WO2019235105A1 - ホールスライドイメージ作成装置 - Google Patents

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島田　修
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一般社団法人白亜会
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/69—Control of means for changing angle of the field of view, e.g. optical zoom objectives or electronic zooming

Definitions

  • the present invention relates to a hole slide image creation device capable of photographing a whole slide glass (preparation) in which a pathological specimen is enclosed to generate digital image data and performing pathological diagnosis based on the generated digital image data. Is.
  • the digital microscope is an optical microscope that allows pathological specimens to be observed on a display via a digital camera.
  • the remote microscope is a conventional optical microscope with a digital camera and a motorized stage so that the microscope can be observed remotely.
  • the hole slide image creation device is a device that captures the entire pathological specimen on a slide glass (preparation) in which the pathological specimen is enclosed, and generates digital image data. The entire image is digitized and stored on a hard disk, DVD, or the like. Accumulated.
  • a spear hole slide image creation device for example, a device described in Patent Document 1 is known.
  • this hole slide image creation device first, the entire pathological specimen is imaged at the basic magnification, the region of interest is identified based on the image data of the entire pathological specimen imaged at the basic magnification, and the region of interest is magnified at a magnification higher than the basic magnification. We are shooting.
  • this hole slide image creation apparatus has a problem that it takes time to specify a region of interest.
  • An object of the present invention is to provide a hole slide image creation device that efficiently creates a hole slide image necessary for pathological diagnosis in a short time.
  • a hall slide image creation device of the present invention includes a first imaging control unit that images a first imaging region of a pathological specimen at least at a first magnification and a second magnification, a first teacher image corresponding to at least the first magnification, A storage unit for storing a second teacher image corresponding to the second magnification, pattern matching between the first image captured at the first magnification and the first teacher image to calculate a first matching degree, A calculation unit that calculates a second degree of matching by performing pattern matching between the second image captured at the second magnification and the second teacher image; the first degree of matching calculated by the calculation unit; A magnification selection unit that selects the first magnification or the second magnification as a magnification for photographing the entire pathological specimen based on the degree of coincidence of two, and the first magnification or the second selected by the magnification selection unit To magnification For each divisional area to respond, and a second imaging control unit that performs imaging of the entire pathological specimen at the first magnification and the second magn
  • the first imaging region is a region near the center of the pathological specimen.
  • each of the first teacher image and the second teacher image has a plurality of teacher images.
  • the second imaging unit completes imaging of the entire pathological specimen, the segment areas located outside the first imaging area are sequentially spiraled outward. Take a picture.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hall slide image creation device 2 according to the embodiment.
  • the hall slide image creation device 2 is provided in a pathological examination room or the like of a hospital, and includes a control unit 4 that comprehensively controls each part of the hall slide image creation device 2.
  • the control unit 4 includes a stage control unit 10 that moves the stage 8 on which the preparation 6 is placed, and a lens driving unit 14 that controls the driving of the objective lens 12 (12a, 12b, 12c, 12d) for observing the preparation 6.
  • An image pickup device 16 configured by a CCD or the like for picking up a subject image formed on the image pickup surface by the objective lens 12, an image storage unit 21 for temporarily storing image data taken by the image pickup device 16, and an image pickup device 16, a display unit 22 that displays an image based on the image data captured by 16, an operation unit 24 that includes a start button (not shown) for starting a series of imaging processes, and the selection of an imaging magnification for imaging the entire pathological specimen.
  • the hall slide image creation apparatus 2 includes, as the objective lens 12, for example, an objective lens 12a for observing a pathological specimen 40 (see FIG. 2) with an objective 4 ⁇ , an objective lens 12b for observing the pathological specimen 40 with an objective 10 ⁇ , and an objective 20 ⁇ .
  • the objective lens 12c for observing the pathological specimen 40 and the objective lens 12d for observing the pathological specimen 40 with the objective 40 times are provided.
  • FIG. 2 is a diagram showing the preparation 6 used in the hole slide image creation device 2 according to the embodiment.
