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JP5826561B2 - Microscope system, specimen image generation method and program - Google Patents

Microscope system, specimen image generation method and program Download PDF

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JP5826561B2 JP2011183064A JP2011183064A JP5826561B2 JP 5826561 B2 JP5826561 B2 JP 5826561B2 JP 2011183064 A JP2011183064 A JP 2011183064A JP 2011183064 A JP2011183064 A JP 2011183064A JP 5826561 B2 JP5826561 B2 JP 5826561B2
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Description

本発明は、顕微鏡を用いて標本を撮像した標本画像を取得して表示する顕微鏡システム、並びに、標本画像生成方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to a microscope system that acquires and displays a specimen image obtained by imaging a specimen using a microscope, a specimen image generation method, and a program.

顕微鏡を用いて標本を観察する場合、一度に観察できる範囲は主に対物レンズの倍率によって決まる。例えば対物レンズの倍率を高くすると、高精細な画像が得られる反面、観察範囲が狭くなってしまう。そこで、電動ステージ等を利用して視野を移動しながら、複数枚の画像を撮影し、それらを貼合わせる(又は結合する)ことで、広視野かつ高解像度の顕微鏡画像を作成し、病理診断等に活用するシステム(以下、バーチャル顕微鏡システムと言う)が知られている。   When a specimen is observed using a microscope, the range that can be observed at a time is mainly determined by the magnification of the objective lens. For example, if the magnification of the objective lens is increased, a high-definition image can be obtained, but the observation range is narrowed. Therefore, while moving the field of view using an electric stage, etc., a plurality of images are taken and pasted (or combined) to create a wide-field and high-resolution microscope image for pathological diagnosis, etc. A system (hereinafter referred to as a virtual microscope system) that is utilized in the field is known.

例えば、特許文献1及び2には、標本の範囲を小区画に分割し、各小区画に対応する標本の部分を高解像度の対物レンズで撮影して得られた画像を繋ぎ合わせることにより、広視野且つ高解像度の標本全体の画像を構築する顕微鏡システムが開示されている。以下、このようにして構築された顕微鏡のことをバーチャルスライド(VS:Virtual Slide)画像という。同様に、特許文献3及び4にも、広視野かつ高解像度の顕微鏡画像を作成する顕微鏡システムが開示されている。   For example, in Patent Documents 1 and 2, the range of a sample is divided into small sections, and the images obtained by photographing the sample portions corresponding to the respective small sections with a high-resolution objective lens are joined together to expand the range. A microscope system for constructing an image of the entire field of view and high resolution specimen is disclosed. Hereinafter, the microscope constructed in this way is referred to as a virtual slide (VS) image. Similarly, Patent Documents 3 and 4 disclose a microscope system that creates a microscope image with a wide field of view and high resolution.

このように標本全体を高精細に画像化したVS画像は、例えばパソコンとネットワーク環境があれば、場所や時間を問わずに閲覧することが可能となる。そのため、医学生の病理学実習や、病理医間での遠隔コンサルテーション等にも活用され始めている。なお、VS画像は、ホール・スライド・イメージング(Whole Slide Imaging)とも呼ばれる。   In this way, the VS image obtained by imaging the entire specimen with high definition can be browsed regardless of location and time if there is a personal computer and a network environment. For this reason, it is beginning to be used for medical students' pathology training and remote consultation between pathologists. Note that the VS image is also referred to as Whole Slide Imaging.

ところで、病理観察においては、観察対象や目的に応じて種々の染色手法や観察法が用いられる。例えば組織や細胞の形態を観察するための形態観察染色として、ヘマトキシリン及びエオジンの2つの色素を用いるヘマトキシリン・エオジン染色(以下、「HE染色」と記す)や、パパニコロウ染色(Pap染色)等の非蛍光染色が知られている。このような形態観察染色がなされた標本に対しては、光学顕微鏡による明視野観察が行われる。   By the way, in the pathological observation, various staining methods and observation methods are used according to the observation object and purpose. For example, as morphological observation staining for observing the morphology of tissues or cells, non-such as hematoxylin and eosin staining (hereinafter referred to as “HE staining”) using two pigments of hematoxylin and eosin, Papanicolaou staining (Pap staining), etc. Fluorescent staining is known. Bright field observation using an optical microscope is performed on a specimen that has been subjected to such morphological observation staining.

