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JP5487534B2 - Image analysis method and fluorescence detection apparatus - Google Patents
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JP5487534B2 - Image analysis method and fluorescence detection apparatus - Google Patents

Image analysis method and fluorescence detection apparatus

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JP5487534B2 JP2007112177A JP2007112177A JP5487534B2 JP 5487534 B2 JP5487534 B2 JP 5487534B2 JP 2007112177 A JP2007112177 A JP 2007112177A JP 2007112177 A JP2007112177 A JP 2007112177A JP 5487534 B2 JP5487534 B2 JP 5487534B2
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Description

本発明は、標本からの蛍光量をより正確に検出するための画像解析方法と、蛍光検出装置に関する。   The present invention relates to an image analysis method for detecting the amount of fluorescence from a specimen more accurately and a fluorescence detection apparatus.

従来、微少な蛍光を検出する装置では、ウェルプレートリーダーに代表される、ウェル内の蛍光量を一括で測定するハイスループットスクリーニング(以後、HTSと略記する)装置が主流であった。HTSは、高速に検査することを目的としており、目標のたんぱく質から発現した蛍光の総量を取得するのみで、単一細胞レベルで見たとき細胞の異常部位での発現や過剰な発現等の異常な発現を含んだ蛍光量を検出しているに過ぎなかった(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−14035号公報
Conventionally, a high-throughput screening (hereinafter abbreviated as HTS) apparatus that collectively measures the amount of fluorescence in a well, typified by a well plate reader, has been the mainstream among apparatuses that detect minute fluorescence. The purpose of HTS is to test at high speed, and only obtain the total amount of fluorescence expressed from the target protein. When viewed at the single cell level, abnormalities such as expression at abnormal sites and excessive expression of cells Only the amount of fluorescence including proper expression was detected (see, for example, Patent Document 1).
JP 2000-14035 A

従来の、HTSは蛍光タンパク質の総発現量、または発現の状態をとらえるものであり、正常な蛍光発現か異常な蛍光発現かの判断をしていないため正常に発現した蛍光タンパク質のみの情報を得ていないと言う課題がある。   Conventional HTS captures the total expression level or the state of expression of fluorescent proteins and does not determine whether normal fluorescent expression or abnormal fluorescent expression, so only information on normally expressed fluorescent proteins is obtained. There is a problem that says not.

上記課題を解決するため、本発明は、
検出器で標本の標本画像と蛍光画像とを連続して取得し、前記蛍光画像から所定の蛍光たんぱく質を導入された前記標本の細胞単位における正常な蛍光発現量の上限値である閾値輝度値未満の蛍光を発現している前記細胞単位の第1領域を抽出し、
前記第1領域の各細胞単位内で蛍光発現面積と蛍光非発現面積の比が所定の範囲内にある第2領域を抽出し、前記標本画像における前記第2領域内の各細胞のテクスチャ特徴量が所定の範囲内にある前記蛍光画像の第3領域を抽出することを特徴とする画像解析方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A specimen image and a fluorescence image of the specimen are continuously acquired by a detector, and less than a threshold luminance value which is an upper limit value of a normal fluorescence expression amount in a cell unit of the specimen into which a predetermined fluorescent protein is introduced from the fluorescence image the extracts a first area of the cell units expressing the fluorescence,
A second region in which the ratio of the fluorescence expression area to the fluorescence non-expression area is within a predetermined range in each cell unit of the first region is extracted, and the texture feature amount of each cell in the second region in the sample image An image analysis method is provided that extracts a third region of the fluorescent image within a predetermined range .

また、本発明は、検出器で標本の標本画像と蛍光画像とを連続して取得し、前記蛍光画像から所定の蛍光たんぱく質を導入された前記標本の細胞単位における正常な蛍光発現量の上限値である閾値輝度値未満の蛍光を発現している前記細胞単位の第1領域を抽出し、In addition, the present invention continuously obtains a specimen image and a fluorescence image of a specimen with a detector, and an upper limit value of a normal fluorescence expression amount in a cell unit of the specimen into which a predetermined fluorescent protein is introduced from the fluorescence image Extracting a first region of the cell unit expressing fluorescence below a threshold luminance value of
前記標本画像の細胞のうち前記第1領域を内包する細胞のみを抽出し、各細胞単位内で蛍光発現面積と蛍光非発現面積の比が所定の範囲内にある前記蛍光画像の第2領域を抽出することを特徴とする画像解析方法を提供する。Extract only the cells that contain the first region from the cells of the specimen image, and select the second region of the fluorescence image in which the ratio of the fluorescence expression area to the fluorescence non-expression area is within a predetermined range within each cell unit. Provided is an image analysis method characterized by extracting.

また、本発明は、前記画像解析方法を有する蛍光検出装置を提供することができる。   In addition, the present invention can provide a fluorescence detection apparatus having the image analysis method.

また、本発明は、
標本の標本画像と蛍光画像とを連続して取得する空間分解能を有する検出手段と、
前記蛍光画像から蛍光の閾値輝度値を設定する閾値設定手段と、
前記蛍光画像から前記閾値輝度値未満の蛍光を発現している細胞単位の第1領域を抽出する第1領域抽出手段と、
前記第1領域内の各細胞単位内で蛍光発現面積と蛍光非発現面積の比が所定の範囲内にある第2領域を抽出する第2領域抽出手段と、
前記標本画像における前記第2領域内の各細胞のテクスチャ特徴量が所定の範囲内にある第3領域を抽出する第3領域抽出手段と、
前記第3領域に対応する前記蛍光画像から蛍光発現量を計測する計測手段とを有し、
前記閾値輝度値は、所定の蛍光たんぱく質を導入された前記標本の前記細胞単位における正常な蛍光発現量の上限値であることを特徴とする蛍光検出装置を提供する。
また、本発明は、
標本の標本画像と蛍光画像とを連続して取得する空間分解能を有する検出手段と、
前記蛍光画像から蛍光の閾値輝度値を設定する閾値設定手段と、
前記蛍光画像から前記閾値輝度値未満の蛍光を発現している細胞単位の第1領域を抽出する第1領域抽出手段と、
前記標本画像における前記第1領域を内包する細胞のみを抽出し、前記第1領域内の各細胞単位内で蛍光発現面積と蛍光非発現面積の比が所定の範囲内にある第2領域を抽出する第2領域抽出手段と、
前記第2領域に対応する前記蛍光画像から蛍光発現量を計測する計測手段とを有し、
前記閾値輝度値は、所定の蛍光たんぱく質を導入された前記標本の前記細胞単位における正常な蛍光発現量の上限値であることを特徴とする蛍光検出装置を提供する。
The present invention also provides:
Detection means having a spatial resolution for continuously acquiring a specimen image and a fluorescence image of the specimen;
Threshold setting means for setting a threshold luminance value of fluorescence from the fluorescence image;
A first region extracting means for extracting a first region of a cell unit expressing fluorescence less than the threshold luminance value from the fluorescence image;
A second region extracting means for extracting a second region in which the ratio of the fluorescence expression area and the fluorescence non-expression area is within a predetermined range within each cell unit in the first region;
A third region extracting means for extracting a third region in which the texture feature amount of each cell in the second region in the sample image is within a predetermined range;
Measuring means for measuring the fluorescence expression amount from the fluorescence image corresponding to the third region ,
The threshold luminance value is an upper limit value of a normal fluorescence expression amount in the cell unit of the specimen into which a predetermined fluorescent protein is introduced.
The present invention also provides:
Detection means having a spatial resolution for continuously acquiring a specimen image and a fluorescence image of the specimen;
Threshold setting means for setting a threshold luminance value of fluorescence from the fluorescence image;
A first region extracting means for extracting a first region of a cell unit expressing fluorescence less than the threshold luminance value from the fluorescence image;
Only cells that contain the first region in the specimen image are extracted, and a second region in which the ratio of the fluorescence expression area to the fluorescence non-expression area is within a predetermined range in each cell unit in the first region is extracted. Second region extracting means for performing,
Measuring means for measuring the fluorescence expression amount from the fluorescence image corresponding to the second region,
The threshold luminance value is an upper limit value of a normal fluorescence expression amount in the cell unit of the specimen into which a predetermined fluorescent protein is introduced.