  • the preparation 6 is composed of a slide glass 42 in which a pathological specimen 40 such as a tissue section collected from a patient in a hospital is enclosed with a cover glass 41.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a photographing process of the hole slide image creation device 2 according to the embodiment.
  • the preparation 6 is set at a predetermined position on the stage 8, and the objective lens 12 is positioned near the center of the pathological specimen 40 (first imaging region 45) (see FIG. 4).
  • the control part 4 will start the imaging process of the 1st imaging area (step S10).
  • the control unit 4 sequentially photographs the first imaging region 45 of the specimen 40 using the objective lens 12a, the objective lens 12b, the objective lens 12c, and the objective lens 12d. Images of the first imaging region 45 (see FIG. 5) are stored in the image storage unit 21, respectively.
  • the objective lens 12a, the objective lens 12b, the objective lens 12c, and the objective lens 12d have different magnifications, for example, the first photographing region 45 when photographing using the objective lens 12a is shown in FIG.
  • the first imaging area 45 in the case where imaging is performed using the objective lens 12b is an area shown in FIG. 4B.
  • the size is determined according to the objective lens 12c and the objective lens 12d, respectively.
  • control unit 4 controls the image processing unit 27 to calculate the degree of coincidence with the teacher image having a magnification corresponding to each image in the first imaging region 45 (step S11). That is, as shown in FIG. 5, pattern matching is performed between the image of the first imaging region 45 imaged using the objective lens 12a and the teacher image (a1 to a100) imaged with the objective 4 ⁇ . The maximum matching degree (matching degree A) is obtained. Also, pattern matching is performed on each of the images of the first imaging region 45 captured using the objective lens 12b and the teacher images (b1 to b100) captured with the objective 10 times. The maximum matching score (matching score B) is obtained.
  • pattern matching is performed between the image of the first imaging region 45 captured using the objective lens 12c and the teacher image (c1 to c100) captured with the objective 20 times, and the degree of coincidence between the images is determined.
  • the maximum matching score (matching score C) is obtained.
  • pattern matching is performed on each of the images of the first imaging region 45 captured using the objective lens 12d and the teacher images (d1 to d100) captured at an objective of 40 times.
  • the maximum matching degree (matching degree D) is obtained.
  • the control unit 4 selects an imaging magnification used for imaging the entire pathological specimen based on the calculated degree of coincidence (step S12). That is, the magnification that is the maximum value in the degree of coincidence A to the degree of coincidence D is determined as the imaging magnification of the pathological specimen. For example, when the coincidence A is 98%, the coincidence B is 60%, the coincidence C is 80%, and the coincidence D is 55%, 4 times is selected as the imaging magnification of the pathological specimen.
  • the control unit 4 performs imaging of the entire pathological specimen using the objective lens 12a of 4 times that is the selected imaging magnification (step S13).
  • an area including the pathological specimen 40 of the preparation 6 is divided into a divided area having the same size as the first imaging area 45 shown in FIG.
  • FIG. 6 shows a state in which the region including the pathological specimen 40 of the preparation 6 is divided into 81 divided regions (1, 1) to (9, 9).
  • the pathological specimen 40 is imaged sequentially in a spiral manner toward the outside of the segment area located outside the segment area (5, 5), which is the first imaging area 45. That is, the image is taken in the order of the segmented region “2”, the segmented region “3”, the segmented region “4”, the segmented region “5”...
  • the captured images are stored in the image storage unit 21 sequentially. Further, the image processing unit 27 determines whether the image stored in the image storage unit 21 includes a pathological specimen image. If an image of a pathological specimen is included, the image of the partitioned area is added to the position information of the partitioned area and stored in the database 26.
  • At least one pathological specimen image is included in the eight images obtained by capturing the segmented region located on the line indicated by X1 in FIG. 7B, the position is indicated on the line indicated by X2.
  • the line is indicated by the line indicated by X3.