また、病理観察においては、形態情報に基づく形態診断を補完する目的で、標本に分子情報の発現を確認するための分子標的染色を施し、標的分子(特定の遺伝子やタンパク)の発現異常といった機能異常を診断する分子学的病理検査が行われることもある。この場合、例えば、IHC(immunohistochemistry:免疫組織化学)法、ICC(immunocytochemistry:免疫細胞化学)法、ISH(in situ hybridization)法等で標本に蛍光標識(染色)を施して蛍光観察を行ったり、酵素標識を施して明視野観察を行ったりする。   In pathological observation, for the purpose of complementing morphological diagnosis based on morphological information, the target is stained with molecular target staining to confirm the expression of molecular information and functions such as abnormal expression of target molecules (specific genes and proteins) Molecular pathological tests may be performed to diagnose abnormalities. In this case, for example, the sample is fluorescently labeled (stained) by IHC (immunohistochemistry) method, ICC (immunocytochemistry) method, ISH (in situ hybridization) method, etc., and fluorescence observation is performed, Enzyme labeling and bright field observation.

さらに、病理観察においては、上述した手法を併用して診断を行う場合もある。例えば、HE染色等を施した標本に対する明視野観察で形態異常の診断を行い、蛍光観察(FISH法(fluorescence in situ hybridization)、蛍光抗体法)で分子発現異常といった機能異常の診断を行うことがある。   Further, in pathological observation, diagnosis may be performed by using the above-described method together. For example, it is possible to diagnose morphological abnormalities by bright field observation of specimens subjected to HE staining, etc., and to diagnose functional abnormalities such as abnormal molecular expression by fluorescence observation (FISH method (fluorescence in situ hybridization, fluorescent antibody method)). is there.

近年では、癌等の治療として、特定の分子を標的として作用する治療薬(抗体治療薬)を用いた分子標的治療と呼ばれる治療が行われており、治療効果と副作用の軽減効果とが期待されている。この分子標的治療では、癌細胞に特異的に発現する分子(抗原タンパク質)を標的とする抗体治療薬が用いられる。このような分子標的治療を行う場合、治療に先立って、例えば、細胞の表面、即ち細胞膜上に抗体治療薬の標的分子となる抗原が発現しているか否かをIHC法等で観察し、適応患者の選択が行われる。   In recent years, a treatment called a molecular target therapy using a therapeutic agent (antibody therapeutic agent) that acts on a specific molecule as a target has been performed as a treatment for cancer and the like, and a therapeutic effect and an effect of reducing side effects are expected. ing. In this molecular target therapy, an antibody therapeutic drug that targets a molecule (antigen protein) specifically expressed in cancer cells is used. When such molecular target therapy is performed, prior to the treatment, for example, the IHC method is used to observe whether or not an antigen serving as a target molecule of an antibody therapeutic drug is expressed on the cell surface, that is, on the cell membrane. Patient selection is made.

