JP4046161B2 - 標本画像データ処理方法及び標本検査システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、標本深さが異なる複数の層毎に撮像した標本画像データの処理方法及び標本検査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
病院等の医療機関や大学の研究所等においては、顕微鏡による細胞や組織等の標本検査等が頻繁に行われている。ところで標本検査は、膨大な数の細胞を顕微鏡で拡大して広大な検査領域になった状態で検査をするため多大な労力と負担を要していた。このため、細胞や組織等の標本検査においては、検査の全体効率を向上させるために、顕微鏡等で悪性細胞の有無を検査して、悪性細胞が発見された場合には、その部分を撮像してマーキング等により特定する検査部門と、この特定された部分について医学的な診断を行う診断部門との分業が行われている。そして、分業された各部門間を繋ぐものとして、近年、電話回線等の公衆回線やインターネット専用回線等のデータ伝送媒体が利用されはじめ、標本画像をデータ化しデータ伝送媒体により標本画像を各部門間でやり取りするようになっている。このため、本願出願人等は、標本画像のデータ化の仕方として、顕微鏡で拡大した細胞や組織等の標本を、ラインセンサでライン画像として撮像し、このライン画像をコンピュータによる画像処理によって、標本全体の広大な領域の鮮明な撮像画像を迅速に作成する手段を提案している（特許願２００２−０９７４９５号、特許願２００２−０９７４９７号、特許願２００２−０９７４９８号、特許願２００２−０９７４９９号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし細胞や組織等の標本検査においては、一定の焦点位置の標本深さ平面のみを観察して悪性細胞や悪性を考慮すべき細胞と判断できるとは限らず、その標本深さとは異なる標本深さの細胞の形状等を観察しなければ判断できない場合も多い。したがって細胞や組織の検査を的確に行うためには、顕微鏡の焦点位置を変えて、立体的に細胞や組織を検査することが重要になっている。
【０００４】
しかるに上述した出願に係る発明では、広大な撮像領域について、鮮明な画像を迅速に作成することができるものの、広大な撮像領域を持つ撮像画像であるためにモニタ等の表示手段でその撮像画像を原寸大で全て表示することは不可能になっている。また、標本深さの異なる画像を複数用意している場合、１つの画像が広大な撮像領域を持つため、画像データ量が大変多く別の標本深さの画像を迅速に表示することが困難であった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、標本深さの異なる複数の層の画像データを迅速に表示することができる標本画像データ処理方法及び標本検査システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明による標本画像データの処理方法は、標本深さが異なる複数の層の画像データを表示して、立体的に細胞や組織等を検査する標本検査において、標本の検査領域において、複数のラインセンサを介して標本深さが異なる複数の層毎のライン画像を同時に撮像する工程と、上記ライン画像を合成して上記検査領域の全体について上記層毎の標本画像データを生成し記録する工程と、上記各標本画像データから抽出すべき平面領域を指定する工程と、上記指定された平面領域の上記層毎の画像データを、上記検査領域の全体についての層毎の標本画像データから抽出し、ひとまとまりのものとして記憶する工程と、上記ひとまとまりのものとして記憶された平面領域の層毎の画像データから、この平面領域の選択した層の画像を抽出して表示手段に表示する工程とを含む標本画像データ処理方法としている。また、本発明による標本検査システムは、標本深さが異なる複数の層の画像データを表示して、立体的に細胞や組織等を検査する標本検査システムであって、標本の検査領域において、複数のラインセンサを介して標本深さが異なる複数の層毎のライン画像を同時に撮像する手段と、上記ライン画像を合成して上記検査領域の全体について上記層毎の標本画像データを生成し記録する手段と、上記各標本画像データから抽出すべき平面領域を指定する手段と、上記指定された平面領域の上記層毎の画像データを、上記検査領域の全体についての層毎の標本画像データから抽出し、ひとまとまりのものとして記憶する手段と、上記ひとまとまりのものとして記憶された平面領域の層毎の画像データに基づいて、この平面領域の層毎の画像を択一的に又はその複数の組み合わせを同時的に表示手段に表示させる画像処理装置とを含む標本検査システムとしている。また好ましくは、上記平面領域の層毎の画像を表示するときは選択された複数の抽出画像を並列的に又は重畳して表示可能としてあるほうがよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１に示す標本検査システムは、画像作成部門３の端末６０５と、検査部門４の端末４１と、診断部門５の端末５１とを備えた細胞診用標本検査システムである。各端末は電話回線等の公衆回線やインターネット専用回線等のデータ伝送媒体によりデータの送受信が可能になっている。ここで画像作成部門３では、標本である細胞や組織を顕微鏡装置６で拡大して撮像して画像を作成し、検査部門４では、この画像から悪性細胞や悪性を考慮すべき細胞を特定し、診断部門５では、この特定された細胞について診断を行う。また端末６０５、４１、５１は、それぞれ記憶部６５３、４２、５２を備えており、これらの記憶部には、標本深さ（焦点位置）が異なる３つの層毎に撮像した、細胞や組織の画像データ３２ａ〜３２ｃ、４２ａ〜４２ｃ、５２ａ〜５２ｃがそれぞれ記憶してある。ここでいう標本深さは、顕微鏡装置６で標本を撮像するときの標本の深さ方向の焦点位置の違いを示す。つまり、上述した３つの層は層３２ａが対物レンズに一番近い最上層であり、層３２ｃは対物レンズから一番遠い最下層であり、層３２ｂは層３２ａと層３２ｃとの中間層である。
【０００８】
次に図２〜図７を参照しつつ、画像作成部門３における細胞や組織の画像データの作成手順について説明する。まず最初に、この画像データの作成手順を概説する。標本６０１の細胞や組織の３つの標本深さが異なる位置を、標本６０１との高さを異ならして配列した電子撮像装置であるラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃにそれぞれ同時に結像させる。本実施例では、図４に示すように階段状に各ラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃを配置することによって標本６０１との高さを異ならせている。そして、３個のラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃによって、３つの異なる標本深さの画像をライン画像データとして読み取る。そして、図２〜図４に示す移動手段６０４によって、標本６０１を水平移動させ、図３に示す端末６０５によって、このライン画像データを記憶部６５１に記憶していく。次に画像処理装置内の演算処理部６５１によって、この記録したライン画像から、標本６０１の標本深さが異なる３つの層毎の画像データを生成する。以下詳述する。
【０００９】
まず、図２と図３とを参照しつつ、顕微鏡６０２の全体構成を概説する。本発明の実施例で使用する顕微鏡６０２は光学顕微鏡である。細胞や組織等の検査では、焦点の合っている部分のみを見ただけでは、悪性細胞と判断することは難しい場合があり、焦点の合っていないぼんやりと写った（焦点ぼけした）部分を注目することがある。光学顕微鏡である顕微鏡６０２で撮像するとこの焦点の合っていない情報も画像データとして残せるので細胞や組織等の検査には、好適である。顕微鏡６０２は、鏡筒６２５と、この鏡筒に装着した目視観察用接眼レンズ６２３、標本６０１のある程度の２次元的な広がりを撮像する２次元ＣＣＤセンサ部６２７、対物レンズ６２１等からなる光学レンズを備えている。また鏡筒６２５は、この鏡筒を上下移動させるラックアンドピニオン機構６６１を介して、Ｌ字型の架台６０６に支持されている。そして、標本６０１を裏面から照射するために、外部に設けたハロゲンランプ（図示せず。）からの光を導入する光ファイバー６０７が、Ｌ字型の架台６０６の下部に接続してある。
【００１０】
ところで光学レンズは、図４に示すように、２個のレンズ６２１ａ、６２１ｂで構成される複合レンズからなる対物レンズ６２１と、互いに平行に高さを異ならして配置した３個のラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃ毎に設置された３個の蒲鉾型の収差補正レンズ６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃとから構成してある。収差補正レンズ６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃは、図４の破線と、実線と、一点破線とで示したように、Ｘ軸方向にそれぞれ互いにラインセンサの素子間分ずれた位置にあってかつ異なる標本深さの層（表層６０１ｂ、中間層６０１ｂ、下層６０１ｃ）を、それぞれラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃに結像するような光学的形状に形成したものである。なお対物レンズ６２１は、倍率の異なるものが３個、レボルバ６２４に装着してあり、相互に手動切り替え可能になっている。