本発明によれば、正常な発現を示した蛍光タンパク質のみを抽出し、正確な導入効率を取得可能な蛍光検出装置を提供することができる。また、これに用いる画像解析方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fluorescence detection apparatus which can extract only the fluorescent protein which showed normal expression, and can acquire exact introduction efficiency can be provided. Moreover, the image analysis method used for this can be provided.

以下、本発明の実施の形態にかかる蛍光検出装置と、これに用いられる画像解析方法について図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, a fluorescence detection apparatus according to an embodiment of the present invention and an image analysis method used therefor will be described with reference to the drawings.

図1は、実施の形態にかかる蛍光検出装置の概略構成を示す。なお、実施の形態にかかる蛍光検出装置は、後述する第1、第2実施の形態の画像解析方法において共通である。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a fluorescence detection apparatus according to an embodiment. The fluorescence detection apparatus according to the embodiment is common in the image analysis methods of the first and second embodiments described later.

図1において、細胞が入れられたウェルプレート等の標本2が面内に移動可能なステージ3上に載置されている。標本2の上方(紙面上方)には、標本2の位相差画像を取得するための透過照明光学系4が配置されている。透過照明光学系4で照明されて標本2から射出した光は、標本2の下方(紙面下方)に配置された対物レンズ5で集光され、位相差フィルタ13を介してフィルタターレット6に入射、透過した後、結像レンズ7でCCD等の撮像装置8に結像される。なお、このとき、フィルタターレット6に配置されている後述する蛍光キューブ6a等は光路中から外されている。   In FIG. 1, a specimen 2 such as a well plate in which cells are placed is placed on a stage 3 that can move in a plane. A transmission illumination optical system 4 for obtaining a phase difference image of the sample 2 is disposed above the sample 2 (above the paper surface). The light emitted from the specimen 2 after being illuminated by the transmission illumination optical system 4 is collected by the objective lens 5 disposed below the specimen 2 (below the paper surface), and incident on the filter turret 6 via the phase difference filter 13. After passing through, the image is formed on the imaging device 8 such as a CCD by the imaging lens 7. At this time, fluorescent cubes 6a and the like, which will be described later, disposed on the filter turret 6 are removed from the optical path.

結像された標本2の位相差像は撮像装置8で撮像され制御装置9の画像処理回路10で処理され標本2の位相差画像として不図示のメモリに記憶されると共に、制御装置9に接続された表示装置11に表示される。なお、制御装置9はパーソナルコンピュータ(PC)などが使用され、表示装置11にはPCのモニタなどが使用される。   The formed phase difference image of the sample 2 is picked up by the image pickup device 8, processed by the image processing circuit 10 of the control device 9, stored as a phase difference image of the sample 2 in a memory (not shown), and connected to the control device 9. Displayed on the display device 11. The control device 9 is a personal computer (PC) or the like, and the display device 11 is a PC monitor or the like.

標本2の位相差画像を取得した後、標本2への照明光を蛍光観察用の励起照明光学系12に切換えるため不図示のシャッタ等が開放される。このとき透過照明光学系4からの照明光は、内蔵された不図示のシャッタ等により照明光が遮断され標本2に照射されることがないように制御装置9で制御される。また、位相差フィルタ13も光路外に移動される。   After acquiring the phase difference image of the sample 2, a shutter or the like (not shown) is opened to switch the illumination light to the sample 2 to the excitation illumination optical system 12 for fluorescence observation. At this time, the illumination light from the transmission illumination optical system 4 is controlled by the control device 9 so that the illumination light is blocked by a built-in shutter (not shown) and the sample 2 is not irradiated. The phase difference filter 13 is also moved out of the optical path.

励起照明光学系12は、波長の異なる複数の光源12a、12b、12cを有し、光源12a〜12cより射出した光は、複数のダイクロイックミラー12dやハーフミラー12eで反射、透過されフィルタターレット6に入射する。なお、光源12a〜12cにはレーザやLED等の光源が用いられる。   The excitation illumination optical system 12 includes a plurality of light sources 12 a, 12 b, and 12 c having different wavelengths, and light emitted from the light sources 12 a to 12 c is reflected and transmitted by the plurality of dichroic mirrors 12 d and half mirrors 12 e to the filter turret 6. Incident. In addition, light sources, such as a laser and LED, are used for the light sources 12a-12c.

蛍光観察時、フィルタターレット6には所定の波長を反射するダイクロイックミラー6dと所定の蛍光を透過するエミッションフィルタ6eを内蔵する蛍光キューブ6aが光路に挿入されている。   At the time of fluorescence observation, the filter turret 6 includes a dichroic mirror 6d that reflects a predetermined wavelength and a fluorescent cube 6a that includes an emission filter 6e that transmits predetermined fluorescence.

励起照明光学系12からの励起光は、蛍光キューブ6a中のダイクロイックミラー6dで対物レンズ5方向に反射され、対物レンズ5で標本2に集光される。標本2で発現した蛍光は、対物レンズ2で集光されて蛍光キューブ6aに入射し、蛍光キューブ6a内のダイクロイックミラー6dとエミッションフィルタ6eを透過して結像レンズ7で撮像装置8に結像される。結像された標本2の蛍光像は撮像装置8で撮像され制御装置9の画像処理回路10で処理され標本2の蛍光画像として不図示のメモリに記憶されると共に、制御装置9に接続された表示装置11に表示される。   Excitation light from the excitation illumination optical system 12 is reflected in the direction of the objective lens 5 by the dichroic mirror 6d in the fluorescent cube 6a, and is condensed on the sample 2 by the objective lens 5. The fluorescence expressed in the specimen 2 is collected by the objective lens 2 and enters the fluorescent cube 6a, passes through the dichroic mirror 6d and the emission filter 6e in the fluorescent cube 6a, and forms an image on the imaging device 8 by the imaging lens 7. Is done. The formed fluorescent image of the specimen 2 is picked up by the image pickup device 8, processed by the image processing circuit 10 of the control device 9, stored as a fluorescent image of the sample 2 in a memory (not shown), and connected to the control device 9. It is displayed on the display device 11.