例えば、乳癌治療においては、抗体治療薬を選択的に用いたターゲット治療が進んでおり、腫瘍部における複数の標的分子の発現パターンに応じて病型(細胞亜型)を「Luminal B」「Luminal A」「HER2 disease」「Basal like」と称す4つの型に分類し、この分類に基づいて治療法の基本的な選択がなされる。具体的には、ホルモン受容体であるエストロゲン受容体(以下、「ER」と略記する。)やプロゲステロン受容体(以下、「PgR」と略記する。)の細胞核上での発現の有無によってホルモン依存性に増殖する癌か否かを判断し、内分泌療法(ホルモン療法)の適用可否を選択する。また、HER2受容体(以下、「HER2」と略記する。)の細胞膜上での発現の有無に応じて抗HER2抗体製剤であるトラスツズマブ(ハーセプチン(登録商標))の適用可否を選択する。そして、ER、PgR、HER2のいずれも発現していない所謂トリプルネガティブ乳癌(Triple Negative Breast Cancer:TNBC)と呼ばれるタイプでは、化学療法を中心に治療を行う。   For example, in breast cancer treatment, targeted treatment using an antibody therapeutic agent is progressing, and the disease type (cell subtype) is changed to “Luminal B” or “Luminal” according to the expression pattern of a plurality of target molecules in the tumor site. Classification is made into four types called “A”, “HER2 disease”, and “Basal like”, and based on this classification, a basic treatment is selected. Specifically, it depends on the presence or absence of expression on the cell nucleus of estrogen receptor (hereinafter abbreviated as “ER”) and progesterone receptor (hereinafter abbreviated as “PgR”), which are hormone receptors. Judge whether the cancer grows sexually or not, and select whether or not to apply endocrine therapy (hormone therapy). In addition, whether to apply trastuzumab (Herceptin (registered trademark)), which is an anti-HER2 antibody preparation, is selected depending on whether or not the HER2 receptor (hereinafter abbreviated as “HER2”) is expressed on the cell membrane. In a so-called triple negative breast cancer (TNBC) in which none of ER, PgR, and HER2 is expressed, chemotherapy is mainly performed.

このように複数の標的分子を可視化する場合、蛍光観察が有用であるが、一方で、蛍光標本は長期保存ができないといった問題もある。この点において、バーチャル顕微鏡システムによって標本をVS画像化することは、診断の根拠の記録及び保持にもつながり、標本の長期保存に関する問題を考慮する必要がなくなる。   Thus, when visualizing a plurality of target molecules, fluorescence observation is useful, but on the other hand, there is a problem that a fluorescent specimen cannot be stored for a long period of time. In this regard, VS imaging of a specimen with a virtual microscope system also leads to the recording and maintenance of the basis of diagnosis and eliminates the need for consideration of problems related to long-term preservation of specimens.

VS画像に関連する技術として、特許文献5には、明視野観察可能な通常染色と標的分子に対する蛍光標識とを同一のスライド標本に施し、明視野VS画像上で指定した任意の領域における標的分子の発現を蛍光VS画像として取得する方法が開示されている。   As a technique related to a VS image, Patent Document 5 discloses that a normal staining capable of bright field observation and a fluorescent label for a target molecule are applied to the same slide specimen, and a target molecule in an arbitrary region designated on the bright field VS image. Is disclosed as a fluorescence VS image.

特開平9−281405号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-281405 特開平10−333056号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-333056 特開2006−343573号公報JP 2006-343573 A 特表2002−514319号公報JP-T-2002-514319 特開2009−14939号公報JP 2009-14939 A

しかしながら、蛍光観察においては、明視野観察と比べて視野が暗いため、1ショットあたりの撮影時間が長くなる。そのため、標本全体をVS画像化しようとすると、通常、数時間以上の時間がかかってしまう。また、分子病理診断において必要とされる検査領域は、主に腫瘍部といった限定された領域であり、正常部位は検査対象外であることが多い。このため、腫瘍部が標本全体の内のごく僅かな領域にしか存在しない場合、VS画像の取得に際して無駄な時間を費やすだけでなく、不必要な画像容量の増大を招くことにもなる。さらに、蛍光染色を施した標本は未励起状態では無色透明であるため、通常の形態観察染色を施した標本上で明視野観察により腫瘍部の位置を特定したとしても、未励起状態の蛍光標本においてその位置を確認し、標本上の腫瘍部を選択的に撮影することは非常に困難である。   However, in fluorescence observation, since the field of view is darker than in bright field observation, the photographing time per shot becomes longer. Therefore, it usually takes several hours or more to convert the entire specimen into a VS image. In addition, the examination area required in the molecular pathological diagnosis is a limited area mainly such as a tumor part, and the normal part is often outside the examination target. For this reason, when the tumor part exists only in a very small region of the whole specimen, not only is a wasteful time spent acquiring the VS image, but also an unnecessary increase in the image capacity is caused. Furthermore, since the fluorescently stained specimen is colorless and transparent in the unexcited state, the fluorescent specimen in the unexcited state can be used even if the position of the tumor is identified by bright field observation on the specimen that has undergone normal morphological observation staining. It is very difficult to confirm the position and selectively image the tumor on the specimen.