【００１１】
さて図４に示すように、３個のラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃと、収差補正レンズ６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃとは、カメラケース６３２に収納されており、このカメラケース６３２は、図２に示すように顕微鏡６０２の鏡筒６２５の先端に着脱可能に装着してある。なおこの装着部の形状は、レンズ取り付け部分についての、一眼レフカメラの標準取り付け形状である、Ｆマウントを採用している。ラインセンサ６３１ａ等は、１辺が７μｍの荷電結合素子を１個ずつ、直線状に４０００個配列して構成してある。したがって、撮像倍率が１００倍の場合は、幅が、７μｍ ÷ １００ ＝０．０７μｍ、長さが、７μｍ× ４０００個 ÷ １００ ＝ ０．２８ｍｍの範囲を、一度に撮像することができる。
【００１２】
Ｌ字型の架台６０６の水平部の上には、移動手段６０４が設置されている。移動手段６０４は、標本６０１を載せるチルティングテーブル６４２と、このチルティングテーブルを左右および前後方向に水平移動させるリニアモータ６４１とを備えている。リニアモータ６４１は公知の技術であって、帯状に配列した永久磁石の上を、電機子が移動するものであり、高速駆動、高応答性、そして高精度位置決めが可能である。そして、リニアモータ６４１は、後述するようにコンピュータによってリモートコントロールされ、所定の位置に標本６０１を移動させる。
【００１３】
チルティングテーブル６４２は、平面視にて正三角形を構成するように配置した３個の超音波モータ６４２ａと、この超音波モータの垂直の出力軸６４２ｃの先端で３点支持される平板形状のテーブル部６４２ｄと、この超音波モータの相互の位置を固定する固定部材６４２ｂとから構成してある。そして、垂直の出力軸６４２ｃの先端は、テーブル部６４２ｄの裏面上に形成した窪みに当接しており、相互の水平方向位置がずれないようにしている。
【００１４】
超音波モータ６４２ａは公知の技術であって、電圧を加えると変形する圧電セラミックス上に弾性部材を当設し、この圧電セラミックスに超音波領域の電圧をかけて弾性部材に屈曲振動を発生させ、これにより出力軸を回転させるものであり、高い応答性と制御性とを有し、作動音が小さい等の特性を有している。ここで使用する超音波モータ６４２ａは、出力軸６４２ｃがネジ構造になっており、この出力軸が回転して上下に可動する。そしてチルティングテーブル６４２は、コンピュータからの指示によって、標本６０１の傾きと、焦点距離とを調整する。
【００１５】
ランプ部６２６には、ハロゲンランプ（図示せず。）が収納してあり、このハロゲンランプからの光を、ハーフミラーにより、顕微鏡６０２の光軸に沿うように直角に曲げて標本６０１に照射し、この標本からの反射光を増強して、鮮明な撮像を得ている。この落射光源であるランプ部６２６を使用するときは、標本６０１が光の透過性が低い物質のときである。また標本６０１の裏面からも照射できるように透過光源として、外部に設けたハロゲンランプ（図示せず。）からの光を導入する光ファイバー６０７が、Ｌ字型の架台６０６の下部に接続してある。細胞や組織等のように光の透過性が高いものを見るときはこちらからの光源を主光源とすることが多く、本実施例でも標本６０１の裏面から照射させている。
【００１６】
また２次元ＣＣＤセンサ部６２７内には、ある程度２次元的な広がりを撮像可能な２次元ＣＣＤセンサ（図示せず。）を備えている。すなわち細胞検査においては、顕微鏡６０２によって拡大した画像を、直接表示手段に表示して、この表示画面を見ながら悪性細胞が存在する特定の部位や範囲等を確認することが必要になる場合もある。しかるに撮像素子がラインセンサ６３１ａ等のみだった場合、一時に撮像できるライン画像は極めて幅が狭いため、この幅が狭いライン画像の表示画面を見ながら、悪性細胞が存在する特定の部位や範囲を確認することは困難である。一方、ある程度２次元的な広がりを撮像可能な２次元ＣＣＤセンサを備えて、これによる表示画面を見ながら、細胞や組織等の特定の部位や範囲を確認することは容易である。そこで、２次元ＣＣＤセンサを備えることにより、標本６０１内の特定の部位や範囲を容易に確認できるようにしている。
【００１７】
この２次元ＣＣＤセンサは、一般的なＣＣＤカメラに使用されている、一辺が２１μｍの電荷結合素子を、縦横６００ × ６００ ＝ 約３５万個、平面的に配置したものであり、標本６０１の所定の範囲を、ハーフミラーを介して撮像する。
【００１８】
さて端末６０５は、市販用のコンピュータ、いわゆるパソコンを使用するものであって、演算処理部６５１、表示手段６５２、及びライン画像データを記憶する記憶部６５３とから構成される。この演算処理部６５１は、画像処理装置内に設けられ、後述するように、標本６０１の撮像領域の設定、移動手段６０４の移動、この移動手段のエンコーダからフィードバックされた移動量を基にしたラインセンサ６３１ａ等の撮像実行指示、このラインセンサで撮像したライン画像データの取り込み、およびこのライン画像データを合成して撮像領域の全体的な平面画像の作成を行なう。
【００１９】
次に上述した構成部品によって、細胞や組織の画像データ３２ａ〜３２ｃを作成する手順を説明する。図２に示すように、まず検査対象である細胞や組織片を、スライドガラスとカバーガラスとの間に挟んだ標本６０１を、チルティングテーブル６４２のテーブル部６４２ｄの上面にセットし、移動しないようにバキューム手段等によって、この標本をこのテーブル部６４２ｄに吸着等して固定する。次に図７に示すように、標本６０１の検査領域６１１をパソコンの入力手段からの入力により設定する。
【００２０】
ところで検査領域６１１を設定する理由は、後述するようにラインセンサ６３１ａ等で順次撮像するライン画像の撮像の、始点６１１ａと終点６１１ｂとを設定するためである。なお検査領域６１１の設定には、ある程度の２次元的な広がりを有する撮像画像が必要になるため、２次元ＣＣＤセンサからの撮像データを、端末６０５の表示手段６５２に表示させ、その表示画面を見ながら、移動手段６０４をＸＹ方向に移動調整して行う。これにより、対角線上の位置６１１ａ、６１１ｂのＸＹ座標が、移動手段６０４のリニアモータ６４１の移動始点と終点位置に対応する情報として、演算処理部６５１に記憶される。したがって後述するように、ラインセンサ６３１ａ等によって撮像する場合には、演算処理部６５１からの指示によって、リニアモータ６４１を、最初の撮像位置である内側位置６１１ａから、最後の撮像位置である水平方向位置６１１ｂまで順次移動させる。
【００２１】
なお検査領域６１１の設定の際には、標本６０１の焦点距離と、傾きとの調整を同時に行なう。すなわち検査領域６１１を設定する際に、まず始点位置６１１ａにおいて、表示手段６５２に表示された、２次元ＣＣＤセンサからの表示画像を見ながら、標本６０１の表層６０１ａに焦点を合わせ、次にリニアモータ６４１をＸ軸方向に移動させて、検査領域６１１の右端部位置で焦点を合わせる。そしてこの焦点位置のずれから、Ｘ軸方向の傾きを算出して、チルティングテーブル６４２の傾きを調整する。そして次に同様な手段によって、検査領域６１１の右上部位置６１１ｂで焦点を合わせて、Ｙ軸方向の傾きを調整する。
【００２２】
ここで２次元ＣＣＤセンサの焦点位置と、標本６０１の表層６０１ａを撮像するラインセンサ６３１ａの焦点位置とが一致するように構成しておけば、直ちにこの標本の表層６０１ａに、ラインセンサ６３１ａの焦点を合わせることができる。そして、他のラインセンサ６３１ｂ、６３１ｃはラインセンサ６３１ａと同時にそれぞれの焦点深さの位置に焦点が合うように収差補正レンズ６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃが設計されているので、２次元ＣＣＤセンサの焦点を合わせた段階で、３つのラインセンサ全てに焦点が合うこととなる。
【００２３】
次いで、図７、図８を参照しつつ、ラインセンサ６３１ａ等で標本６０１を撮像する手順を説明する。この撮像は、演算処理部６５１に内蔵してあるプログラムによって制御される。演算処理部６５１は先ず最初に、エンコーダによって検査位置ｊ＝０、ｋ＝０を設定し、この検査位置を、座標Ｘ＝０、Ｙ＝０として認識する。そしてこのＸＹ座標（０、０）位置に、リニアモータ６４１によって標本６０１を移動させる。このＸＹ座標（０、０）位置は、図７に示す検査領域６１１の左下隅６１１ａであり、この点が撮像を開始する始点となる。図８では、（ａ）の位置となり、ラインセンサ６３１ａが左下隅６１１ａと重なる位置に配置される。
【００２４】