取得された位相差画像(以後、標本画像と記す)と蛍光画像とを用いて制御装置9により後述する手順に基づき正常な蛍光を発現している部位を画像解析方法により抽出し、抽出された領域の蛍光画像から蛍光発現量を計測する。このようにして、蛍光測定装置1が構成されている。   Using the acquired phase difference image (hereinafter referred to as a specimen image) and a fluorescence image, the control device 9 extracts a portion expressing normal fluorescence by an image analysis method based on a procedure described later, and is extracted. The fluorescence expression level is measured from the fluorescence image of the region. In this way, the fluorescence measuring device 1 is configured.

また、透過照明による標本画像と励起光照明による蛍光画像の取得は、標本2の細胞移動が無視できる程度の時間間隔で連続的に実行される。   Moreover, the acquisition of the specimen image by transmitted illumination and the fluorescence image by excitation light illumination is continuously performed at time intervals that allow cell movement of the specimen 2 to be ignored.

なお、標本画像と蛍光画像とはいずれが先に取得されても良いが、以下の説明では、蛍光画像を先に取得し、続いて標本画像を取得して画像解析し、蛍光発現量を計測する場合について説明する。   Note that either the sample image or the fluorescence image may be acquired first, but in the following description, the fluorescence image is acquired first, then the sample image is acquired and image analysis is performed, and the fluorescence expression level is measured. The case where it does is demonstrated.

以下、標本2中で正常な蛍光を発現している細胞部位を抽出する画像解析方法について図2から図8を参照しつつ説明する。画像解析は制御装置9及び画像処理回路10等で実行される。   Hereinafter, an image analysis method for extracting a cell portion expressing normal fluorescence in the specimen 2 will be described with reference to FIGS. The image analysis is executed by the control device 9 and the image processing circuit 10.

図2は、実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローを示す。図3は、実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローにおける細胞からの蛍光発現量の時間推移示すグラフを、図4は、実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローにおける細胞からの蛍光の蛍光強度と発現頻度示すグラフを、図5は、実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローにおける細胞からの蛍光に対して蛍光輝度閾値Lcでマスクをかけた時を、図6は、実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローにおける細胞画像において細胞面積でマスクをかけた時を、図7は、実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローにおける細胞内のテクスチャ特徴量を用いた場合を、図8は、実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローにおける手順で抽出された蛍光発現量を測定すべき細胞をそれぞれ模式的に示す図である。   FIG. 2 shows an analysis flow of the image analysis method according to the embodiment. FIG. 3 is a graph showing the temporal transition of the amount of fluorescence expression from the cells in the analysis flow of the image analysis method according to the embodiment. FIG. 4 is a graph of the fluorescence from the cells in the analysis flow of the image analysis method according to the embodiment. FIG. 5 is a graph showing the fluorescence intensity and the expression frequency. FIG. 5 shows a case where the fluorescence from the cell is masked with the fluorescence luminance threshold Lc in the analysis flow of the image analysis method according to the embodiment. FIG. 7 shows the case where the texture feature amount in the cell is used in the analysis flow of the image analysis method according to the embodiment, when the cell area is masked by the cell area in the analysis flow of the image analysis method according to the embodiment. FIG. 8 is a diagram schematically showing each cell whose fluorescence expression level extracted in the procedure in the analysis flow of the image analysis method according to the embodiment is to be measured.

通常、正常な蛍光発現を示した細胞は、蛍光たんぱく質の導入量が過度でなく、発現が特定の部位に留まっていると言う特徴を有する。そのため、正常な発現をしている蛍光たんぱく質は、蛍光輝度値と空間配置と言う少なくとも二つの情報を用いて抽出することでより精度が向上する。蛍光たんぱく質の導入量が過度になると蛍光画像の輝度値が大きくなるため、この特性を生かし輝度値が予め設定した輝度上限値を超えた細胞を抽出対象から除外することで正常な蛍光発現量を計測することが可能になる。   Usually, cells that show normal fluorescent expression have the feature that the amount of fluorescent protein introduced is not excessive and the expression remains at a specific site. Therefore, the accuracy is improved by extracting the fluorescent protein that is normally expressed using at least two pieces of information, that is, the fluorescence luminance value and the spatial arrangement. If the amount of fluorescent protein introduced becomes excessive, the luminance value of the fluorescent image will increase, so taking advantage of this property to exclude cells whose luminance value exceeds the preset luminance upper limit from the extraction target, the normal amount of fluorescence expression can be reduced. It becomes possible to measure.

また、蛍光の正常発現は特定の部位に留まるため、細胞内で占める面積が決まっている。ある倍率で細胞を観察した場合、核の典型的な面積、細胞質の典型的な面積が存在しているため、目標としているタンパク質が発現すべき部位の面積から著しく外れる部位を除外することで正常部位に発現している信頼度を与えることができる。目標としているタンパク質が発現する部位のみを抽出するため、細胞の形状や構造などの詳細な空間情報を得る必要は無く、一つの視野内に多数の細胞を含む場合の計測が可能になる。また、多数の細胞を一つの観察視野内に入れられるため、一つの画面から画像解析を繰返し行い、計測された蛍光発現量の再評価を繰返し行うことが可能になる。   Moreover, since the normal expression of fluorescence remains at a specific site, the area occupied in the cell is determined. When cells are observed at a certain magnification, there is a typical area of the nucleus and a typical area of the cytoplasm, so it is normal to exclude areas that deviate significantly from the area where the target protein should be expressed The reliability expressed in the site can be given. Since only the site where the target protein is expressed is extracted, it is not necessary to obtain detailed spatial information such as the shape and structure of the cells, and measurement is possible when a large number of cells are included in one field of view. In addition, since a large number of cells can be put in one observation field of view, it is possible to repeatedly perform image analysis from one screen and re-evaluate the measured fluorescence expression level.

以下、図2を参照しつつ解析フローをステップ毎に説明する。   Hereinafter, the analysis flow will be described step by step with reference to FIG.

(ステップS1)蛍光画像取得
上述の蛍光検出装置1の動作説明にしたがって蛍光画像を取得しメモリに保存する。
(Step S1) Fluorescence image acquisition According to the operation description of the fluorescence detection apparatus 1 described above, a fluorescence image is acquired and stored in a memory.

