料を光学顕微鏡で撮影することで得られた光学画像を構成するデータを読み込む。解析処理部は、測定領域内の各測定点のマススペクトルデータ及び参照画像データに基づく統計解析を実行することで、m/z値毎にそのm/zを有するイオンの信号強度の分布を示すＭＳイメージング画像と参照画像との画像パターンの類似性に関連した指標値を算出する。
具体的には例えば、統計解析の手法として部分最小二乗回帰分析（ＰＬＳ）を用いることができる。この場合、各測定点におけるマススペクトルデータを説明変数とし、各測定点に対応する参照画像における各画素の画素値を目的変数とした回帰分析を行うことで、m/z値毎の回帰係数を上記指標値として求めることができる。
回帰係数等の指標値が大きければ（なお、回帰係数は負になることもあるので、厳密には回帰係数の場合にはその絶対値が大きければ）、その回帰係数を与えるm/z値の２次元分布は参照画像の画像パターンに近い筈である。しかしながら、上述したように、単に上記指標値が大きいm/z値を選択すると、同じ化合物の同位体由来のイオンも選択されてしまう。そこで、質量電荷比値探索部は、基本的には、算出された指標値の中で相対的に大きな指標値を示すm/z値を探索するが、すでに選出された一つのm/z値を含む所定のm/z範囲内に存在する、より小さな指標値を与えるm/z値はさらなるm/z値の選出対象から除外する。つまりはそうしたm/z値は無視する。
一般に、マススペクトル上で或る化合物由来のイオンのピークとその同位体ピークとのm/z値差は大きくても数Da程度と小さい。そのため、一つの化合物分子由来のピークに対するm/z範囲を適当に定めておけば、その同位体ピークはほぼそのm/z値範囲内に収まることになる。したがって、質量電荷比値探索部による上述した処理によれば、或る化合物由来のイオンのm/z値が選出されたとき、それ以降に、その化合物の同位体由来のイオンのm/z値が選出されることを実際上殆ど回避することができる。つまり、或る化合物由来のm/z値とその化合物の同位体由来のm/z値とが重複して選出されることは殆どなくなる。
上記本発明に係るイメージング質量分析用データ処理装置の第１の実施態様では、測定質量電荷比範囲全体を所定の質量電荷比幅毎に区切った、連続した複数の質量電荷比探索範囲を定めておき、前記質量電荷比値探索部は、一つの質量電荷比探索範囲において該範囲内で最も大きな指標値を示す質量電荷比値が選出された場合に、該質量電荷比探索範囲に含まれる他の質量電荷比値を選出対象から除外する構成とするとよい。
この構成では、予め定められている質量電荷比探索範囲を単位としてm/z値の選出対象から除外する処理を行えばよい。そのため、そうしたm/z範囲を除外する処理が簡単である。
上記第１の実施態様において、前記質量電荷比値探索部は、前記複数の質量電荷比探索範囲のそれぞれにおいて最も大きな指標値を示す質量電荷比値を選出したあと、さらにその選出された複数の質量電荷比値の中で所定の閾値以上である指標値を示す質量電荷比値を選出する構成とすることができる。
この構成では、同位体由来のm/z値を除外しつつ、指標値が所定の閾値以上である、つまりは参照画像との分布の類似性が確実に高いと推測されるm/z値を選出することができる。
また、上記第１の実施態様において、前記質量電荷比値探索部は、測定対象の質量電荷比範囲全体において指標値が大きい順に複数の質量電荷比値を選出する構成としてもよい。
この構成によれば、同位体由来のm/z値を除外しつつ、指標値が大きい順に、つまりは参照画像と分布が類似している可能性が高いと推測される順に、適切なm/z値を選出することができる。それにより、参照画像と分布が近い、目的とする化合物由来のイオン候補を効率良く選出することができる。