さて検査領域６１１の左下隅６１１ａ位置に、撮像位置の始点が設定されると、演算処理部６５１は、Ｘ軸に移動量ｄｘを設定し、検査位置（０、０）におけるラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃで撮像したそれぞれのライン画像を、記憶部６５３に記憶すると共に、Ｘ軸方向に一定の速度で、リニアモータ６４１の移動を開始させる。（図８（ａ）〜（ｃ））移動手段６０４の移動量は、エンコーダにより計測されて、演算処理部６５１にそのデータが送られる。そして、移動手段６０４によって検査領域６１１が、Ｘ軸方向にラインセンサ６３１ａ等の１計測幅分だけ移動されたと演算処理部６５１により判断されたときに、２番目の検査位置Ｘ＝１ｄｘ、Ｙ＝０、すなわち座標（１ｄｘ、０）におけるこのラインセンサからのライン画像を記憶部６５３に記憶する。
【００２５】
そして演算処理部６５１は、１ライン画像を記録する毎に、ｋに１を加えていき、リニアモータ６４２が一定の速度でＸ軸方向に移動し、検査位置が図７に示す検査領域６１１の右下隅に至るまで、（図８の（ｄ）〜（ｆ）の動きに相当）Ｘ軸方向長さＬの１列の範囲について、順次ライン画像を記憶部６５３に記憶する。
【００２６】
そして検査領域６１１の最下段、すなわちＹ軸座標＝０の撮像の取り込みが完了すると、演算処理部６５１は、エンコーダにｊ＝１を設定し、検査位置Ｘ＝Ｌ、Ｙ＝１ｄｙ、すなわちＸＹ座標（Ｌ、１ｄｙ）位置に、リニアモータ６４１によって検査位置を移動させる。この位置は、図７に示す検査領域６１１の左下隅６１１ａから、Ｘ軸方向にＬだけ右であって、ラインセンサ６３１ａ等の長さ分だけＹ軸方向に移動した位置である。そして、Ｙ＝１ｄｙの位置において、検査領域６１１の右端から左端まで、順次ライン画像を取り込む。
【００２７】
このようにして、ラインセンサ６３１ａ等の走査方向を、右から左へ、又は左から右へと変更しつつ、ラインセンサ６３１ａ等が新たな撮像範囲に移動した瞬間に、演算処理部６５１は、順次ライン画像を計測座標と共に記憶部６５３に記録する。そして、Ｊ＞ｎまでに達すると、演算処理部６５１は、検査領域６１１の全領域を撮像したと判断し、記録したライン画像を合成して、３つの異なる標本深さの層６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃにおける全検査領域の平面画像データを、それぞれ記憶部６５３に層画像データ３２ａ、３２ｂ、３２ｃとして記憶する。
【００２８】
なお演算処理部６５１は、ラインセンサ６３１ａ等で撮像する際に、上述した検査領域６１１におけるＸＹ座標と、標本深さすなわちＺ軸座標とを、個々の撮像したライン画像データに付加する。すなわち図４に示すように、ラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃで同時に撮像する標本深さが異なる層６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃは、互いにＸ軸方向にラインセンサの素子間分ずれているが、このズレ量は、ラインセンサ６３１ａで撮像されるライン画像を基準とするとラインセンサ６３１ｂで撮像されるライン画像の座標のＸの値はこのズレ量が加算され、Ｘ座標値は１素子間分ずらして付加される。さらにラインセンサ６３１ｃで撮像されるライン画像の座標のＸの値はさらに１素子間分ずらして付加されることになる。そして、層６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃは、互いにＺ軸方向にラインセンサの設けられる高さ分ずれているが、このズレ量は、ラインセンサ６３１ａで撮像されるライン画像を基準とするとラインセンサ６３１ｂで撮像されるライン画像の座標のＺの値はこのズレ量が加算され、Ｚ座標値は１高さ分ずらして付加される。さらにラインセンサ６３１ｃで撮像されるライン画像の座標のＺの値はさらに１高さ分ずらして付加されることになる。このように端末６０５の演算処理部６５１によって、個々のライン画像を撮像する際に、標本６０１の全検査領域６１１における撮像位置のＸＹＺ座標を、このライン画像データに付加される。
【００２９】
また、ラインセンサ６３１ａ〜６３１ｃの撮像の仕方は、上述のように全てのラインセンサを常に撮像状態にしておいてもよいし、標本の端部（図８の（ａ）〜（ｃ）に相当）では、図８（ａ）では、ラインセンサ６３１ｃのみで撮像し、図８（ｂ）では、ラインセンサ６３１ｃと６３１ｂとで撮像し、図８（ｃ）以降では、全てのラインセンサで撮像し、標本の他の端部（図８の（ｄ）〜（ｆ）に相当）では、図８（ｄ）までは全てのラインセンサで撮像しており、図８（ｅ）では、ラインセンサ６３１ｂと６３１ａとで撮像し、図８（ｆ）では、ラインセンサ６３１ａのみで撮像するように、演算処理部６５１により制御して撮像してもよい。つまり、このように標本の存在しない位置を撮像することになるラインセンサでは撮像しないように制御すれば、画像データから標本の存在しない場所の撮像データをなくすことができるようになる。
【００３０】
次にこの全検査領域の画像データ３２ａ〜３２ｃを表示手段６５２に表示させる方法を説明する。端末６０５に表示すべき層画像例えば３２ａを選択する。端末６０５の演算処理部６５１は、選択された層画像３２ａの全領域のサムネイル（縮小画像）を表示手段６５２に表示する。そして、サムネイル上に縮小ではない画像を表示すべき所望の平面領域を指定されると、演算処理部６５１は、記憶部６５３に記憶されている画像データから層画像データ３２ａを選択し、そこから指定された平面領域に相当する画像データを抽出する。そして、他の層画像データ３２ｂ、３２ｃからも指定された平面領域に対応した位置の平面領域に相当する画像データを演算処理部６５１は抽出する。そして、この各層画像データ３２ａ〜３２ｃから抽出された各平面領域の画像データをひとまとまりのものとして演算処理部６５１は画像処理装置内にある画像保存メモリに記憶する。その後、演算処理部６５１は、表示手段６５２に選択された層画像３２ａの指定された平面領域の画像を表示させる。
【００３１】
このように、演算処理部６５１は、表示手段６５２に表示された平面領域の各層画像データを抽出して画像保存メモリに別に記憶しているので、作業者が表示されている層画像を見て、焦点が合ってなくぼんやりと写っている部分に注目したく、この表示されている層画像とは違う位置に焦点が合った標本深さの他の層画像を見たくなったときに、この画像保存メモリに別に記憶してある画像データを使って時間をかけずに他の層画像を表示装置６５２に表示させることができる。このため、作業者は、端末６０５のみを使用してあたかも顕微鏡６０２の接眼レンズ６２３を覗きながら、３つの焦点位置の標本深さを観察しているかのように、表示手段６５２に指定した任意の平面領域の画像を表示することができる。つまり、抽出した平面領域に対応する各層画像データを別に演算処理部６５１が記憶することにより、端末６０５のみで、仮想的に顕微鏡で見た視野を再現することができることになる。
【００３２】
なお、図４に示すように、ラインセンサ６３１ａ等毎にそれぞれ収差補正レンズ６２２ａ等を設ける場合に限らず、図５に示すように、複数（実施例では３つ）の曲率半径を持つ収差補正レンズ７２２によって、標本深さの異なる層７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃを、ラインセンサ７３１ａ、７３１ｂ、７３１ｃに結像させてもよい。またラインセンサ６３１ａ等の構成は、ＣＣＤを１個づつ４０００個配列する場合に限らず、数個ずつを更に長く配列してもよい。また、ラインセンサ６３１ａ等を構成する各々のＣＣＤのサイズは、小さい方が解像度の良い画像を撮像できるが、大きいサイズのＣＣＤを使用する場合には、撮像の拡大率を大きくすれば、解像度の良い画像を撮像することができる。
【００３３】
また標本６０１の焦点位置や傾き調整は、上述した手動ではなく、レーザ投光 手段を有する合焦手段を顕微鏡６０２に組み込み、コンピュータからの指示に基づいてチルティングテーブル６４２を移動させることによって、自動化することも容易にできる。さらに、ラインセンサ６３１ａ等の数は、上述したような３個に限らず、２個でもあるいは４個以上にすることも可能であり、それぞれの数に相当する標本深さの検査領域を同時に撮像することができる。
【００３４】
さて次に、細胞検査システムについて説明する。まず演算処理部６５１は、それぞれ記憶部６５３に記憶した、３つの標本深さの層６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃにおける全検査領域の画像データ３２ａ〜３２ｃを、画像作成部門３の記憶部６５３に記憶すると共に、大容量記録媒体であるＤＶＤに記録する。そして、このＤＶＤは、検査部門４と、診断部門５に送付され、それぞれ端末４１、５１を介して記憶部４２、５２に記憶される。これにより、検査対象となる細胞や組織について、標本深さの異なる層６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃにおける全検査領域の同一画像データ４２ａ〜４２ｃ、５２ａ〜５２ｃが、検査部門４と診断部門５の端末４１、５１にも、存在することとなる。
【００３５】
ここで各部門毎に記憶部６５３，４２，５２を備え、細胞や組織の全撮像領域の画像データを記録させた理由は、この画像データが、標本毎に１Ｇバイト程度またはそれ以上の膨大な容量となるためである。すなわち、この画像データを１つの共通サーバ等に記録しておき、各部門の端末から、データ伝送媒体を利用してアクセスやダウンロード等させるシステムも考えられるが、画像のデータ容量が大きすぎるため、現在の伝送速度では、送受信に時間が掛かりすぎて実用に適さないからである。