(ステップS2)レスポンス補正
蛍光画像から得られる輝度情報は、細胞の蛍光量とは別に照明ムラや検出感度ムラなどを含んでいるため、取得した蛍光画像に対してレスポンス補正を行い、レスポンス補正後の蛍光画像をメモリに保存する。ここで、レスポンス補正とは、細胞からの蛍光量を正確に算出するために、蛍光画像から上記の装置由来のムラを補正する処理を行うことである。例えば、均一な照明光で照らした時に均一に光る蛍光板などを本装置で予め観察し、装置由来の照明ムラや検出感度ムラなどの校正値を取得しておき、校正値を蛍光画像輝度値にに作用させて装置由来のムラを除去する。
(Step S2) Response Correction Since the luminance information obtained from the fluorescence image includes illumination unevenness and detection sensitivity unevenness in addition to the fluorescence amount of the cells, response correction is performed on the acquired fluorescence image, and the response correction is performed. The fluorescence image of is stored in memory. Here, the response correction is to perform a process of correcting the unevenness derived from the apparatus from the fluorescence image in order to accurately calculate the amount of fluorescence from the cells. For example, a fluorescent screen that shines uniformly when illuminated with uniform illumination light is observed with this device in advance, and calibration values such as illumination unevenness and detection sensitivity unevenness derived from the device are acquired, and the calibration value is converted to a fluorescence image luminance value. To remove unevenness derived from the apparatus.

(ステップS3)標本画像(位相差画像)取得
同様に上述の説明にしたがって蛍光検出装置1で標本画像を取得しメモリに保存する。
(Step S3) Obtaining Sample Image (Phase Difference Image) Similarly, the fluorescence detection device 1 obtains the sample image and stores it in the memory according to the above description.

(ステップS4)輝度補正
標本画像を所定の画像にするために輝度補正を行い、輝度補正後の標本画像をメモリに保存する。ここで輝度補正とは、上記レスポンス補正とは異なり、画面全体に亘って見た目の輝度を揃える処理を行うことを言う。例えば、輝度ムラが局所的に生じていないとすると、簡易的には暈した画像との差分を取ることで全体的な輝度ムラが補正できるため、各画像についてリアルタイムで補正することができる。但し、レスポンス補正は絶対値と対応が取れるのに対し、輝度補正では各画像の広域(暈したサイズ)の平均輝度からの絶対値を算出していることになる。
(Step S4) Luminance Correction Luminance correction is performed to make the sample image a predetermined image, and the sample image after the luminance correction is stored in the memory. Here, the luminance correction is different from the response correction described above, and refers to performing a process of aligning the apparent luminance over the entire screen. For example, if luminance unevenness does not occur locally, the overall luminance unevenness can be corrected simply by taking a difference from the blurred image, so that each image can be corrected in real time. However, the response correction can correspond to the absolute value, whereas the luminance correction calculates the absolute value from the average luminance of a wide area (deviated size) of each image.

(ステップS5)蛍光輝度値による領域選択
前もって細胞に導入する蛍光たんぱく質に対応する閾値輝度値であるLcを以下の手順で求めておく。
(Step S5) Region selection by fluorescence luminance value Lc, which is a threshold luminance value corresponding to a fluorescent protein to be introduced into a cell in advance, is obtained in the following procedure.

蛍光画像において、正常な発現を示している細胞は、輝度値Lcを上限としたなだらかな蛍光量であるのに対し、過剰な(異常な)蛍光発現を示す細胞は、蛍光量が単調に増加しつづけるか、あるいはLc近傍の停滞域を経たあと急激な増光を見せる。そのため、図3に示すような蛍光発現量を発現領域の総面積で割った平均発現量の時間推移から、過剰発現したタイミング(時刻t)を推定することが可能となる。例えば、全蛍光発現量もしくは平均発現量の推移から図3にある様な急激な増光へと転じる時刻tcを時間微分値から推定する。   In the fluorescence image, cells showing normal expression have a gentle fluorescence amount with the luminance value Lc as the upper limit, whereas cells showing excessive (abnormal) fluorescence expression increase monotonously. It continues to light up or shows a sudden brightening after passing through a stagnant region near Lc. Therefore, it becomes possible to estimate the overexpression timing (time t) from the time transition of the average expression level obtained by dividing the fluorescence expression level as shown in FIG. 3 by the total area of the expression region. For example, the time tc at which the transition of the total fluorescence expression level or the average expression level changes to the rapid brightening as shown in FIG. 3 is estimated from the time differential value.

または、過剰発現量は、時刻tでの輝度頻度分布(図4参照)から、例えば判別分析などで閾値輝度値Lcを求めることも可能である。図4において、曲線aは正常な蛍光発現部位の輝度値の頻度分布を、曲線bは異常な蛍光発現部位の輝度値の頻度分布を、曲線cはa,b両者を併せたトータルの輝度値の頻度分布をそれぞれ示す。   Alternatively, the overexpression amount can be obtained as a threshold luminance value Lc by, for example, discriminant analysis from the luminance frequency distribution (see FIG. 4) at time t. In FIG. 4, curve a represents the frequency distribution of the luminance values of the normal fluorescence expression site, curve b represents the frequency distribution of the luminance values of the abnormal fluorescence expression site, and curve c represents the total luminance value combining both a and b. Each frequency distribution is shown.

あるいは、より簡便な方法としては、図3から求めた時刻tの前後(t−Δtとt+Δt)二枚の蛍光画像から輝度頻度分布の差をとり、増加している値のみで正規分布を当て嵌め、平均値−σ(σ:分散値)を取り閾値輝度値Lcを求めることが可能である。   Alternatively, as a simpler method, a difference in luminance frequency distribution is obtained from two fluorescent images before and after the time t obtained from FIG. 3 (t−Δt and t + Δt), and the normal distribution is applied only by increasing values. Therefore, it is possible to obtain the threshold luminance value Lc by taking an average value −σ (σ: variance value).

以上のような手法で求められた閾値輝度値Lcを用いて、図5に示すように、蛍光画像中で閾値輝度値Lc以上の蛍光発現している細胞(図中、黒塗り部)を処理対象から除外し、その他の領域を蛍光発現量を計測処理の対象とするためのマスクを作成する。   Using the threshold luminance value Lc obtained by the method as described above, as shown in FIG. 5, processing is performed on cells (blacked portions in the figure) in which fluorescence is expressed in the fluorescent image that is equal to or higher than the threshold luminance value Lc. A mask for creating the fluorescence expression level as a target of measurement processing in other areas is created by excluding the target from the target.