本発明に係るイメージング質量分析用データ処理装置の第２の実施態様では、前記質量電荷比値探索部は、一つの質量電荷比値を選出したあと、その一つの質量電荷比値に対して質量電荷比の減少方向及び増加方向にそれぞれ同一の又は異なる幅を設定した除外範囲を決定し、該除外範囲に含まれる他の質量電荷比値を選出対象から除外する構成とするとよい。
この構成では、上記第１の実施態様とは異なり、質量電荷比探索範囲は予め定められておらず、実際に選出されたm/z値に応じて除外m/z範囲が決定される。上記第１の実施態様では、マススペクトル上で或る一つの化合物分子由来のピークとその同位体ピークとが隣り合う質量電荷比探索範囲に跨って存在しているような場合に、その同位体ピークのm/z値を選出対象から除外することができない。それに対し、第２の実施態様では、或る一つの化合物に対する一又は複数の同位体由来のイオンを選出対象からほぼ完全に除外することができる。
なお、この構成においても上記第１の実施態様と同様に、前記質量電荷比値探索部は、測定対象の全質量電荷比範囲において指標値が大きい順に複数の質量電荷比値を選出する構成とするとよい。これにより、参照画像と分布が近い、目的とする化合物由来のイオン候補を効率良く選出することができる。
本発明に係るイメージング質量分析用データ処理装置によれば、光学顕微画像などの参照画像と類似した分布を示す化合物を探索する際に、実質的に同じ化合物である同位体の影響を排除して、多様な化合物由来のイオンを見つけ出すことができる。それにより、参照画像と分布が近い化合物を精度良く且つ迅速に見つけ出すことができる。
本発明に係るイメージング質量分析用データ処理装置を用いたイメージング質量分析装置の一実施例の概略構成図。 本実施例のイメージング質量分析装置におけるイメージング質量分析部で測定される試料上の測定領域の概念図。 本実施例のイメージング質量分析装置における特徴的なm/z値探索処理のフローチャート。 図３に示したm/z値探索処理を説明するための概念図。 本発明に係るイメージング質量分析用データ処理装置を用いたイメージング質量分析装置の別の実施例におけるm/z値探索処理のフローチャート。 図５に示したm/z値探索処理を説明するための概念図。 本発明に係るイメージング質量分析用データ処理装置を用いたイメージング質量分析装置のさらに別の実施例におけるm/z値探索処理のフローチャート。 図７に示したm/z値探索処理を説明するための概念図。
以下、本発明に係るイメージング質量分析用データ処理装置を用いたイメージング質量分析装置の一実施例について、添付図面を参照して説明する。
図１は本実施例のイメージング質量分析装置の概略構成図、図２は本実施例のイメージング質量分析装置においてイメージング質量分析部で測定される試料上の測定領域の概念図である。
本実施例のイメージング質量分析装置は、イメージング質量分析部４と、参照画像撮影部５と、データ処理部１と、操作部２と、表示部３と、を備える。操作部２及び表示部３はユーザインターフェイスである。
イメージング質量分析部４は例えばマトリクス支援レーザ脱離イオン化イオントラップ飛行時間型質量分析装置（ＭＡＬＤＩ−ＩＴ−ＴＯＦＭＳ）を含み、生体組織切片などの試料６上の２次元的な測定領域内の多数の測定点（微小領域）それぞれのマススペクトルデータを取得可能なものである。このマススペクトルデータは、ｎが２以上のＭＳnスペクトルデータも含む。一方、参照画像撮影部５は光学顕微鏡や蛍光顕微鏡、或いは位相差顕微鏡などであり、試料６上の少なくとも測定領域を含む範囲の光学顕微画像、染色画像、蛍光画像、位相差顕微画像などの参照画像を取得するものである。もちろん、参照画像としては、それ以外の様々な測定手法により得られる試料についての２次元画像を用いることができる。