【００３６】
そこでまず検査部門４では、記憶部４２に記憶した画像データ４２ａ〜４２ｃから、細胞や組織の３つの層の中から所望の層の所定の平面領域の画像を端末４１に表示させ、悪性細胞や悪性を考慮すべき細胞の有無を検査する。画像データ４２ａ〜４２ｃは端末４１の第１の画像表示手段としての表示手段４１ａで表示可能な面積よりも広い面積の画像データであるため、端末４１で表示させるには、所望の層の画像データから表示させる所定の平面領域を指定することになる。
【００３７】
そして悪性細胞や悪性を考慮すべき細胞があれば、その範囲を表示画面上で特定する。この特定方法としては、表示画面上で、その細胞が見られる範囲を、枠線や色分けで区分するもの、表示画像中に矢印や記号やコメントを挿入するものが準備されている。
【００３８】
複数の部門で同時に検査等をする場合はまず、検査部門４と診断部門５と画像作成部門３との間を電話回線等の公衆回線やインターネット専用回線等のデータ伝送媒体により通信可能状態とする。検査部門４の作業者が端末４１を操作し、端末４１に表示すべき層画像例えば４２ａを選択する。端末４１は、選択された層画像を指定する標本深さ情報を第１条件として設定する。そして、端末４１は設定された層画像４２ａの全体のサムネイル（縮小画像）を表示手段４１ａに表示する。
【００３９】
作業者はそこから縮小ではない画像を表示すべき所望の平面領域を選択する。端末４１は、この選択された平面領域を指定する座標情報等を第２条件として設定する。そして、端末４１の演算処理部は、他の層画像データ４２ｂ、４２ｃからも指定された平面領域に対応した位置の平面領域に相当する画像データを抽出する。そして、この各層画像データ４２ａ〜４２ｃから抽出された各平面領域の画像データをひとまとまりのものとして演算処理部は画像処理装置内にある画像保存メモリに記憶する。その後、端末４１は、第１条件と第２条件とを用い記憶部４２に記憶されている画像データから層画像データ４２ａを選択し、そこから選択された平面領域に相当する画像データを抽出し、表示手段４１ａに選択された平面領域の画像を表示させる。第１条件や第２条件は選択された平面領域の層画像データと違い、非常に小さなデータ量であるため、データ伝送媒体により送受信しても通信に時間がかかることはない。
【００４０】
同時に端末４１は、送信手段によりデータ伝送媒体を介して画像作成部門３と診断部門５との端末６０５、５１に第１条件および第２条件を送信する。端末６０５、５１は、受信した第１条件および第２条件とを用い記憶部６５３、５２に記憶されている対応画像データから層画像データ３２ａ、５２ａを選択し、そこから選択された平面領域に相当する画像データを抽出し、第２の画像表示手段としての表示手段６５２，５１ａに端末４１に表示した画像に対応した対応画像を表示させる。もちろんこのとき、端末６０５、５１も端末４１と同様に、端末６０５、５１の各演算処理部は、他の層画像データ３２ｂ、３２ｃ又は５２ｂ、５２ｃから指定された平面領域に対応した位置の平面領域に相当する画像データを抽出する。そして、この各層画像データ３２ａ〜３２ｃ又は５２ａ〜５２ｃから抽出された各平面領域の画像データをひとまとまりのものとして各演算処理部は画像処理装置内にある画像保存メモリに記憶している。
【００４１】
以上により、第１条件と第２条件の２つの条件をデータ伝送媒体により送受信するだけで、検査部門４の端末４１と画像作成部門３の端末６０５および診断部門５の端末５１には同じ画像が表示されることとなる。
【００４２】
そして、検査部門４の作業者が端末４１に表示されている画像上に、マウスやキーボード等の入力装置から枠線や色分けで区分したり、表示画像中に矢印や記号やコメントを挿入する指標を表示すると、端末４１は、その指標の種類や座標等を表す情報を第３条件として設定する。この第３条件も第１，２条件と同様に選択された平面領域の層画像データに比べるとデータ量が少なく通信に時間がかかることはない。そして同時に端末４１は、送信手段によりデータ伝送媒体を介して画像作成部門３の端末６０５と診断部門５の端末５１とに第３条件を送信する。端末６０５、５１は、受信した第３条件を用い指標を表示手段６５２，５１ａに表示する。このため、端末６０５、５１の表示手段６５２，５１ａにも端末４１に表示される指標に対応した指標が表示される。
【００４３】
このため、検査部門４と画像作成部門３と診断部門５とがデータ伝送媒体を介して第１〜３条件という少ないデータ量を送受信するのみで、広大な撮像領域を持つ画像の中の同じ平面領域を見ながら検討することが可能となり、例えば診断部門５では、悪性細胞を探す手間を必要としない。また、検査部門４で特定された悪性細胞や悪性を考慮すべき細胞以外においても、診断部門５で別に悪性を考慮すべき細胞を発見したり、さらに高倍率の撮像データ等が必要な場合には、診断部門５の作業者が端末５１の表示画面上でその位置を特定したり、撮像条件の指示を付記すれば、すでに上記端末４１で説明したことと同様に端末５１がデータ伝送媒体を介して、第１〜３条件を検査部門４と画像作成部門３の端末６０５、４１に送信し、その特定範囲や撮像条件等が直ちに表示され、その表示された指示に従って、迅速かつ的確に処理を行うことが可能になる。
【００４４】
そして、例えば検査部門４の作業者が、現在表示されている画像の焦点が合っている部分のみでは、悪性細胞か判断がつかず、焦点が合っていない焦点ぼけしている部分を焦点の合っている別の標本深さの層画像で見たい場合、作業者が焦点の合っている別の標本深さの層の画像を端末４１に指定すると、端末４１の演算処理部は、表示している平面領域に対応する別の層画像データを画像保存メモリに記憶しているので、第１条件を変更するだけで全撮像領域から新たに対応する平面領域を抽出する必要なしにすぐに別な層画像を表示することができる。つまり、作業者が、現在表示されている層画像４２ａから４２ｂに表示を切り換えたい場合、例えば作業者が層画像４２ｂを選択すると、端末４１は、選択された層画像を指定する標本深さ情報を第１条件として再設定し、表示手段４１ａに画像保存メモリの抽出された層画像４２ｂを表示する。そして、端末４１が他の端末６０５、５１に変更した第１条件のみを送信するだけで、他の端末にも端末４１と同じ変更された層画像が画像保存メモリから抽出され直ちに表示されることになる。
【００４５】
上記実施例では、３部門で同時に同じ画像を見て検討をしていたが、これに限らず、２部門のみや４部門以上で同様に同じ画像を見ながら検討をしてもよい。このように、データ伝送媒体を介して、情報や意見の交換を行うことができるので、あたかも各部門が一堂に会したように、極めて的確な標本検査を効率的に行うことが可能になる。また本発明は、単に細胞や組織に限らず、血液やバクテリア等の標本検査にも利用できる。また、上記実施例では、各層の抽出画像を択一的に表示手段６５２に表示する構成としたが、これに限らず、各層の抽出画像の複数の組み合わせを同時的に表示手段６５２に表示するようにしてもよい。例えば、抽出された２つ以上の標本深さの画像を重畳して表示してもよく、また、抽出された２つ以上の画像を並列的に表示手段６５２に表示させてもよい。この場合、平面領域を画面の大きさの半分以下にすれば、２つ以上の画像を並列的に表示手段に表示させることができる。このようにすると、表示手段６５２に２つ以上の画像を表示するので、立体的に認識しやすくなり検査がよりしやすくなる。また、顕微鏡装置のラインセンサも３本に限らず、１本でもそれ以上でもよい。
【００４６】
【発明の効果】
標本深さの異なる複数の層画像データを迅速に表示手段に表示させることができる。また、複数の画像を並列的に又は重畳して表示すれば、立体的に認識しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】検査システムの全体構成図である。
【図２】顕微鏡装置の構成である。
【図３】顕微鏡装置の他の構成図である。
【図４】光学レンズの構成図である。
【図５】光学レンズの他の構成図である。
【図６】ラインセンサと収差補正レンズの拡大正面図である。
【図７】ライン画像の撮像手順の説明図である。
【図８】ラインセンサの撮像に関する説明である。
【符号の説明】
６０１ 標本
６０２ 顕微鏡
６３１ ラインセンサ（電子撮像装置）
６５１ 演算処理部（画像処理装置）
６５２ 表示手段
６５３ 記憶部
【発明の属する技術分野】
本発明は、標本深さが異なる複数の層毎に撮像した標本画像データの処理方法及び標本検査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