  • the image of the pathological specimen is included in one of the 24 images obtained by sequentially capturing the segmented regions and capturing the segmented region located on the line indicated by X3, The segmented area located at is sequentially photographed. If no pathological specimen image is included in the 24 images of the segmented region located on the line indicated by X3, the pathological specimen imaging is terminated.
  • the control unit 4 controls the image processing unit 27 to connect the image data of the plurality of segmented areas stored in the database 26 based on the position information added to the image data, and the image of the entire pathological specimen 40 Generate data.
  • the imaging magnification can be selected in a short time since the imaging magnification for imaging the entire pathological specimen using only the image of the first imaging area 45 is determined.
  • the sectioned region located outside the first imaging area is sequentially photographed outward spirally, and the photographing is finished when the entire pathological specimen can be photographed. Hall slide images necessary for pathological diagnosis can be created efficiently in a short time.

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Abstract

病理標本の第１撮影領域を、少なくとも第１倍率及び第２倍率で撮影する第１撮影制御部と、少なくとも前記第１倍率に対応した第１教師画像及び前記第２倍率に対応した第２教師画像を記憶する記憶部と、前記第１倍率で撮影した第１画像と前記第１教師画像とのパターンマッチングを行い第１の一致度を算出すると共に、前記第２倍率で撮影した第２画像と前記第２教師画像とのパターンマッチングを行い第２の一致度を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記第１の一致度及び前記第２の一致度に基づいて前記病理標本の全体を撮影する倍率として前記第１倍率または前記第２倍率を選択する倍率選択部と、前記倍率選択部により選択された前記第１倍率または前記第２倍率に対応する区分領域ごとに、前記第１倍率または前記第２倍率で前記病理標本全体の撮影を行う第２撮影制御部とを備える。

Description

ホールスライドイメージ作成装置
　本発明は、病理標本が封入されたスライドガラス（プレパラート）全体を撮影してデジタル画像データを生成し、生成したデジタル画像データに基づいて病理診断を行うことを可能とするホールスライドイメージ作成装置に関するものである。
　近年、病理学の分野等において、光学顕微鏡によって観察される画像をデジタルデータ化し、ディスプレイ上で観察する装置が用いられている。現在、このような装置としては、デジタル顕微鏡、遠隔顕微鏡、及びホールスライドイメージ作成装置が存在し、がん対策における先端技術として注目されはじめている。