データ処理部１は、イメージング質量分析部４で収集された各測定点におけるマススペクトルデータ及び参照画像撮影部５による撮像によって得られた参照画像データを受けて所定の処理を行うものであり、参照画像データ格納部１１、ＭＳイメージングデータ格納部１２、参照画像作成部１３、ＭＳイメージング画像作成部１４、演算データ作成部１５、回帰分析実行部１６、m/z値探索部１７、m/z値候補提示部１８など、の機能ブロックを備える。
通常、データ処理部１の実体はパーソナルコンピュータ（又はより高性能なワークステーション）であり、該コンピュータにインストールされた専用のソフトウェアを該コンピュータ上で動作させることにより、上記各ブロックの機能が達成される構成とすることができる。その場合、操作部２はキーボードやマウス等のポインティングデバイスであり、表示部３はディスプレイモニタである。
図２に示すように、本実施例のイメージング質量分析装置において、マウス肝臓切片といった生体由来の試料６上に測定領域６０が設定されると、イメージング質量分析部４はその測定領域６０の範囲内の多数の測定点６１についてそれぞれ質量分析（又はＭＳn分析）を実行し、所定のm/z範囲に亘るマススペクトルデータを取得する。その結果、測定領域６０内の測定点６１の数に相当するマススペクトルデータの集合（これを以下「ＭＳイメージングデータ」という）が得られ、このデータがイメージング質量分析部４からデータ処理部１に入力されてＭＳイメージングデータ格納部１２に格納される。
一方、参照画像撮影部５は同じ試料６についての例えば染色画像を撮影する。なお、このときに得られる染色画像の撮影範囲は測定領域６０と一致していなくてもよく、測定領域６０を含めばよい。参照画像データ格納部１１は参照画像撮影部５で得られた参照画像を構成する参照画像データを読み込んで格納する。
上述したようにＭＳイメージングデータ格納部１２にＭＳイメージングデータ、参照画像データ格納部１１に参照画像データがそれぞれ格納されている状態で、データ処理部１において実行される特徴的なm/z値探索処理について図３、図４を参照しつつ説明する。図３はこのm/z値探索処理の手順を示すフローチャート、図４はこのm/z値探索処理を説明するための概念図である。
処理が開始されると、演算データ作成部１５は参照画像データ格納部１１から処理に利用する参照画像データを読み出す（ステップＳ１）。なお、このとき、参照画像作成部１３は読み出された参照画像データから参照画像を作成して表示部３の画面上に表示するようにしてもよい。また演算データ作成部１５はＭＳイメージングデータ格納部１２から、処理に利用する、測定領域６０内の各測定点６１のマススペクトルデータを読み出す（ステップＳ２）。
演算データ作成部１５は、測定領域６０内の各測定点６１に対応する参照画像における各画素の画素値データと、測定点６１毎のマススペクトルデータとをそれぞれ行列の形式とした演算データを作成する（ステップＳ３）。上述したように、参照画像の撮影範囲が測定領域６０よりも広い場合には、参照画像の中でその測定領域６０に相当する部分のみを切り取って使用すればよい。また、通常、参照画像の画素と質量分析が実施された測定点６１とではそのサイズが異なり、殆どの場合、画素は測定点６１に比べて遙かに小さい。そのため、一つの測定点６１に対応する複数の画素における画素値を用いた補正処理等により、該測定点に対応する画素値を求めるようにするとよい。なお、こうしたデータの変換処理自体は既知であり、例えば特許文献２などに開示されている手法を用いることができる。参照画像における画素値データに基づく行列は、測定点６１毎の画素値ｙ1、ｙ2、…、ｙnを並べた１次元の行列Ｙである。また、測定点毎のマススペクトルデータに基づく行列は、測定点毎及びm/z値毎の信号強度値（ピーク強度値）ｘ11、ｘ12、…、ｘ1m、ｘ21、ｘ22、…、ｘ2m、…、ｘn1、ｘn2、…、ｘnmを２次元的に並べた２次元行列Ｘである。