病院等の医療機関や大学の研究所等においては、顕微鏡による細胞や組織等の標本検査等が頻繁に行われている。ところで標本検査は、膨大な数の細胞を顕微鏡で拡大して広大な検査領域になった状態で検査をするため多大な労力と負担を要していた。このため、細胞や組織等の標本検査においては、検査の全体効率を向上させるために、顕微鏡等で悪性細胞の有無を検査して、悪性細胞が発見された場合には、その部分を撮像してマーキング等により特定する検査部門と、この特定された部分について医学的な診断を行う診断部門との分業が行われている。そして、分業された各部門間を繋ぐものとして、近年、電話回線等の公衆回線やインターネット専用回線等のデータ伝送媒体が利用されはじめ、標本画像をデータ化しデータ伝送媒体により標本画像を各部門間でやり取りするようになっている。このため、本願出願人等は、標本画像のデータ化の仕方として、顕微鏡で拡大した細胞や組織等の標本を、ラインセンサでライン画像として撮像し、このライン画像をコンピュータによる画像処理によって、標本全体の広大な領域の鮮明な撮像画像を迅速に作成する手段を提案している（特許願２００２−０９７４９５号、特許願２００２−０９７４９７号、特許願２００２−０９７４９８号、特許願２００２−０９７４９９号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし細胞や組織等の標本検査においては、一定の焦点位置の標本深さ平面のみを観察して悪性細胞や悪性を考慮すべき細胞と判断できるとは限らず、その標本深さとは異なる標本深さの細胞の形状等を観察しなければ判断できない場合も多い。したがって細胞や組織の検査を的確に行うためには、顕微鏡の焦点位置を変えて、立体的に細胞や組織を検査することが重要になっている。
【０００４】
しかるに上述した出願に係る発明では、広大な撮像領域について、鮮明な画像を迅速に作成することができるものの、広大な撮像領域を持つ撮像画像であるためにモニタ等の表示手段でその撮像画像を原寸大で全て表示することは不可能になっている。また、標本深さの異なる画像を複数用意している場合、１つの画像が広大な撮像領域を持つため、画像データ量が大変多く別の標本深さの画像を迅速に表示することが困難であった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、標本深さの異なる複数の層の画像データを迅速に表示することができる標本画像データ処理方法及び標本検査システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明による標本画像データの処理方法は、標本深さが異なる複数の層の画像データを表示して、立体的に細胞や組織等を検査する標本検査において、標本の検査領域において、複数のラインセンサを介して標本深さが異なる複数の層毎のライン画像を同時に撮像する工程と、上記ライン画像を合成して上記検査領域の全体について上記層毎の標本画像データを生成し記録する工程と、上記各標本画像データから抽出すべき平面領域を指定する工程と、上記指定された平面領域の上記層毎の画像データを、上記検査領域の全体についての層毎の標本画像データから抽出し、ひとまとまりのものとして記憶する工程と、上記ひとまとまりのものとして記憶された平面領域の層毎の画像データから、この平面領域の選択した層の画像を抽出して表示手段に表示する工程とを含む標本画像データ処理方法としている。また、本発明による標本検査システムは、標本深さが異なる複数の層の画像データを表示して、立体的に細胞や組織等を検査する標本検査システムであって、標本の検査領域において、複数のラインセンサを介して標本深さが異なる複数の層毎のライン画像を同時に撮像する手段と、上記ライン画像を合成して上記検査領域の全体について上記層毎の標本画像データを生成し記録する手段と、上記各標本画像データから抽出すべき平面領域を指定する手段と、上記指定された平面領域の上記層毎の画像データを、上記検査領域の全体についての層毎の標本画像データから抽出し、ひとまとまりのものとして記憶する手段と、上記ひとまとまりのものとして記憶された平面領域の層毎の画像データに基づいて、この平面領域の層毎の画像を択一的に又はその複数の組み合わせを同時的に表示手段に表示させる画像処理装置とを含む標本検査システムとしている。また好ましくは、上記平面領域の層毎の画像を表示するときは選択された複数の抽出画像を並列的に又は重畳して表示可能としてあるほうがよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１に示す標本検査システムは、画像作成部門３の端末６０５と、検査部門４の端末４１と、診断部門５の端末５１とを備えた細胞診用標本検査システムである。各端末は電話回線等の公衆回線やインターネット専用回線等のデータ伝送媒体によりデータの送受信が可能になっている。ここで画像作成部門３では、標本である細胞や組織を顕微鏡装置６で拡大して撮像して画像を作成し、検査部門４では、この画像から悪性細胞や悪性を考慮すべき細胞を特定し、診断部門５では、この特定された細胞について診断を行う。また端末６０５、４１、５１は、それぞれ記憶部６５３、４２、５２を備えており、これらの記憶部には、標本深さ（焦点位置）が異なる３つの層毎に撮像した、細胞や組織の画像データ３２ａ〜３２ｃ、４２ａ〜４２ｃ、５２ａ〜５２ｃがそれぞれ記憶してある。ここでいう標本深さは、顕微鏡装置６で標本を撮像するときの標本の深さ方向の焦点位置の違いを示す。つまり、上述した３つの層は層３２ａが対物レンズに一番近い最上層であり、層３２ｃは対物レンズから一番遠い最下層であり、層３２ｂは層３２ａと層３２ｃとの中間層である。
【０００８】
次に図２〜図７を参照しつつ、画像作成部門３における細胞や組織の画像データの作成手順について説明する。まず最初に、この画像データの作成手順を概説する。標本６０１の細胞や組織の３つの標本深さが異なる位置を、標本６０１との高さを異ならして配列した電子撮像装置であるラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃにそれぞれ同時に結像させる。本実施例では、図４に示すように階段状に各ラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃを配置することによって標本６０１との高さを異ならせている。そして、３個のラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃによって、３つの異なる標本深さの画像をライン画像データとして読み取る。そして、図２〜図４に示す移動手段６０４によって、標本６０１を水平移動させ、図３に示す端末６０５によって、このライン画像データを記憶部６５１に記憶していく。次に画像処理装置内の演算処理部６５１によって、この記録したライン画像から、標本６０１の標本深さが異なる３つの層毎の画像データを生成する。以下詳述する。
【０００９】
まず、図２と図３とを参照しつつ、顕微鏡６０２の全体構成を概説する。本発明の実施例で使用する顕微鏡６０２は光学顕微鏡である。細胞や組織等の検査では、焦点の合っている部分のみを見ただけでは、悪性細胞と判断することは難しい場合があり、焦点の合っていないぼんやりと写った（焦点ぼけした）部分を注目することがある。光学顕微鏡である顕微鏡６０２で撮像するとこの焦点の合っていない情報も画像データとして残せるので細胞や組織等の検査には、好適である。顕微鏡６０２は、鏡筒６２５と、この鏡筒に装着した目視観察用接眼レンズ６２３、標本６０１のある程度の２次元的な広がりを撮像する２次元ＣＣＤセンサ部６２７、対物レンズ６２１等からなる光学レンズを備えている。また鏡筒６２５は、この鏡筒を上下移動させるラックアンドピニオン機構６６１を介して、Ｌ字型の架台６０６に支持されている。そして、標本６０１を裏面から照射するために、外部に設けたハロゲンランプ（図示せず。）からの光を導入する光ファイバー６０７が、Ｌ字型の架台６０６の下部に接続してある。
【００１０】
ところで光学レンズは、図４に示すように、２個のレンズ６２１ａ、６２１ｂで構成される複合レンズからなる対物レンズ６２１と、互いに平行に高さを異ならして配置した３個のラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃ毎に設置された３個の蒲鉾型の収差補正レンズ６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃとから構成してある。収差補正レンズ６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃは、図４の破線と、実線と、一点破線とで示したように、Ｘ軸方向にそれぞれ互いにラインセンサの素子間分ずれた位置にあってかつ異なる標本深さの層（表層６０１ｂ、中間層６０１ｂ、下層６０１ｃ）を、それぞれラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃに結像するような光学的形状に形成したものである。なお対物レンズ６２１は、倍率の異なるものが３個、レボルバ６２４に装着してあり、相互に手動切り替え可能になっている。
【００１１】
さて図４に示すように、３個のラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃと、収差補正レンズ６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃとは、カメラケース６３２に収納されており、このカメラケース６３２は、図２に示すように顕微鏡６０２の鏡筒６２５の先端に着脱可能に装着してある。なおこの装着部の形状は、レンズ取り付け部分についての、一眼レフカメラの標準取り付け形状である、Ｆマウントを採用している。ラインセンサ６３１ａ等は、１辺が７μｍの荷電結合素子を１個ずつ、直線状に４０００個配列して構成してある。したがって、撮像倍率が１００倍の場合は、幅が、７μｍ ÷ １００ ＝０．０７μｍ、長さが、７μｍ× ４０００個 ÷ １００ ＝ ０．２８ｍｍの範囲を、一度に撮像することができる。