このとき、処理対象から除外する領域は、蛍光画像を撮像する撮像素子8の画素中で、閾値輝度値Lcの対象となる画素の周辺画素に光の漏れ込みが生じるため、マスクの領域をPSF(Point Spread Function:点像応答関数の略)の全幅程度に広げて設定する。この領域の拡張方法には、隣接する一画素ずつ領域を拡張する膨張処理、もしくは過剰発現した細胞毎にラベルをつけ、形状を保持したまま拡張する拡大処理などが採用できる。   At this time, the area to be excluded from the processing target is the mask area because the leakage of light occurs in the pixels around the target pixel of the threshold luminance value Lc in the pixels of the image sensor 8 that captures the fluorescent image. It is set to be expanded to the full width of (Point Spread Function: abbreviation of point image response function). As an expansion method for this region, an expansion process for expanding the area by one adjacent pixel, or an expansion process for labeling each overexpressed cell and expanding the shape while retaining the shape can be employed.

(ステップS6)面積による領域選択
蛍光観察初期に取得した蛍光画像中から蛍光発現が見られない領域の蛍光輝度値からノイズの輝度分布を作成し、正規分布を仮定してノイズの分散を求める。
(Step S6) Area selection by area A luminance distribution of noise is created from a fluorescence luminance value of a region in which fluorescence expression is not observed from a fluorescent image acquired in the early stage of fluorescence observation, and a noise distribution is obtained assuming a normal distribution.

次に、上記マスクの蛍光画像領域において、上記ノイズの分散値の2倍以上の蛍光輝度値を有する領域を抽出する。ここでは、蛍光発現している面積だけを算出し、その値が発現部位に相応しい面積の範囲内から外れる場合に処理対象から除外する。図6に示すように、この面積が所定の範囲内から外れる領域を処理対象から除外し、その他の領域を処理対象とするマスクを作成する。図中(>Supper)は、面積が上限値Supperを超える領域を、(>Slow)は面積が下限値Slowを超える領域をそれぞれ示し、この領域を計測処理の対象から除外するようにマスクを再設定する。   Next, in the fluorescence image area of the mask, an area having a fluorescence luminance value that is twice or more the variance value of the noise is extracted. Here, only the area where the fluorescence is expressed is calculated, and when the value is out of the range of the area suitable for the expression site, it is excluded from the processing target. As shown in FIG. 6, a region whose area is out of a predetermined range is excluded from the processing target, and a mask is created with the other region as the processing target. In the figure, (> Super) indicates a region where the area exceeds the upper limit value Super, and (> Slow) indicates a region where the area exceeds the lower limit value Slow, and the mask is rewritten so that this region is excluded from the measurement processing target. Set.

これまでのステップで、閾値輝度値Lcによるマスクと上記処理除外対象マスクがかけられ、計測処理の対象領域が狭められる。   In the steps so far, the mask by the threshold luminance value Lc and the process exclusion target mask are applied, and the measurement process target area is narrowed.

(ステップS7)候補領域マスク
上記、ステップS5、ステップS6を実行することで、計測処理の対象とする領域のマスクが完成する。
(Step S7) Candidate Area Mask By executing the above steps S5 and S6, a mask for the area to be measured is completed.

(ステップS8)候補領域抽出
ステップS7で設定されたマスクを用いて、標本画像からマスクに対応する細胞画像を抽出する。
(Step S8) Candidate Area Extraction A cell image corresponding to the mask is extracted from the sample image using the mask set in step S7.

(ステップS9)テクスチャ解析
抽出された細胞画像において、細胞内のテクスチャ特徴量を制御装置9により計算する。例えば、図7に示すように、核であれば、核小体とその他の領域の面積比率や、濃淡の空間周波数を特徴量とし、細胞質に発現している場合は、細胞壁によって生じる明るいハロ領域とそれ以外の領域の面積比や輝度値の頻度分布を特微量とする。
(Step S9) Texture Analysis In the extracted cell image, the texture feature amount in the cell is calculated by the control device 9. For example, as shown in FIG. 7, in the case of a nucleus, the area ratio between the nucleolus and other regions and the spatial frequency of light and shade are feature quantities, and when expressed in the cytoplasm, a bright halo region generated by the cell wall The area ratio of other regions and the frequency distribution of luminance values are taken as special amounts.

(ステップS10)テクスチャ特徴量による判別
ステップS9で計算された特徴量が所定の範囲から外れているものを処理対象から外す。
(Step S10) Discrimination Based on Texture Feature Amounts in which the feature amount calculated in step S9 is out of the predetermined range are excluded from the processing target.

(ステップS11)正常発現領域マスク
この付加された特徴量を判別基準とし、蛍光画像から抜き出された領域が細胞のどの部位に属するか推定し、正しい部位に発現しているもののみを抽出するマスクを作成する。このようにして、図7のa、bで示す領域を除外し、図8に示す蛍光画像における正常発現領域マスクAを決定する。
(Step S11) Normal Expression Area Mask Using this added feature amount as a discrimination criterion, it is estimated to which part of the cell the area extracted from the fluorescence image belongs, and only those that are expressed in the correct part are extracted. Create a mask. In this way, the areas indicated by a and b in FIG. 7 are excluded, and the normal expression area mask A in the fluorescence image shown in FIG. 8 is determined.

(ステップS12)正常発現蛍光量抽出
蛍光画像に正常発現領域マスクをかけ、抽出された蛍光領域の蛍光発現量を蛍光画像の輝度値から算出する。
(Step S12) Normal Expression Fluorescence Amount Extraction A normal expression region mask is applied to the fluorescence image, and the fluorescence expression amount of the extracted fluorescence region is calculated from the luminance value of the fluorescence image.

(実施の形態の変形例)
次に、標本2中で正常な蛍光を発現している細胞部位を抽出する上記実施の形態の変形例にかかる画像解析方法について図9から図12を参照しつつ説明する。画像解析は上記実施の形態と同様に制御装置9及び画像処理回路10等で実行される。
(Modification of the embodiment)
Next, an image analysis method according to a modification of the above-described embodiment for extracting a cell part expressing normal fluorescence in the specimen 2 will be described with reference to FIGS. The image analysis is executed by the control device 9 and the image processing circuit 10 as in the above embodiment.

図9は、変形例の画像解析方法の解析フローを示す。図10は、変形例の画像解析方法の解析フローにおける細胞からの蛍光に対して閾値輝度閾値Lcでマスクをかけた時を、図11は、変形例の画像解析方法の解析フローにおける細胞画像において細胞面積でマスクをかけた時を、図12は、変形例の画像解析方法の解析フローにおける手順で抽出された蛍光発現量を測定すべき細胞部位をそれぞれ模式的に示す図である。   FIG. 9 shows an analysis flow of a modified image analysis method. FIG. 10 shows a state in which the fluorescence from the cell in the analysis flow of the modified image analysis method is masked with the threshold luminance threshold Lc, and FIG. 11 shows the cell image in the analysis flow of the modified image analysis method. FIG. 12 is a diagram schematically showing each cell site where the fluorescence expression level extracted in the procedure of the analysis flow of the image analysis method of the modification is to be measured when the mask is applied with the cell area.