  ここでデジタル顕微鏡は、病理標本をデジタルカメラを介してディスプレイで観察できるようにした光学顕微鏡である。また遠隔顕微鏡は、従来の光学顕微鏡にデジタルカメラと電動ステージを追加し、遠隔操作で顕微鏡観察ができるようにしたものである。また、ホールスライドイメージ作成装置は、病理標本が封入されたスライドガラス（プレパラート）において病理標本全体を撮影し、デジタル画像データを生成する装置であり、画像全体がデジタル化されてハードディスクやＤＶＤ等に蓄積される。
  ホールスライドイメージ作成装置の具体例としては、例えば、特許文献１に記載された装置が知られている。このホールスライドイメージ作成装置においては、まず病理標本の全体を基本倍率で撮影し、基本倍率で撮影した病理標本全体の画像データに基づいて関心領域を特定し、基本倍率よりも高い倍率で関心領域の撮影を行っている。
特開２０１３－５４０８３号公報
  しかし、このホールスライドイメージ作成装置においては、関心領域の特定に時間がかかるという問題があった。また特定した関心領域を基本倍率よりも高い倍率で撮影を行う場合においても、病理診断に最適な倍率で病理標本の撮影を行う必要があることから、倍率を変更しながら関心領域の観察を行い、病理診断に最適な倍率を決定して撮影するため、関心領域の撮影に時間がかかるという問題があった。
  本発明の目的は、病理診断に必要なホールスライドイメージを短時間で効率よく作成するホールスライドイメージ作成装置を提供することである。
　本発明のホールスライドイメージ作成装置は、病理標本の第１撮影領域を、少なくとも第１倍率及び第２倍率で撮影する第１撮影制御部と、少なくとも前記第１倍率に対応した第１教師画像及び前記第２倍率に対応した第２教師画像を記憶する記憶部と、前記第１倍率で撮影した第１画像と前記第１教師画像とのパターンマッチングを行い第１の一致度を算出すると共に、前記第２倍率で撮影した第２画像と前記第２教師画像とのパターンマッチングを行い第２の一致度を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記第１の一致度及び前記第２の一致度に基づいて前記病理標本の全体を撮影する倍率として前記第１倍率または前記第２倍率を選択する倍率選択部と、前記倍率選択部により選択された前記第１倍率または前記第２倍率に対応する区分領域ごとに、前記第１倍率または前記第２倍率で前記病理標本全体の撮影を行う第２撮影制御部とを備える。
　また本発明のホールスライドイメージ作成装置は、前記第１撮影領域が前記病理標本の中心部近傍の領域である。
　また本発明のホールスライドイメージ作成装置は、前記第１教師画像及び前記第２教師画像が、それぞれ複数の教師画像を有する。
　また本発明のホールスライドイメージ作成装置は、前記第２撮影部が前記病理標本の全体の撮影が終了するまで、前記第１撮影領域の外側に位置する区分領域を螺旋状に外側に向かって順次撮影する。
  本発明によれば、病理診断に必要なホールスライドイメージを短時間で効率よく作成するホールスライドイメージ作成装置を提供することができる。
実施の形態に係るホールスライドイメージ作成装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係るホールスライドイメージ作成装置において用いるプレパラートを示す図である。 実施の形態に係るホールスライドイメージ作成装置の撮影倍率選択処理を示すフローチャートである。 実施の形態に係るホールスライドイメージ作成装置の撮影倍率選択処理を説明するための図である。 実施の形態に係るホールスライドイメージ作成装置の撮影倍率選択処理で用いる教師画像を示す図である。 実施の形態に係るホールスライドイメージ作成装置による区分領域の撮影順序を示す図である。 実施の形態に係るホールスライドイメージ作成装置による区分領域の撮影順序を示す図である。