【００１２】
Ｌ字型の架台６０６の水平部の上には、移動手段６０４が設置されている。移動手段６０４は、標本６０１を載せるチルティングテーブル６４２と、このチルティングテーブルを左右および前後方向に水平移動させるリニアモータ６４１とを備えている。リニアモータ６４１は公知の技術であって、帯状に配列した永久磁石の上を、電機子が移動するものであり、高速駆動、高応答性、そして高精度位置決めが可能である。そして、リニアモータ６４１は、後述するようにコンピュータによってリモートコントロールされ、所定の位置に標本６０１を移動させる。
【００１３】
チルティングテーブル６４２は、平面視にて正三角形を構成するように配置した３個の超音波モータ６４２ａと、この超音波モータの垂直の出力軸６４２ｃの先端で３点支持される平板形状のテーブル部６４２ｄと、この超音波モータの相互の位置を固定する固定部材６４２ｂとから構成してある。そして、垂直の出力軸６４２ｃの先端は、テーブル部６４２ｄの裏面上に形成した窪みに当接しており、相互の水平方向位置がずれないようにしている。
【００１４】
超音波モータ６４２ａは公知の技術であって、電圧を加えると変形する圧電セラミックス上に弾性部材を当設し、この圧電セラミックスに超音波領域の電圧をかけて弾性部材に屈曲振動を発生させ、これにより出力軸を回転させるものであり、高い応答性と制御性とを有し、作動音が小さい等の特性を有している。ここで使用する超音波モータ６４２ａは、出力軸６４２ｃがネジ構造になっており、この出力軸が回転して上下に可動する。そしてチルティングテーブル６４２は、コンピュータからの指示によって、標本６０１の傾きと、焦点距離とを調整する。
【００１５】
ランプ部６２６には、ハロゲンランプ（図示せず。）が収納してあり、このハロゲンランプからの光を、ハーフミラーにより、顕微鏡６０２の光軸に沿うように直角に曲げて標本６０１に照射し、この標本からの反射光を増強して、鮮明な撮像を得ている。この落射光源であるランプ部６２６を使用するときは、標本６０１が光の透過性が低い物質のときである。また標本６０１の裏面からも照射できるように透過光源として、外部に設けたハロゲンランプ（図示せず。）からの光を導入する光ファイバー６０７が、Ｌ字型の架台６０６の下部に接続してある。細胞や組織等のように光の透過性が高いものを見るときはこちらからの光源を主光源とすることが多く、本実施例でも標本６０１の裏面から照射させている。
【００１６】
また２次元ＣＣＤセンサ部６２７内には、ある程度２次元的な広がりを撮像可能な２次元ＣＣＤセンサ（図示せず。）を備えている。すなわち細胞検査においては、顕微鏡６０２によって拡大した画像を、直接表示手段に表示して、この表示画面を見ながら悪性細胞が存在する特定の部位や範囲等を確認することが必要になる場合もある。しかるに撮像素子がラインセンサ６３１ａ等のみだった場合、一時に撮像できるライン画像は極めて幅が狭いため、この幅が狭いライン画像の表示画面を見ながら、悪性細胞が存在する特定の部位や範囲を確認することは困難である。一方、ある程度２次元的な広がりを撮像可能な２次元ＣＣＤセンサを備えて、これによる表示画面を見ながら、細胞や組織等の特定の部位や範囲を確認することは容易である。そこで、２次元ＣＣＤセンサを備えることにより、標本６０１内の特定の部位や範囲を容易に確認できるようにしている。
【００１７】
この２次元ＣＣＤセンサは、一般的なＣＣＤカメラに使用されている、一辺が２１μｍの電荷結合素子を、縦横６００ × ６００ ＝ 約３５万個、平面的に配置したものであり、標本６０１の所定の範囲を、ハーフミラーを介して撮像する。
【００１８】
さて端末６０５は、市販用のコンピュータ、いわゆるパソコンを使用するものであって、演算処理部６５１、表示手段６５２、及びライン画像データを記憶する記憶部６５３とから構成される。この演算処理部６５１は、画像処理装置内に設けられ、後述するように、標本６０１の撮像領域の設定、移動手段６０４の移動、この移動手段のエンコーダからフィードバックされた移動量を基にしたラインセンサ６３１ａ等の撮像実行指示、このラインセンサで撮像したライン画像データの取り込み、およびこのライン画像データを合成して撮像領域の全体的な平面画像の作成を行なう。
【００１９】
次に上述した構成部品によって、細胞や組織の画像データ３２ａ〜３２ｃを作成する手順を説明する。図２に示すように、まず検査対象である細胞や組織片を、スライドガラスとカバーガラスとの間に挟んだ標本６０１を、チルティングテーブル６４２のテーブル部６４２ｄの上面にセットし、移動しないようにバキューム手段等によって、この標本をこのテーブル部６４２ｄに吸着等して固定する。次に図７に示すように、標本６０１の検査領域６１１をパソコンの入力手段からの入力により設定する。
【００２０】
ところで検査領域６１１を設定する理由は、後述するようにラインセンサ６３１ａ等で順次撮像するライン画像の撮像の、始点６１１ａと終点６１１ｂとを設定するためである。なお検査領域６１１の設定には、ある程度の２次元的な広がりを有する撮像画像が必要になるため、２次元ＣＣＤセンサからの撮像データを、端末６０５の表示手段６５２に表示させ、その表示画面を見ながら、移動手段６０４をＸＹ方向に移動調整して行う。これにより、対角線上の位置６１１ａ、６１１ｂのＸＹ座標が、移動手段６０４のリニアモータ６４１の移動始点と終点位置に対応する情報として、演算処理部６５１に記憶される。したがって後述するように、ラインセンサ６３１ａ等によって撮像する場合には、演算処理部６５１からの指示によって、リニアモータ６４１を、最初の撮像位置である内側位置６１１ａから、最後の撮像位置である水平方向位置６１１ｂまで順次移動させる。
【００２１】
なお検査領域６１１の設定の際には、標本６０１の焦点距離と、傾きとの調整を同時に行なう。すなわち検査領域６１１を設定する際に、まず始点位置６１１ａにおいて、表示手段６５２に表示された、２次元ＣＣＤセンサからの表示画像を見ながら、標本６０１の表層６０１ａに焦点を合わせ、次にリニアモータ６４１をＸ軸方向に移動させて、検査領域６１１の右端部位置で焦点を合わせる。そしてこの焦点位置のずれから、Ｘ軸方向の傾きを算出して、チルティングテーブル６４２の傾きを調整する。そして次に同様な手段によって、検査領域６１１の右上部位置６１１ｂで焦点を合わせて、Ｙ軸方向の傾きを調整する。
【００２２】
ここで２次元ＣＣＤセンサの焦点位置と、標本６０１の表層６０１ａを撮像するラインセンサ６３１ａの焦点位置とが一致するように構成しておけば、直ちにこの標本の表層６０１ａに、ラインセンサ６３１ａの焦点を合わせることができる。そして、他のラインセンサ６３１ｂ、６３１ｃはラインセンサ６３１ａと同時にそれぞれの焦点深さの位置に焦点が合うように収差補正レンズ６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃが設計されているので、２次元ＣＣＤセンサの焦点を合わせた段階で、３つのラインセンサ全てに焦点が合うこととなる。
【００２３】
次いで、図７、図８を参照しつつ、ラインセンサ６３１ａ等で標本６０１を撮像する手順を説明する。この撮像は、演算処理部６５１に内蔵してあるプログラムによって制御される。演算処理部６５１は先ず最初に、エンコーダによって検査位置ｊ＝０、ｋ＝０を設定し、この検査位置を、座標Ｘ＝０、Ｙ＝０として認識する。そしてこのＸＹ座標（０、０）位置に、リニアモータ６４１によって標本６０１を移動させる。このＸＹ座標（０、０）位置は、図７に示す検査領域６１１の左下隅６１１ａであり、この点が撮像を開始する始点となる。図８では、（ａ）の位置となり、ラインセンサ６３１ａが左下隅６１１ａと重なる位置に配置される。
【００２４】
さて検査領域６１１の左下隅６１１ａ位置に、撮像位置の始点が設定されると、演算処理部６５１は、Ｘ軸に移動量ｄｘを設定し、検査位置（０、０）におけるラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃで撮像したそれぞれのライン画像を、記憶部６５３に記憶すると共に、Ｘ軸方向に一定の速度で、リニアモータ６４１の移動を開始させる。（図８（ａ）〜（ｃ））移動手段６０４の移動量は、エンコーダにより計測されて、演算処理部６５１にそのデータが送られる。そして、移動手段６０４によって検査領域６１１が、Ｘ軸方向にラインセンサ６３１ａ等の１計測幅分だけ移動されたと演算処理部６５１により判断されたときに、２番目の検査位置Ｘ＝１ｄｘ、Ｙ＝０、すなわち座標（１ｄｘ、０）におけるこのラインセンサからのライン画像を記憶部６５３に記憶する。
【００２５】
そして演算処理部６５１は、１ライン画像を記録する毎に、ｋに１を加えていき、リニアモータ６４２が一定の速度でＸ軸方向に移動し、検査位置が図７に示す検査領域６１１の右下隅に至るまで、（図８の（ｄ）〜（ｆ）の動きに相当）Ｘ軸方向長さＬの１列の範囲について、順次ライン画像を記憶部６５３に記憶する。
【００２６】