回帰分析実行部１６は、上記ステップＳ３で作成されたマススペクトルデータに基づく信号強度値の２次元行列Ｘを説明変数（入力変数）、参照画像データに基づく画素値の１次元行列Ｙを目的変数（出力変数）とし、周知の部分最小二乗回帰分析（ＰＬＳ）の演算を実行する。これにより、回帰係数行列が算出される（ステップＳ４）。
この回帰係数行列の要素数はｍであり、これはm/z値毎の回帰係数が並べられた１次元行列である。各回帰係数の値は、参照画像における画素値を教師データとした、参照画像とＭＳイメージング画像とのm/z値毎の画像パターン（２次元分布状況）の類似性の高さを示している。したがって、回帰係数の絶対値が大きいm/z値は、参照画像に類似した画像パターンを有するＭＳイメージング画像が得られるm/zである。そこで、例えば回帰係数行列の中で回帰係数が或る閾値以上であるm/z値を選択すれば、そのm/zは参照画像の画像パターンと類似した分布を示す化合物由来のイオンのm/zであるといえる。
ただし、一つの化合物由来のイオンとその化合物の同位体由来のイオンとではm/zが異なり、それらの複数のm/zを選択してしまうと実質的に同じ化合物を重複して選択することになる。そこで、本実施例のイメージング質量分析装置では、回帰係数行列から有意なm/z値を選出する際に、同位体をできるだけ排除するように以下のような特徴的な処理を実施する。
ここでは、図４（ａ）に示すように、測定m/z範囲の全体を所定m/z幅ΔＭ毎に区切った、連続する複数（Ｎ個）の探索m/z範囲を予め定めておく。m/z幅ΔＭは、例えば１０Da等、適宜に定めることができる。m/z値探索部１７は、上記のように予め定められている探索m/z範囲のそれぞれにおいて、回帰係数の絶対値が最大であるm/z値を探索し、その回帰係数の値とm/z値とをその探索m/z範囲の代表値として決定する。この処理により、Ｎ個の代表値が求まる（ステップＳ５）。
いま、横軸をm/z軸とした図４（ｂ）において、回帰係数行列中の各要素（つまりは回帰係数）を○印で示している。つまり、m/z軸における○印の位置がその回帰係数に対応するm/z値を表している。図４（ｃ）に示すように、各探索m/z範囲において、回帰係数が最大でないもの（×印が付されたもの）を除外すると、図４（ｃ）中に○印で示す要素が残る。或る探索m/z範囲において一つの要素しかなければ、必然的に、その要素が代表値となる。
次に、m/z値探索部１７は、ステップＳ５で求まったＮ個の代表値の中で、回帰係数の絶対値が閾値以上である代表値のm/z値を選出する（ステップＳ６）。或いは、回帰係数の絶対値が閾値以上であるという条件の代わりに、別の適宜の条件を満たす代表値のm/z値を選出してもよい。例えば、回帰係数の絶対値が大きい順に所定個数の代表値を選出して、その代表値のm/z値を求めてもよい。これにより、図４（ｅ）に示すように、設定された条件を満たさないm/z値が除外され、各探索m/z範囲において回帰係数の絶対値が最大で且つ設定された条件を満たすm/z値が選出される。
m/z値候補提示部１８は、ステップＳ６で選出された全てのm/z値を列記したm/z値候補一覧を作成し、これを表示部３の画面上に表示する（ステップＳ７）。ユーザはこれを確認し、例えば一つのm/z値候補を操作部２により選択指示する。すると、この指示を受けてＭＳイメージング画像作成部１４は測定領域６０内の各測定点６１におけるマススペクトルデータから、指示されたm/z値の信号強度値を抽出し、ＭＳイメージング画像を作成して表示部３の画面上に表示する。これにより、ユーザは参照画像と画像パターンが類似していると推定されるm/z値候補のＭＳイメージング画像を画面上で確認することができる。その際に、参照画像を併せて表示するとよい。ユーザはこうした確認を通して適切なm/z値候補を見つけ出し、そのm/z値から目的とする化合物を推定することができる。