  以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るホールスライドイメージ作成装置について説明する。図１は、実施の形態に係るホールスライドイメージ作成装置２の構成を示すブロック図である。ホールスライドイメージ作成装置２は、病院の病理検査室等に備えられているものであり、ホールスライドイメージ作成装置２の各部を統括的に制御する制御部４を備えている。制御部４には、プレパラート６を載置するステージ８を移動させるステージ制御部１０、プレパラート６を観察するための対物レンズ１２（１２ａ，１２ｂ、１２ｃ，１２ｄ）の駆動制御を行うレンズ駆動部１４、対物レンズ１２により撮像面上に結像された被写体像を撮像するＣＣＤ等により構成される撮像素子１６、撮像素子１６により撮影された画像データを一時的に記憶する画像記憶部２１、撮像素子１６により撮像された画像データに基づく画像等を表示する表示部２２、一連の撮影処理を開始する開始ボタン（不図示）等を備える操作部２４、病理標本全体を撮影する際の撮影倍率の選択に用いる教師画像を記憶する教師画像記憶部２５、撮像素子１６により撮像された画像データを記憶するデータベース２６、データベース２６に記憶されている複数の画像データに基づいて一つの画像の画像データを生成する処理、撮影倍率の選択を行うためのパターンマッチング処理等の画像処理を行う画像処理部２７が接続されている。
  ホールスライドイメージ作成装置２は、対物レンズ１２として、例えば対物４倍で病理標本４０（図２参照）を観察する対物レンズ１２ａ、対物１０倍で病理標本４０を観察する対物レンズ１２ｂ、対物２０倍で病理標本４０を観察する対物レンズ１２ｃ及び対物４０倍で病理標本４０を観察する対物レンズ１２ｄを備えている。
　教師画像記憶部２５には、図５に示すように対物４倍で撮影した１００枚の教師画像（a１）～（a１００）、対物１０倍で撮影した１００枚の教師画像（ｂ１）～（ｂ１００）、対物２０倍で撮影した１００枚の教師画像（ｃ１）～（ｃ１００）、対物４０倍で撮影した１００枚の教師画像（ｄ１）～（ｄ１００）が記憶されている。
  図２は、実施の形態に係るホールスライドイメージ作成装置２において用いるプレパラート６を示す図である。プレパラート６は、病院において患者から採取された組織切片等の病理標本４０をカバーガラス４１により封入したスライドガラス４２により構成される。
  図３は、実施の形態に係るホールスライドイメージ作成装置２の撮影処理を示すフローチャートである。まず、プレパラート６をステージ８上の所定の位置にセットし、対物レンズ１２を病理標本４０の中心部近傍（第１撮影領域４５）（図４参照）の上部に位置させる。そして操作部２４の開始ボタンを操作すると、制御部４は、第１撮影領域の撮影処理を開始する（ステップＳ１０）。
　即ち、制御部４は、対物レンズ１２ａ、対物レンズ１２ｂ、対物レンズ１２ｃ、対物レンズ１２ｄを用いて順次標本４０の第１撮影領域４５の撮影を行う。第１撮影領域４５の画像（図５参照）は、それぞれ画像記憶部２１に記憶される。ここで対物レンズ１２ａ、対物レンズ１２ｂ、対物レンズ１２ｃ、対物レンズ１２ｄは、それぞれ倍率が異なるため、例えば対物レンズ１２ａを用いて撮影を行う場合の第１撮影領域４５は、図４（ａ）に示す領域となり、対物レンズ１２ｂを用いて撮影を行う場合の第１撮影領域４５は、図４（ｂ）に示す領域となる。また対物レンズ１２ｃや対物レンズ１２ｄを用いて第１撮影領域４５の撮影を行う場合には、それぞれ対物レンズ１２ｃ、対物レンズ１２dに応じて定められている大きさの領域になる。
　次に制御部４は画像処理部２７を制御して、第１撮影領域４５の画像毎に対応する倍率の教師画像との一致度を算出する（ステップＳ１１）。即ち図５に示すように対物レンズ１２ａを用いて撮影を行った第１撮影領域４５の画像と、対物４倍で撮影した教師画像（ａ１～ａ１００）のそれぞれのパターンマッチングを行い、それぞれの画像の一致度の中で最大の一致度（一致度Ａ）を求める。また対物レンズ１２ｂを用いて撮影を行った第１撮影領域４５の画像と、対物１０倍で撮影した教師画像（ｂ１～ｂ１００）のそれぞれのパターンマッチングを行い、それぞれの画像の一致度の中で最大の一致度（一致度Ｂ）を求める。また対物レンズ１２ｃを用いて撮影を行った第１撮影領域４５の画像と、対物２０倍で撮影した教師画像（ｃ１～ｃ１００）のそれぞれのパターンマッチングを行い、それぞれの画像の一致度の中で最大の一致度（一致度Ｃ）を求める。更に対物レンズ１２ｄを用いて撮影を行った第１撮影領域４５の画像と、対物４０倍で撮影した教師画像（ｄ１～ｄ１００）のそれぞれのパターンマッチングを行い、それぞれの画像の一致度の中で最大の一致度（一致度Ｄ）を求める。