この点について、上記特許文献5においては、明視野VS画像上で蛍光観察を行う領域を指定するので、蛍光VS画像の作成処理時間を短縮することができる。しかしながら、特許文献5には、明視野観察と各標的分子に対する蛍光観察とにおけるフォーカス位置(合焦位置)の違いについて言及されていない。   With respect to this point, in Patent Document 5 described above, since the region for performing fluorescence observation is designated on the bright field VS image, the processing time for creating the fluorescence VS image can be shortened. However, Patent Document 5 does not mention the difference in focus position (focus position) between bright field observation and fluorescence observation for each target molecule.

蛍光観察における合焦位置を取得するために、例えば、明視野画像における合焦位置をそのまま流用することが考えられる。しかしながら、この場合、蛍光画像において合焦位置のずれが生じるおそれがある。或いは、蛍光画像の各ショットにおいてオートフォーカス処理を毎回行うことも考えられる。しかしながら、上述のとおり、蛍光観察の際の視野は暗いため、オートフォーカス処理にも時間がかかる。このため、結局、蛍光VS画像の生成に長時間を要することとなってしまう。   In order to acquire the focus position in fluorescence observation, for example, it is conceivable to use the focus position in the bright field image as it is. However, in this case, the focus position may be shifted in the fluorescent image. Alternatively, it is conceivable that the autofocus process is performed every time in each shot of the fluorescent image. However, as described above, since the field of view during the fluorescence observation is dark, the autofocus process also takes time. For this reason, eventually, it takes a long time to generate the fluorescent VS image.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、明視野観察可能な非蛍光染色と標的分子に対する蛍光標識とを同一スライド標本上に施した多重染色標本に対し、標的分子を蛍光観察する際の合焦位置を短時間に精度よく検出することができる顕微鏡システム、標本画像生成方法、及び標本画像生成プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and performs fluorescence observation of a target molecule on a multi-stained specimen in which non-fluorescent staining capable of bright field observation and a fluorescent label for a target molecule are applied on the same slide specimen. It is an object of the present invention to provide a microscope system, a specimen image generation method, and a specimen image generation program that can accurately detect the in-focus position in a short time.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る顕微鏡システムは、明視野観察及び蛍光観察が可能な顕微鏡の対物レンズ及び標本を、前記対物レンズの光軸と直交する方向に相対的に移動させて複数枚の顕微鏡画像群を取得し、該複数枚の顕微鏡画像群を相互に繋ぎ合わせたバーチャルスライド画像を生成する顕微鏡システムにおいて、細胞を構成する1つ以上の細胞構成要素が非蛍光色素により染色され、且つ、検出目的とする標的分子が蛍光色素により標識された標本に対する明視野観察により、前記細胞構成要素が表示された明視野バーチャルスライド画像を取得する制御を行う明視野バーチャルスライド画像取得制御手段と、前記標本に対する蛍光観察により、前記標的分子に対応する蛍光バーチャルスライド画像を取得する制御を行う蛍光バーチャルスライド画像取得制御手段と、前記蛍光バーチャル画像の取得対象となる領域を格子状に分割した複数の小区画の中から、明視野画像を取得する際に用いられる明視野画像用の合焦位置を実測するための小区画を複数抽出し、抽出した小区画の中から、蛍光画像を取得する際に用いられる蛍光画像用の合焦位置を更に実測するための第1の小区画を複数抽出し、各第1の小区画における前記明視野画像用及び蛍光画像用の合焦位置を実測して両合焦位置間における差分を算出すると共に、全ての前記第1の小区画における前記差分の平均値及び標準偏差を算出し、前記標準偏差が所定値以下である場合に、前記明視野画像用の合焦位置を実測するための小区画のうち前記第1の小区画以外の第2の小区画における前記蛍光画像用の合焦位置を、当該第2の小区画に対して実測された前記明視野画像用の合焦位置と前記平均値とから算出するフォーカス位置取得手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the microscope system according to the present invention is configured to place a microscope objective lens and specimen capable of bright field observation and fluorescence observation in a direction perpendicular to the optical axis of the objective lens. One or more cell components constituting a cell in a microscope system for acquiring a plurality of microscope image groups by relatively moving and generating a virtual slide image obtained by connecting the plurality of microscope image groups to each other Is used to control the acquisition of a bright-field virtual slide image in which the cell components are displayed by bright-field observation of a specimen stained with a non-fluorescent dye and the target molecule to be detected is labeled with the fluorescent dye. A visual virtual slide image acquisition control means and a fluorescence virtual slide image corresponding to the target molecule are obtained by fluorescence observation on the specimen. A fluorescent virtual slide image acquisition control means for controlling the Tokusuru, the fluorescent acquisition subject to regions of the virtual image from the plurality of small compartments divided in a grid pattern, bright field image used in obtaining the bright field image A plurality of small sections for actually measuring the in-focus position are extracted, and a first for further actual measurement of the in-focus position for the fluorescent image used when acquiring the fluorescent image from the extracted small sections. A plurality of small sections are extracted, the in-focus positions for the bright field image and the fluorescent image in each first small section are measured to calculate the difference between the two in-focus positions, and all the first small sections are extracted. The average value and the standard deviation of the difference in the section are calculated, and the first small section among the small sections for actually measuring the in-focus position for the bright field image when the standard deviation is equal to or smaller than a predetermined value. In the second sub-compartment other than Kicking wherein the focus position of the fluorescent image, further comprising a said second focus position acquiring means for calculating from the focus position for the bright field image that is actually measured for the small compartments and the average value And