変形例の画像解析方法は、第1実施の形態におけるテクスチャ特徴量処理を省略した画像解析方法であり上記実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略し、上記実施の形態のフローと異なる処理について説明する。   The image analysis method according to the modification is an image analysis method in which the texture feature amount processing in the first embodiment is omitted. The same reference numerals are given to the same components as those in the above embodiment, and the description thereof is omitted. Processing different from this flow will be described.

以下、図9の解析フローに従って、ステップ毎に説明する。   Hereinafter, each step will be described according to the analysis flow of FIG.

(ステップS1)から(ステップS5)までは、上記実施の形態の解析フローと同等であり説明を省略する。また、図10も上記実施の形態の図5と同等であり説明を省略する。   The steps from (Step S1) to (Step S5) are the same as the analysis flow of the above embodiment, and the description is omitted. FIG. 10 is also equivalent to FIG. 5 of the above embodiment, and the description is omitted.

(ステップS16)発現領域の確定
閾値輝度値Lcを越える領域を処理対象から除外して設定されたマスクで選択された領域を確定する。ここでは、輝度値のみから候補領域を選択したもので、面積を用いずに領域を抽出した図2のステップS7に相当するものである。但し、ステップS6で用いたノイズレベル以下の領域の除外は行っている。
(Step S16) Confirmation of expression region The region selected by the mask set by excluding the region exceeding the threshold luminance value Lc from the processing target is determined. Here, the candidate region is selected only from the luminance value, which corresponds to step S7 in FIG. 2 in which the region is extracted without using the area. However, the area below the noise level used in step S6 is excluded.

この領域に対して以下のステップを介して、標本画像における蛍光発現領域と蛍光非発現領域の面積比、あるいは蛍光の輝度比率を基に発現領域の確定を行う。   The expression region is determined on the basis of the area ratio between the fluorescence expression region and the fluorescence non-expression region in the specimen image or the luminance ratio of the fluorescence through the following steps.

(ステップS17)単一細胞へのセグメンテーション
標本画像において細胞壁に対応する位相差の変化が激しい部位に生じるハロ(図11中の破線で示す)を特徴とし、図11に示すように、標本画像から細胞を個別に切り分ける。
(Step S17) Segmentation into Single Cells Characterized by a halo (indicated by a broken line in FIG. 11) that occurs in a region where the phase difference corresponding to the cell wall is severe in the sample image, as shown in FIG. Separate cells individually.

(ステップS18)蛍光発現を内包する細胞領域の抽出
その後、個別に切り分けた細胞の標本画像と蛍光画像とから蛍光発現領域とのマッチングを行い、蛍光発現が内包される細胞のみを抽出する。例えば、図11中の符号Xの領域は、単一細胞内に蛍光領域が内包されていないため対象外となる。
(Step S18) Extraction of Cell Region Containing Fluorescence Expression Then, the fluorescence expression region is matched from the specimen image and the fluorescence image of the individually cut cells, and only the cells containing the fluorescence expression are extracted. For example, the region indicated by the symbol X in FIG. 11 is excluded because the fluorescent region is not included in a single cell.

(ステップS19)発現/非発現領域面積比による選別
その細胞内での発現領域と非発現領域の面積比率は発現部位によって固有の値を持つため、これを判断基準として正常発現領域と異常発現領域の判別を行う。例えば、図11中の符合Yの領域は、単一細胞内での蛍光発現領域が占める割合(面積比)が所定の値に入っていないため対象外となる。この判別によって、図12に示すような蛍光発現領域を取得する領域の正常発現領域マスクAを決定する。
(Step S19) Selection by expression / non-expression region area ratio Since the area ratio between the expression region and the non-expression region in the cell has a specific value depending on the expression site, the normal expression region and the abnormal expression region are determined based on this. To determine. For example, the area of reference Y in FIG. 11 is excluded because the ratio (area ratio) occupied by the fluorescence expression area in a single cell is not within a predetermined value. Based on this determination, the normal expression region mask A of the region for acquiring the fluorescence expression region as shown in FIG. 12 is determined.

(ステップS20)正常発現蛍光量抽出
蛍光画像に正常発現領域マスクを設定し、設定された領域の蛍光発現量を蛍光画像から計測する。
(Step S20) Normal Expression Fluorescence Amount Extraction A normal expression region mask is set in the fluorescence image, and the fluorescence expression amount in the set region is measured from the fluorescence image.

このように、変形例の画像解析方法では、面積や帯域的な輝度値を判断基準としているため、核小体等のテクスチャ構造が観察できるほど空間分解能が高くなくても判別が行え、ノイズにも強い処理方法となっている。   As described above, since the image analysis method of the modification uses the area and the band-like luminance value as the determination criterion, the determination can be made even if the spatial resolution is not so high that the texture structure such as the nucleolus can be observed. Is also a strong treatment method.

実施の形態の画像解析方法、あるいは実施の形態の変形例の画像解析方法の各ステップを実行することによって、異常蛍光発現領域を除去し、正常蛍光発現領域のみを計測処理の対象とすることができ、より正確な蛍光発現量を検出することができる。また、蛍光試薬の作用度合いを定量的により正確に評価することが可能になる。   By executing each step of the image analysis method according to the embodiment or the image analysis method according to the modification of the embodiment, the abnormal fluorescence expression region may be removed, and only the normal fluorescence expression region may be subjected to measurement processing. And a more accurate fluorescence expression level can be detected. In addition, it becomes possible to quantitatively and accurately evaluate the degree of action of the fluorescent reagent.

また、上記ステップを時系列取得画像(蛍光画像、標本画像)に適用することで、細胞観察の最適なタイミングを知ることができる。   Moreover, the optimal timing of cell observation can be known by applying the above steps to time-series acquired images (fluorescence images and specimen images).

また、各蛍光画像の輝度値のヒストグラムを時系列で解析することで、図4に示す頻度分布から閾値輝度値Lcをより正確に決定することが可能になる。また、蛍光発現量の時間的推移を検出することができる。   Further, by analyzing the histogram of the luminance value of each fluorescent image in time series, the threshold luminance value Lc can be determined more accurately from the frequency distribution shown in FIG. Moreover, the temporal transition of the fluorescence expression level can be detected.