　次に制御部４は、算出された一致度に基づいて病理標本全体の撮影に用いる撮影倍率を選択する（ステップＳ１２）。即ち一致度Ａ～一致度Ｄの中で最大の値となる倍率を病理標本の撮影倍率として定める。例えば一致度Ａが９８％、一致度Ｂが６０％、一致度Ｃが８０％、一致度Ｄが５５％であった場合には、４倍を病理標本の撮影倍率として選択する。
　次に、制御部４は選択された撮影倍率である４倍の対物レンズ１２aを用いて病理標本全体の撮影を行う（ステップＳ１３）。まずプレパラート６の病理標本４０を含む領域を格子状に図４（ａ）に示す第１撮影領域４５と同じ大きさの区分領域に分割する。図６は、プレパラート６の病理標本４０を含む領域を（１，１）～（９，９）の８１個の区分領域に分割した状態を示している。病理標本４０の撮影は、第１撮影領域４５である区分領域（５，５）の外側に位置する区分領域を螺旋状に外側に向かって順次撮影する。即ち図７（a）に示す区分領域「２」、区分領域「３」、区分領域「４」、区分領域「５」・・・の順で撮影する。なお撮影した画像は、順次画像記憶部２１に記憶させる。また画像処理部２７においては、画像記憶部２１に記憶させた画像に病理標本の画像が含まれているか否かの判断を行う。病理標本の画像が含まれている場合には、その区分領域の画像を区分領域の位置情報を付加してデータベース２６に記憶させる。 
　図７（ｂ）に示すＸ１で示すライン上に位置する区分領域を撮影した８枚の画像の中に１枚でも病理標本の画像が含まれている場合には、Ｘ２で示すライン上に位置する区分領域を順次撮影し、Ｘ２で示すライン上に位置する区分領域を撮影した１６枚の画像の中に１枚でも病理標本の画像が含まれている場合には、Ｘ３で示すライン上に位置する区分領域を順次撮影し、Ｘ３で示すライン上に位置する区分領域を撮影した２４枚の画像の中に１枚でも病理標本の画像が含まれている場合には、Ｘ４で示すライン上に位置する区分領域を順次撮影する。Ｘ３で示すライン上に位置する区分領域を撮影した２４枚の画像の中に１枚も病理標本の画像が含まれていない場合には、病理標本の撮影を終了する。
　制御部４は、画像処理部２７を制御して、データベース２６に記憶されている複数の区分領域の画像データを画像データに付加されている位置情報に基づいて繋ぎ合わせ、病理標本４０全体の画像データを生成する。
　この実施の形態に係るホールスライドイメージ作成装置によれば、第１撮影領域４５の画像のみを用いて病理標本全体を撮影する撮影倍率を定めるため短時間で撮影倍率の選択を行うことができる。また病理標本の撮影を行う際に、第１撮影領域の外側に位置する区分領域を螺旋状に外側に向かって順次撮影し、病理標本の全体の撮影ができた時点で撮影を終了するため、病理診断に必要なホールスライドイメージを短時間で効率よく作成することができる。

Claims (4)

  1. 　病理標本の第１撮影領域を、少なくとも第１倍率及び第２倍率で撮影する第１撮影制御部と、
    　少なくとも前記第１倍率に対応した第１教師画像及び前記第２倍率に対応した第２教師画像を記憶する記憶部と、
    　前記第１倍率で撮影した第１画像と前記第１教師画像とのパターンマッチングを行い第１の一致度を算出すると共に、前記第２倍率で撮影した第２画像と前記第２教師画像とのパターンマッチングを行い第２の一致度を算出する算出部と、
    　前記算出部で算出された前記第１の一致度及び前記第２の一致度に基づいて前記病理標本の全体を撮影する倍率として前記第１倍率または前記第２倍率を選択する倍率選択部と、
    　前記倍率選択部により選択された前記第１倍率または前記第２倍率に対応する区分領域ごとに、前記第１倍率または前記第２倍率で前記病理標本全体の撮影を行う第２撮影制御部と
    を備えるホールスライドイメージ作成装置。
  2. 　前記第１撮影領域は、前記病理標本の中心部近傍の領域である請求項１記載のホールスライドイメージ作成装置。
  3. 　前記第１教師画像及び前記第２教師画像は、それぞれ複数の教師画像を有する請求項１または２記載のホールスライドイメージ作成装置。
  4. 　前記第２撮影制御部は、前記病理標本の全体の撮影が終了するまで、前記第１撮影領域の外側に位置する区分領域を螺旋状に外側に向かって順次撮影する請求項１～３の何れか一項に記載のホールスライドイメージ作成装置。
     
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