次に、本発明に係るイメージング質量分析用データ処理装置を用いたイメージング質量分析装置の別の実施例について説明する。この実施例のイメージング質量分析装置の構成は図１に示した上記実施例のイメージング質量分析装置の構成と同じであるので説明を略す。
図５はこの実施例のイメージング質量分析装置におけるm/z値探索処理のフローチャート、図６はm/z値探索処理を説明するための概念図である。図５に示すように、ステップＳ１〜Ｓ４の処理、即ち、ＰＬＳにより回帰係数行列を算出するまでの処理は上記実施例と全く同じであり、m/z値探索部１７において実施される、回帰係数行列から適当なm/z値を探索する処理のみが相違する。そこで、この点について以下に詳述する。
図６（ａ）に示すように、測定m/z範囲を所定m/z幅ΔＭ毎に区切った、連続する複数の探索m/z範囲を予め定めておく点は上記実施例と同じである。m/z値探索部１７はまず、測定m/z範囲全体において、回帰係数の絶対値が最大であるものを探索し、その回帰係数に対応するm/z値を選出する（ステップＳ１５）。いま、回帰係数行列中の各要素が図６（ｂ）に示すように存在しているものとして、この中で、最大の回帰係数を探索した結果が図６（ｃ）である。
m/z値探索部１７は、ステップＳ１５において選出された唯一つのm/z値を含む探索m/z値範囲を除外して、新たな測定m/z範囲を設定する（ステップＳ１６）。即ち、図６（ｃ）の例では、○印で示す一つの要素に対応するm/z値が選出されているから、図６（ｄ）中に×で示した一つの探索m/z範囲が測定m/z範囲から除外され、新たな測定m/z範囲が設定される。そして、その一又は複数の探索m/z範囲が除外された測定m/z範囲において、最も大きい回帰係数を探索しその回帰係数に対応するm/z値を選出する（ステップＳ１７）。したがって、仮に、先に除外された探索m/z範囲に大きな回帰係数を示すm/z値が存在したとしても、そのm/z値は選出されない。図６（ｄ）に示した測定m/z範囲の中で最大の回帰係数を探索したところ、図６（ｅ）に示す○印で示すものが見つかったものとする。
そのあと、予め決められている終了条件が満たされたか否かを判定し（ステップＳ１８）、満たされていなければステップＳ１８からＳ１６へと戻る。例えば予め定めた個数のm/z値が選出されたことを終了条件としてもよいし、処理開始からの時間が所定時間を経過したことを終了条件としてもよい。或いは、その時点での最大の回帰係数が所定の閾値を下回ったことを終了条件としてもよい。このように終了条件としては様々なものが考えられる。
いずれにしてもステップＳ１８で終了条件が満たされたと判定されるまで、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理が繰り返される。例えば図６（ｅ）に示す○印で示すものが選出されたあとにステップＳ１６に戻ると、図６（ｆ）に示すように、その新たに選出されたm/z値を含む探索m/z値範囲が測定m/z範囲から除外される。したがって、上記実施例と同様に、一つの探索m/z範囲内では最大１個のm/z値しか選出されず、すでに選出されたm/z値を含む探索m/z範囲内に同位体由来のm/z値が存在しても、それが選出されることは回避されることになる。
終了条件にもよるが、この実施例のイメージング質量分析装置でも図６（ｇ）に示すように、各探索m/z範囲において最大１個の、回帰係数が相対的に大きなm/z値が選出される。m/z値候補提示部１８は、ステップＳ１５及び複数回のステップＳ１７で選出されたm/z値を列記したm/z値候補一覧を作成し、これを表示部３の画面上に表示する（ステップＳ１９）。
続いて、本発明に係るイメージング質量分析用データ処理装置を用いたイメージング質量分析装置のさらに別の実施例について説明する。この実施例のイメージング質量分析装置の構成も図１に示した上記実施例のイメージング質量分析装置の構成と同じであるので説明を略す。