なお、時系列の蛍光画像と標本画像は、それぞれメモリに保存されているので、最適な閾値輝度値Lcを決定したあと、あるいは各マスクを適宜変更して各画像への処理を繰り返し試行することが可能である。試行を繰り返すことで、閾値輝度値Lcあるいは各マスク設定を最適化することが可能になり、より正確な蛍光発現量を得ることが可能になる。また、各ステップにおいて形成されたマスクを蛍光画像に設定し、蛍光発現量を計測することも可能であり、これによりマスク毎の計測値の変化からマスク設定の精度等を評価することが可能である。いずれのマスクに基づく蛍光発現量を採用するかは計測者により適宜検討され用いられる。   Since the time-series fluorescence image and the sample image are stored in the memory, the optimum threshold luminance value Lc is determined, or each mask is changed as appropriate, and the process for each image is repeated. Is possible. By repeating the trial, the threshold luminance value Lc or each mask setting can be optimized, and a more accurate fluorescence expression amount can be obtained. It is also possible to set the mask formed in each step to a fluorescence image and measure the amount of fluorescence expression, thereby evaluating the accuracy of mask setting etc. from the change in the measured value for each mask. is there. Which mask is used to adopt the fluorescence expression level is appropriately examined and used by the measurer.

以上述べたように、上記実施の形態にかかる画像解析方法と、これを有する蛍光検出装置によれば、正常な発現を示しか蛍光タンパク質のみを抽出することで、本来意味の無いタンパク質の過剰導入で死んでしまった細胞や、異常部位への発現を示しか細胞を除くことが可能になる。このため、今まで得られなかった正確な蛍光たんぱく質の導入効率が取得可能となる。また、蛍光観察画像のみではなく明視野観察画像(位相差画像)も同時に取得しているため、HCSが苦手とする蛍光の発現が殆ど見られていない蛍光たんぱく質導入初期の段階から、蛍光発現部位の情報を含んだ観察が可能となり、蛍光発現初期からの蛍光発現量の推移を得ることが可能になる。   As described above, according to the image analysis method according to the above-described embodiment and the fluorescence detection apparatus having the image analysis method, by extracting only fluorescent proteins that show normal expression, excessive introduction of proteins that are not originally meaningful It is possible to remove cells that have been killed by or that show expression at abnormal sites. For this reason, it is possible to obtain accurate fluorescent protein introduction efficiency that has not been obtained so far. Further, since not only the fluorescence observation image but also the bright field observation image (phase difference image) is acquired at the same time, the fluorescence expression site from the initial stage of introducing the fluorescent protein in which the expression of the fluorescence, which HCS is not good at, is hardly seen. Thus, it is possible to obtain the transition of the fluorescence expression level from the initial stage of the fluorescence expression.

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。   The above-described embodiment is merely an example, and is not limited to the above-described configuration and shape, and can be appropriately modified and changed within the scope of the present invention.

実施の形態にかかる蛍光検出装置の概略構成を示す。1 shows a schematic configuration of a fluorescence detection apparatus according to an embodiment. 実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローを示す。The analysis flow of the image analysis method concerning embodiment is shown. 実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローにおける細胞からの蛍光発現量の時間推移を示す。The time transition of the fluorescence expression level from the cell in the analysis flow of the image analysis method concerning embodiment is shown. 実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローにおける細胞からの蛍光の蛍光強度と発現頻度を示す。The fluorescence intensity and expression frequency of fluorescence from cells in the analysis flow of the image analysis method according to the embodiment are shown. 実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローにおける細胞からの蛍光に対して蛍光輝度閾値Lcでマスクをかけた時を示す。A time when the fluorescence from the cell in the analysis flow of the image analysis method according to the embodiment is masked with the fluorescence luminance threshold value Lc is shown. 実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローにおける細胞画像において細胞面積でマスクをかけた時を示す。The time when a cell area is masked in the cell image in the analysis flow of the image analysis method according to the embodiment is shown. 実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローにおける細胞内のテクスチャ特徴量を用いて細胞部位を推定する際を示す。The time of estimating a cell site | part using the texture feature-value in a cell in the analysis flow of the image analysis method concerning embodiment is shown. 実施の形態にかかる画像解析方法の解析フローにおける上記手順で抽出された蛍光発現量を測定すべき細胞を含む正常発現領域マスクを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the normal expression area | region mask containing the cell which should measure the fluorescence expression level extracted by the said procedure in the analysis flow of the image analysis method concerning embodiment. 実施の形態の変形例の画像解析方法の解析フローを示す。The analysis flow of the image analysis method of the modification of embodiment is shown. 変形例の画像解析方法の解析フローにおける細胞からの蛍光に対して閾値輝度閾値Lcでマスクをかけた時を示す。A time when the fluorescence from the cell in the analysis flow of the image analysis method of the modification is masked with the threshold luminance threshold value Lc is shown. 変形例の画像解析方法の解析フローにおける細胞画像において細胞面積でマスクをかけた時を示す。The time when a cell area is masked in the cell image in the analysis flow of the image analysis method of the modification is shown. 変形例の画像解析方法の解析フローにおける手順で抽出された蛍光発現量を測定すべき細胞を含む正常発現領域マスクを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the normal expression area | region mask containing the cell which should measure the fluorescence expression level extracted in the procedure in the analysis flow of the image analysis method of a modification.

符号の説明Explanation of symbols

1 蛍光検出装置
2 標本
3 ステージ
4 透過照明光学系
5 対物レンズ
6 フィルタターレット
7 結像レンズ
8 撮像装置
9 制御装置(PC)
10 画像処理回路
11 モニタ
12 励起照明光学系
13 位相差フィルタ
A 正常発現領域マスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluorescence detection apparatus 2 Sample 3 Stage 4 Transmission illumination optical system 5 Objective lens 6 Filter turret 7 Imaging lens 8 Imaging apparatus 9 Control apparatus (PC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image processing circuit 11 Monitor 12 Excitation illumination optical system 13 Phase difference filter A Normal expression area mask

Claims (12)