そして検査領域６１１の最下段、すなわちＹ軸座標＝０の撮像の取り込みが完了すると、演算処理部６５１は、エンコーダにｊ＝１を設定し、検査位置Ｘ＝Ｌ、Ｙ＝１ｄｙ、すなわちＸＹ座標（Ｌ、１ｄｙ）位置に、リニアモータ６４１によって検査位置を移動させる。この位置は、図７に示す検査領域６１１の左下隅６１１ａから、Ｘ軸方向にＬだけ右であって、ラインセンサ６３１ａ等の長さ分だけＹ軸方向に移動した位置である。そして、Ｙ＝１ｄｙの位置において、検査領域６１１の右端から左端まで、順次ライン画像を取り込む。
【００２７】
このようにして、ラインセンサ６３１ａ等の走査方向を、右から左へ、又は左から右へと変更しつつ、ラインセンサ６３１ａ等が新たな撮像範囲に移動した瞬間に、演算処理部６５１は、順次ライン画像を計測座標と共に記憶部６５３に記録する。そして、Ｊ＞ｎまでに達すると、演算処理部６５１は、検査領域６１１の全領域を撮像したと判断し、記録したライン画像を合成して、３つの異なる標本深さの層６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃにおける全検査領域の平面画像データを、それぞれ記憶部６５３に層画像データ３２ａ、３２ｂ、３２ｃとして記憶する。
【００２８】
なお演算処理部６５１は、ラインセンサ６３１ａ等で撮像する際に、上述した検査領域６１１におけるＸＹ座標と、標本深さすなわちＺ軸座標とを、個々の撮像したライン画像データに付加する。すなわち図４に示すように、ラインセンサ６３１ａ、６３１ｂ、６３１ｃで同時に撮像する標本深さが異なる層６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃは、互いにＸ軸方向にラインセンサの素子間分ずれているが、このズレ量は、ラインセンサ６３１ａで撮像されるライン画像を基準とするとラインセンサ６３１ｂで撮像されるライン画像の座標のＸの値はこのズレ量が加算され、Ｘ座標値は１素子間分ずらして付加される。さらにラインセンサ６３１ｃで撮像されるライン画像の座標のＸの値はさらに１素子間分ずらして付加されることになる。そして、層６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃは、互いにＺ軸方向にラインセンサの設けられる高さ分ずれているが、このズレ量は、ラインセンサ６３１ａで撮像されるライン画像を基準とするとラインセンサ６３１ｂで撮像されるライン画像の座標のＺの値はこのズレ量が加算され、Ｚ座標値は１高さ分ずらして付加される。さらにラインセンサ６３１ｃで撮像されるライン画像の座標のＺの値はさらに１高さ分ずらして付加されることになる。このように端末６０５の演算処理部６５１によって、個々のライン画像を撮像する際に、標本６０１の全検査領域６１１における撮像位置のＸＹＺ座標を、このライン画像データに付加される。
【００２９】
また、ラインセンサ６３１ａ〜６３１ｃの撮像の仕方は、上述のように全てのラインセンサを常に撮像状態にしておいてもよいし、標本の端部（図８の（ａ）〜（ｃ）に相当）では、図８（ａ）では、ラインセンサ６３１ｃのみで撮像し、図８（ｂ）では、ラインセンサ６３１ｃと６３１ｂとで撮像し、図８（ｃ）以降では、全てのラインセンサで撮像し、標本の他の端部（図８の（ｄ）〜（ｆ）に相当）では、図８（ｄ）までは全てのラインセンサで撮像しており、図８（ｅ）では、ラインセンサ６３１ｂと６３１ａとで撮像し、図８（ｆ）では、ラインセンサ６３１ａのみで撮像するように、演算処理部６５１により制御して撮像してもよい。つまり、このように標本の存在しない位置を撮像することになるラインセンサでは撮像しないように制御すれば、画像データから標本の存在しない場所の撮像データをなくすことができるようになる。
【００３０】
次にこの全検査領域の画像データ３２ａ〜３２ｃを表示手段６５２に表示させる方法を説明する。端末６０５に表示すべき層画像例えば３２ａを選択する。端末６０５の演算処理部６５１は、選択された層画像３２ａの全領域のサムネイル（縮小画像）を表示手段６５２に表示する。そして、サムネイル上に縮小ではない画像を表示すべき所望の平面領域を指定されると、演算処理部６５１は、記憶部６５３に記憶されている画像データから層画像データ３２ａを選択し、そこから指定された平面領域に相当する画像データを抽出する。そして、他の層画像データ３２ｂ、３２ｃからも指定された平面領域に対応した位置の平面領域に相当する画像データを演算処理部６５１は抽出する。そして、この各層画像データ３２ａ〜３２ｃから抽出された各平面領域の画像データをひとまとまりのものとして演算処理部６５１は画像処理装置内にある画像保存メモリに記憶する。その後、演算処理部６５１は、表示手段６５２に選択された層画像３２ａの指定された平面領域の画像を表示させる。
【００３１】
このように、演算処理部６５１は、表示手段６５２に表示された平面領域の各層画像データを抽出して画像保存メモリに別に記憶しているので、作業者が表示されている層画像を見て、焦点が合ってなくぼんやりと写っている部分に注目したく、この表示されている層画像とは違う位置に焦点が合った標本深さの他の層画像を見たくなったときに、この画像保存メモリに別に記憶してある画像データを使って時間をかけずに他の層画像を表示装置６５２に表示させることができる。このため、作業者は、端末６０５のみを使用してあたかも顕微鏡６０２の接眼レンズ６２３を覗きながら、３つの焦点位置の標本深さを観察しているかのように、表示手段６５２に指定した任意の平面領域の画像を表示することができる。つまり、抽出した平面領域に対応する各層画像データを別に演算処理部６５１が記憶することにより、端末６０５のみで、仮想的に顕微鏡で見た視野を再現することができることになる。
【００３２】
なお、図４に示すように、ラインセンサ６３１ａ等毎にそれぞれ収差補正レンズ６２２ａ等を設ける場合に限らず、図５に示すように、複数（実施例では３つ）の曲率半径を持つ収差補正レンズ７２２によって、標本深さの異なる層７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃを、ラインセンサ７３１ａ、７３１ｂ、７３１ｃに結像させてもよい。またラインセンサ６３１ａ等の構成は、ＣＣＤを１個づつ４０００個配列する場合に限らず、数個ずつを更に長く配列してもよい。また、ラインセンサ６３１ａ等を構成する各々のＣＣＤのサイズは、小さい方が解像度の良い画像を撮像できるが、大きいサイズのＣＣＤを使用する場合には、撮像の拡大率を大きくすれば、解像度の良い画像を撮像することができる。
【００３３】
また標本６０１の焦点位置や傾き調整は、上述した手動ではなく、レーザ投光 手段を有する合焦手段を顕微鏡６０２に組み込み、コンピュータからの指示に基づいてチルティングテーブル６４２を移動させることによって、自動化することも容易にできる。さらに、ラインセンサ６３１ａ等の数は、上述したような３個に限らず、２個でもあるいは４個以上にすることも可能であり、それぞれの数に相当する標本深さの検査領域を同時に撮像することができる。
【００３４】
さて次に、細胞検査システムについて説明する。まず演算処理部６５１は、それぞれ記憶部６５３に記憶した、３つの標本深さの層６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃにおける全検査領域の画像データ３２ａ〜３２ｃを、画像作成部門３の記憶部６５３に記憶すると共に、大容量記録媒体であるＤＶＤに記録する。そして、このＤＶＤは、検査部門４と、診断部門５に送付され、それぞれ端末４１、５１を介して記憶部４２、５２に記憶される。これにより、検査対象となる細胞や組織について、標本深さの異なる層６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃにおける全検査領域の同一画像データ４２ａ〜４２ｃ、５２ａ〜５２ｃが、検査部門４と診断部門５の端末４１、５１にも、存在することとなる。
【００３５】
ここで各部門毎に記憶部６５３，４２，５２を備え、細胞や組織の全撮像領域の画像データを記録させた理由は、この画像データが、標本毎に１Ｇバイト程度またはそれ以上の膨大な容量となるためである。すなわち、この画像データを１つの共通サーバ等に記録しておき、各部門の端末から、データ伝送媒体を利用してアクセスやダウンロード等させるシステムも考えられるが、画像のデータ容量が大きすぎるため、現在の伝送速度では、送受信に時間が掛かりすぎて実用に適さないからである。
【００３６】
そこでまず検査部門４では、記憶部４２に記憶した画像データ４２ａ〜４２ｃから、細胞や組織の３つの層の中から所望の層の所定の平面領域の画像を端末４１に表示させ、悪性細胞や悪性を考慮すべき細胞の有無を検査する。画像データ４２ａ〜４２ｃは端末４１の第１の画像表示手段としての表示手段４１ａで表示可能な面積よりも広い面積の画像データであるため、端末４１で表示させるには、所望の層の画像データから表示させる所定の平面領域を指定することになる。
【００３７】
そして悪性細胞や悪性を考慮すべき細胞があれば、その範囲を表示画面上で特定する。この特定方法としては、表示画面上で、その細胞が見られる範囲を、枠線や色分けで区分するもの、表示画像中に矢印や記号やコメントを挿入するものが準備されている。
【００３８】
複数の部門で同時に検査等をする場合はまず、検査部門４と診断部門５と画像作成部門３との間を電話回線等の公衆回線やインターネット専用回線等のデータ伝送媒体により通信可能状態とする。検査部門４の作業者が端末４１を操作し、端末４１に表示すべき層画像例えば４２ａを選択する。端末４１は、選択された層画像を指定する標本深さ情報を第１条件として設定する。そして、端末４１は設定された層画像４２ａの全体のサムネイル（縮小画像）を表示手段４１ａに表示する。