図７はこの実施例のイメージング質量分析装置におけるm/z値探索処理のフローチャート、図８はm/z値探索処理を説明するための概念図である。図７に示すように、ステップＳ１〜Ｓ４の処理、即ち、ＰＬＳにより回帰係数行列を算出するまでの処理は上記実施例と全く同じであり、m/z値探索部１７において実施される、回帰係数行列から適当なm/z値を探索する処理のみが相違する。そこで、この点について以下に詳述する。
m/z値探索部１７はまず、与えられた測定m/z範囲において、回帰係数の絶対値が最大であるものを探索し、その回帰係数に対応するm/z値を選出する（ステップＳ２５）。いま、図８（ｂ）に示す回帰係数の中で、最大の回帰係数を探索した結果が図８（ｃ）である。
m/z値探索部１７は、ステップＳ２５において選出された一つのm/z値の前後に所定幅の除外m/z範囲を定める。具体的には、m/zが小さい方向のm/z幅ΔＭa、m/zが大きい方向のm/z幅ΔＭb（ΔＭaと同じでもよい）をそれぞれ定めておき、選出されたm/z値Ｍ1が決まると、Ｍ1−ΔＭa〜Ｍ1＋ΔＭbの範囲を除外m/z範囲とすればよい。ΔＭa、ΔＭbはそれぞれ、一つの化合物の同位体ができるだけ含まれ、且つできるだけ小さいように決めておくことが望ましい。そして、除外m/z範囲が決まったならば、測定m/z範囲から除外m/z範囲を除外したものを新たな測定m/z範囲に設定する（ステップＳ２６）。
例えば図８（ｃ）に示した一つの回帰係数に対応するm/z値に基づいて図８（ｄ）にΔＰで示す除外m/z範囲を定めることができる。m/z値探索部１７は、その一又は複数の除外m/z範囲が除外された測定m/z範囲において、その絶対値が最も大きい回帰係数を探索し、その回帰係数に対応するm/z値を選出する（ステップＳ２７）。したがって、仮に、先に選出されたm/z値のごく近傍に（上記除外m/z範囲内に）大きな値の回帰係数が存在したとしても、その回帰係数に対応するm/z値は選出されない。図８（ｄ）に示した測定m/z範囲の中で最大の回帰係数を探索したところ、図８（ｅ）に示す○印で示すものが見つかったものとする。
そのあと、予め決められている終了条件が満たされたか否かを判定し（ステップＳ２８）、満たされていなければステップＳ２８からＳ２６へと戻る。このときの終了条件は上述したステップＳ１８の終了条件と同じである。
いずれにしてもステップＳ２８で終了条件が満たされたと判定されるまで、ステップＳ２６〜Ｓ２８の処理が繰り返される。例えば図８（ｅ）に示す○印で示すものが選出されたあとにステップＳ２６に戻ると、図８（ｆ）に示すように、その新たに選出されたm/z値を含む除外m/z範囲が測定m/z範囲から除外される。したがって、マススペクトル上ですでに選出されたm/z値の近傍に同位体由来のイオンピークが存在しても、そのイオンピークのm/z値は選出されない。
以上のいずれの実施例のイメージング質量分析装置においても、或る化合物の同位体由来のイオンのm/z値が候補として選出されるのを回避しながら、参照画像の画像パターンに類似した２次元分布を示す化合物由来のイオンのm/z値をm/z値候補として的確に選出することができる。即ち、一つの化合物由来のイオンのm/z値と同じ化合物の同位体由来のイオンのm/z値とが重複して選出されることは避けられる。
なお、上記実施例では、統計解析の処理にＰＬＳを用いたが、m/z毎にイオン強度の２次元分布と参照画像との画像パターンの類似性を反映した指標値を得ることができる手法であれば、ＰＬＳ以外の多変量解析を利用しても構わない。具体的には相関分析などを用いることができる。
また、上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜に変更、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。