検出器で標本の標本画像と蛍光画像とを連続して取得し、前記蛍光画像から所定の蛍光たんぱく質を導入された前記標本の細胞単位における正常な蛍光発現量の上限値である閾値輝度値未満の蛍光を発現している前記細胞単位の第1領域を抽出し、
前記第1領域の各細胞単位内で蛍光発現面積と蛍光非発現面積の比が所定の範囲内にある第2領域を抽出し、前記標本画像における前記第2領域内の各細胞のテクスチャ特徴量が所定の範囲内にある前記蛍光画像の第3領域を抽出することを特徴とする画像解析方法。
A specimen image and a fluorescence image of the specimen are continuously acquired by a detector, and less than a threshold luminance value which is an upper limit value of a normal fluorescence expression amount in a cell unit of the specimen into which a predetermined fluorescent protein is introduced from the fluorescence image A first region of the cell unit expressing the fluorescence of
A second region in which the ratio of the fluorescence expression area to the fluorescence non-expression area is within a predetermined range in each cell unit of the first region is extracted, and the texture feature amount of each cell in the second region in the sample image Extracting the third region of the fluorescent image in which is within a predetermined range.
検出器で標本の標本画像と蛍光画像とを連続して取得し、前記蛍光画像から所定の蛍光たんぱく質を導入された前記標本の細胞単位における正常な蛍光発現量の上限値である閾値輝度値未満の蛍光を発現している前記細胞単位の第1領域を抽出し、
前記標本画像の細胞のうち前記第1領域を内包する細胞のみを抽出し、各細胞単位内で蛍光発現面積と蛍光非発現面積の比が所定の範囲内にある前記蛍光画像の第2領域を抽出することを特徴とする画像解析方法。
A specimen image and a fluorescence image of the specimen are continuously acquired by a detector, and less than a threshold luminance value which is an upper limit value of a normal fluorescence expression amount in a cell unit of the specimen into which a predetermined fluorescent protein is introduced from the fluorescence image A first region of the cell unit expressing the fluorescence of
Extract only the cells that contain the first region from the cells of the specimen image, and select the second region of the fluorescence image in which the ratio of the fluorescence expression area to the fluorescence non-expression area is within a predetermined range within each cell unit. An image analysis method characterized by extracting.
前記上限値は、前記蛍光画像における蛍光の平均発現量の時系列推移から決定することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像解析方法。   The image analysis method according to claim 1, wherein the upper limit value is determined from a time-series transition of an average expression level of fluorescence in the fluorescence image. 前記上限値は、前記蛍光画像から得られる輝度頻度分布から決定することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像解析方法。   The image analysis method according to claim 1, wherein the upper limit value is determined from a luminance frequency distribution obtained from the fluorescence image. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の画像解析方法を実行することを特徴とする蛍光検出装置。 The fluorescence detection apparatus characterized by performing the image-analysis method of any one of Claims 1-4. 標本の標本画像と蛍光画像とを連続して取得する空間分解能を有する検出手段と、
前記蛍光画像から蛍光の閾値輝度値を設定する閾値設定手段と、
前記蛍光画像から前記閾値輝度値未満の蛍光を発現している細胞単位の第1領域を抽出する第1領域抽出手段と、
前記第1領域内の各細胞単位内で蛍光発現面積と蛍光非発現面積の比が所定の範囲内にある第2領域を抽出する第2領域抽出手段と、
前記標本画像における前記第2領域内の各細胞のテクスチャ特徴量が所定の範囲内にある第3領域を抽出する第3領域抽出手段と、
前記第3領域に対応する前記蛍光画像から蛍光発現量を計測する計測手段とを有し、
前記閾値輝度値は、所定の蛍光たんぱく質を導入された前記標本の前記細胞単位における正常な蛍光発現量の上限値であることを特徴とする蛍光検出装置。
Detection means having a spatial resolution for continuously acquiring a specimen image and a fluorescence image of the specimen;
Threshold setting means for setting a threshold luminance value of fluorescence from the fluorescence image;
A first region extracting means for extracting a first region of a cell unit expressing fluorescence less than the threshold luminance value from the fluorescence image;
A second region extracting means for extracting a second region in which the ratio of the fluorescence expression area and the fluorescence non-expression area is within a predetermined range within each cell unit in the first region;
A third region extracting means for extracting a third region in which the texture feature amount of each cell in the second region in the sample image is within a predetermined range;
Measuring means for measuring the fluorescence expression amount from the fluorescence image corresponding to the third region,
The fluorescence detection apparatus according to claim 1, wherein the threshold luminance value is an upper limit value of a normal fluorescence expression amount in the cell unit of the sample into which a predetermined fluorescent protein is introduced.
前記第3領域が所望の細胞部位か否かを判定する判定手段を更に有し、
前記計測手段は、前記判定された細胞部位に対応する前記蛍光画像から蛍光発現量を計測することを特徴とする請求項6に記載の蛍光検出装置。
A determination means for determining whether or not the third region is a desired cell site;
The fluorescence detection apparatus according to claim 6, wherein the measurement unit measures a fluorescence expression level from the fluorescence image corresponding to the determined cell site.
前記計測手段は、前記第2領域に対応する前記蛍光画像から蛍光発現量を計測することを特徴とする請求項6又は7に記載の蛍光検出装置。   The fluorescence detection apparatus according to claim 6 or 7, wherein the measurement unit measures a fluorescence expression amount from the fluorescence image corresponding to the second region. 標本の標本画像と蛍光画像とを連続して取得する空間分解能を有する検出手段と、
前記蛍光画像から蛍光の閾値輝度値を設定する閾値設定手段と、
前記蛍光画像から前記閾値輝度値未満の蛍光を発現している細胞単位の第1領域を抽出する第1領域抽出手段と、
前記標本画像における前記第1領域を内包する細胞のみを抽出し、前記第1領域内の各細胞単位内で蛍光発現面積と蛍光非発現面積の比が所定の範囲内にある第2領域を抽出する第2領域抽出手段と、
前記第2領域に対応する前記蛍光画像から蛍光発現量を計測する計測手段とを有し、
前記閾値輝度値は、所定の蛍光たんぱく質を導入された前記標本の前記細胞単位における正常な蛍光発現量の上限値であることを特徴とする蛍光検出装置。
Detection means having a spatial resolution for continuously acquiring a specimen image and a fluorescence image of the specimen;
Threshold setting means for setting a threshold luminance value of fluorescence from the fluorescence image;
A first region extracting means for extracting a first region of a cell unit expressing fluorescence less than the threshold luminance value from the fluorescence image;
Only cells that contain the first region in the specimen image are extracted, and a second region in which the ratio of the fluorescence expression area to the fluorescence non-expression area is within a predetermined range in each cell unit in the first region is extracted. Second region extracting means for performing,
Measuring means for measuring the fluorescence expression amount from the fluorescence image corresponding to the second region,
The fluorescence detection apparatus according to claim 1, wherein the threshold luminance value is an upper limit value of a normal fluorescence expression amount in the cell unit of the sample into which a predetermined fluorescent protein is introduced.
前記上限値は、前記蛍光画像における蛍光の平均発現量の時系列推移から決定することを特徴とする請求項6から請求項9のいずれか1項に記載の蛍光検出装置。   The fluorescence detection apparatus according to any one of claims 6 to 9, wherein the upper limit value is determined from a time series transition of an average expression level of fluorescence in the fluorescence image. 前記上限値は、前記蛍光画像から得られる輝度頻度分布から決定することを特徴とする請求項6から請求項9のいずれか1項に記載の蛍光検出装置。   The fluorescence detection apparatus according to any one of claims 6 to 9, wherein the upper limit value is determined from a luminance frequency distribution obtained from the fluorescence image. 上記計測手段は、前記第1領域に対応する前記蛍光画像から蛍光発現量を計測することを特徴とする請求項6から請求項11のいずれか1項に記載の蛍光検出装置。
The fluorescence detection apparatus according to claim 6, wherein the measurement unit measures a fluorescence expression amount from the fluorescence image corresponding to the first region.
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