【００３９】
作業者はそこから縮小ではない画像を表示すべき所望の平面領域を選択する。端末４１は、この選択された平面領域を指定する座標情報等を第２条件として設定する。そして、端末４１の演算処理部は、他の層画像データ４２ｂ、４２ｃからも指定された平面領域に対応した位置の平面領域に相当する画像データを抽出する。そして、この各層画像データ４２ａ〜４２ｃから抽出された各平面領域の画像データをひとまとまりのものとして演算処理部は画像処理装置内にある画像保存メモリに記憶する。その後、端末４１は、第１条件と第２条件とを用い記憶部４２に記憶されている画像データから層画像データ４２ａを選択し、そこから選択された平面領域に相当する画像データを抽出し、表示手段４１ａに選択された平面領域の画像を表示させる。第１条件や第２条件は選択された平面領域の層画像データと違い、非常に小さなデータ量であるため、データ伝送媒体により送受信しても通信に時間がかかることはない。
【００４０】
同時に端末４１は、送信手段によりデータ伝送媒体を介して画像作成部門３と診断部門５との端末６０５、５１に第１条件および第２条件を送信する。端末６０５、５１は、受信した第１条件および第２条件とを用い記憶部６５３、５２に記憶されている対応画像データから層画像データ３２ａ、５２ａを選択し、そこから選択された平面領域に相当する画像データを抽出し、第２の画像表示手段としての表示手段６５２，５１ａに端末４１に表示した画像に対応した対応画像を表示させる。もちろんこのとき、端末６０５、５１も端末４１と同様に、端末６０５、５１の各演算処理部は、他の層画像データ３２ｂ、３２ｃ又は５２ｂ、５２ｃから指定された平面領域に対応した位置の平面領域に相当する画像データを抽出する。そして、この各層画像データ３２ａ〜３２ｃ又は５２ａ〜５２ｃから抽出された各平面領域の画像データをひとまとまりのものとして各演算処理部は画像処理装置内にある画像保存メモリに記憶している。
【００４１】
以上により、第１条件と第２条件の２つの条件をデータ伝送媒体により送受信するだけで、検査部門４の端末４１と画像作成部門３の端末６０５および診断部門５の端末５１には同じ画像が表示されることとなる。
【００４２】
そして、検査部門４の作業者が端末４１に表示されている画像上に、マウスやキーボード等の入力装置から枠線や色分けで区分したり、表示画像中に矢印や記号やコメントを挿入する指標を表示すると、端末４１は、その指標の種類や座標等を表す情報を第３条件として設定する。この第３条件も第１，２条件と同様に選択された平面領域の層画像データに比べるとデータ量が少なく通信に時間がかかることはない。そして同時に端末４１は、送信手段によりデータ伝送媒体を介して画像作成部門３の端末６０５と診断部門５の端末５１とに第３条件を送信する。端末６０５、５１は、受信した第３条件を用い指標を表示手段６５２，５１ａに表示する。このため、端末６０５、５１の表示手段６５２，５１ａにも端末４１に表示される指標に対応した指標が表示される。
【００４３】
このため、検査部門４と画像作成部門３と診断部門５とがデータ伝送媒体を介して第１〜３条件という少ないデータ量を送受信するのみで、広大な撮像領域を持つ画像の中の同じ平面領域を見ながら検討することが可能となり、例えば診断部門５では、悪性細胞を探す手間を必要としない。また、検査部門４で特定された悪性細胞や悪性を考慮すべき細胞以外においても、診断部門５で別に悪性を考慮すべき細胞を発見したり、さらに高倍率の撮像データ等が必要な場合には、診断部門５の作業者が端末５１の表示画面上でその位置を特定したり、撮像条件の指示を付記すれば、すでに上記端末４１で説明したことと同様に端末５１がデータ伝送媒体を介して、第１〜３条件を検査部門４と画像作成部門３の端末６０５、４１に送信し、その特定範囲や撮像条件等が直ちに表示され、その表示された指示に従って、迅速かつ的確に処理を行うことが可能になる。
【００４４】
そして、例えば検査部門４の作業者が、現在表示されている画像の焦点が合っている部分のみでは、悪性細胞か判断がつかず、焦点が合っていない焦点ぼけしている部分を焦点の合っている別の標本深さの層画像で見たい場合、作業者が焦点の合っている別の標本深さの層の画像を端末４１に指定すると、端末４１の演算処理部は、表示している平面領域に対応する別の層画像データを画像保存メモリに記憶しているので、第１条件を変更するだけで全撮像領域から新たに対応する平面領域を抽出する必要なしにすぐに別な層画像を表示することができる。つまり、作業者が、現在表示されている層画像４２ａから４２ｂに表示を切り換えたい場合、例えば作業者が層画像４２ｂを選択すると、端末４１は、選択された層画像を指定する標本深さ情報を第１条件として再設定し、表示手段４１ａに画像保存メモリの抽出された層画像４２ｂを表示する。そして、端末４１が他の端末６０５、５１に変更した第１条件のみを送信するだけで、他の端末にも端末４１と同じ変更された層画像が画像保存メモリから抽出され直ちに表示されることになる。
【００４５】
上記実施例では、３部門で同時に同じ画像を見て検討をしていたが、これに限らず、２部門のみや４部門以上で同様に同じ画像を見ながら検討をしてもよい。このように、データ伝送媒体を介して、情報や意見の交換を行うことができるので、あたかも各部門が一堂に会したように、極めて的確な標本検査を効率的に行うことが可能になる。また本発明は、単に細胞や組織に限らず、血液やバクテリア等の標本検査にも利用できる。また、上記実施例では、各層の抽出画像を択一的に表示手段６５２に表示する構成としたが、これに限らず、各層の抽出画像の複数の組み合わせを同時的に表示手段６５２に表示するようにしてもよい。例えば、抽出された２つ以上の標本深さの画像を重畳して表示してもよく、また、抽出された２つ以上の画像を並列的に表示手段６５２に表示させてもよい。この場合、平面領域を画面の大きさの半分以下にすれば、２つ以上の画像を並列的に表示手段に表示させることができる。このようにすると、表示手段６５２に２つ以上の画像を表示するので、立体的に認識しやすくなり検査がよりしやすくなる。また、顕微鏡装置のラインセンサも３本に限らず、１本でもそれ以上でもよい。
【００４６】
【発明の効果】
標本深さの異なる複数の層画像データを迅速に表示手段に表示させることができる。また、複数の画像を並列的に又は重畳して表示すれば、立体的に認識しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】検査システムの全体構成図である。
【図２】顕微鏡装置の構成である。
【図３】顕微鏡装置の他の構成図である。
【図４】光学レンズの構成図である。
【図５】光学レンズの他の構成図である。
【図６】ラインセンサと収差補正レンズの拡大正面図である。
【図７】ライン画像の撮像手順の説明図である。
【図８】ラインセンサの撮像に関する説明である。
【符号の説明】
６０１ 標本
６０２ 顕微鏡
６３１ ラインセンサ（電子撮像装置）
６５１ 演算処理部（画像処理装置）
６５２ 表示手段
６５３ 記憶部
Claims (5)
- 標本深さが異なる複数の層の画像データを表示して、立体的に細胞や組織等を検査する標本検査において、
標本の検査領域において、複数のラインセンサを介して標本深さが異なる複数の層毎のライン画像を同時に撮像する工程と、
上記ライン画像を合成して上記検査領域の全体について上記層毎の標本画像データを生成し記録する工程と、
上記各標本画像データから抽出すべき平面領域を指定する工程と、
上記指定された平面領域の上記層毎の画像データを、上記検査領域の全体についての層毎の標本画像データから抽出し、ひとまとまりのものとして記憶する工程と、
上記ひとまとまりのものとして記憶された平面領域の層毎の画像データ
から、この平面領域の選択した層の画像を抽出して表示手段に表示する工程と
を含む標本画像データ処理方法。 - 請求項１において、上記標本は細胞診用標本である標本画像データ処理方法。
- 標本深さが異なる複数の層の画像データを表示して、立体的に細胞や組織等を検査する標本検査システムであって、
標本の検査領域において、複数のラインセンサを介して標本深さが異なる複数の層毎のライン画像を同時に撮像する手段と、
上記ライン画像を合成して上記検査領域の全体について上記層毎の標本画像データを生成し記録する手段と、
上記各標本画像データから抽出すべき平面領域を指定する手段と、
上記指定された平面領域の上記層毎の画像データを、上記検査領域の全体についての層毎の標本画像データから抽出し、ひとまとまりのものとして記憶する手段と、
上記ひとまとまりのものとして記憶された平面領域の層毎の画像データに基づいて、この平面領域の層毎の画像を択一的に又はその複数の組み合わせを同時的に表示手段に表示させる画像処理装置と
を含む標本検査システム。 - 請求項３において、上記標本が細胞診用標本である標本検査システム。
- 請求項３または４において、上記平面領域の層毎の画像を表示するときは選択された複数の抽出画像を並列的に又は重畳して表示可能としてある標本検査システム。
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