１…データ処理部
１１…参照画像データ格納部
１２…ＭＳイメージングデータ格納部
１３…参照画像作成部
１４…ＭＳイメージング画像作成部
１５…演算データ作成部
１６…回帰分析実行部
１７…m/z値探索部
１８…m/z候補提示部
２…操作部
３…表示部
４…イメージング質量分析部
５…参照画像撮影部
６…試料

Claims (7)

  1. 試料上の２次元的な測定領域内の複数の測定点においてそれぞれ得られたマススペクトルデータを処理するイメージング質量分析用データ処理装置であって、
    a)前記測定領域についての参照画像を形成する参照画像データを取得する参照画像情報取得部と、
    b)前記測定領域内の各測定点のマススペクトルデータ及び前記参照画像情報取得部により取得された参照画像データに基づく統計解析により、質量電荷比毎にその質量電荷比を有するイオンの信号強度の分布を示すＭＳイメージング画像と参照画像との画像パターンの類似性に関連した指標値を算出する解析処理部と、
    c)前記解析処理部により得られた質量電荷比毎の指標値の中で相対的に大きな指標値を示す質量電荷比を探索して選出するものであって、すでに選出された一つの質量電荷比値を含む所定の質量電荷比範囲内に存在する、該質量電荷比値に対応する指標値よりも小さな指標値を示す質量電荷比値を選出対象から除外する質量電荷比値探索部と、
    を備えることを特徴とするイメージング質量分析用データ処理装置。
  2. 請求項１に記載のイメージング質量分析用データ処理装置であって、
    測定質量電荷比範囲全体を所定の質量電荷比幅毎に区切った、連続した複数の質量電荷比探索範囲を定めておき、前記質量電荷比値探索部は、一つの質量電荷比探索範囲において該範囲内で最も大きな指標値を示す質量電荷比値が選出された場合に、該質量電荷比探索範囲に含まれる他の質量電荷比値を選出対象から除外することを特徴とするイメージング質量分析用データ処理装置。
  3. 請求項２に記載のイメージング質量分析用データ処理装置であって、
    前記質量電荷比値探索部は、前記複数の質量電荷比探索範囲のそれぞれにおいて最も大きな指標値を示す質量電荷比値を選出したあと、さらにその選出された複数の質量電荷比値の中で所定の閾値以上である指標値を示す質量電荷比値を選出することを特徴とするイメージング質量分析用データ処理装置。
  4. 請求項２に記載のイメージング質量分析用データ処理装置であって、
    前記質量電荷比値探索部は、測定対象の質量電荷比範囲全体において指標値が大きい順に複数の質量電荷比値を選出することを特徴とするイメージング質量分析用データ処理装置。
  5. 請求項１に記載のイメージング質量分析用データ処理装置であって、
    前記質量電荷比値探索部は、一つの質量電荷比値を選出したあと、その一つの質量電荷比値に対して質量電荷比の減少方向及び増加方向にそれぞれ同一の又は異なる幅を設定した除外範囲を決定し、該除外範囲に含まれる他の質量電荷比値を選出対象から除外することを特徴とするイメージング質量分析用データ処理装置。
  6. 請求項５に記載のイメージング質量分析用データ処理装置であって、
    前記質量電荷比値探索部は、測定対象の質量電荷比範囲において指標値が大きい順に複数の質量電荷比値を選出することを特徴とするイメージング質量分析用データ処理装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のイメージング質量分析用データ処理装置であって、
    前記統計解析は部分最小二乗回帰であり、前記指標値は回帰係数であることを特徴とするイメージング質量分析用データ処理装置。
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