上記顕微鏡システムにおいて、前記フォーカス位置取得手段は、前記標本内から前記第1の合焦位置を実測する複数の抽出ポイントを抽出し、該複数の抽出ポイントにおける前記第1の合焦位置を実測により取得すると共に、前記複数の抽出ポイントの内の少なくとも一部における前記第2の合焦位置を実測により取得することを特徴とする。   In the microscope system, the focus position acquisition unit extracts a plurality of extraction points for actually measuring the first focus position from within the sample, and measures the first focus positions at the plurality of extraction points by actual measurement. And acquiring the second in-focus position in at least a part of the plurality of extraction points by actual measurement.

上記顕微鏡システムにおいて、前記フォーカス位置取得手段は、前記複数の抽出ポイントの各々における前記第2の合焦位置を取得する際に、同一の抽出ポイントにおける前記第1の合焦位置からの所定のオフセットを用いることを特徴とする。   In the microscope system, when the focus position acquisition unit acquires the second focus position at each of the plurality of extraction points, a predetermined offset from the first focus position at the same extraction point. It is characterized by using.

上記顕微鏡システムにおいて、前記標本の観察法に応じて光路に選択的に挿入される光学キューブを切り換える光学キューブ切換部をさらに備え、前記フォーカス位置取得手段は、前記第1の合焦位置を取得する場合に、前記蛍光画像観察用の光学キューブを前記光路に挿入したままの状態で前記第1の合焦位置を実測により取得することを特徴とする。   The microscope system further includes an optical cube switching unit that switches an optical cube selectively inserted into an optical path according to the specimen observation method, and the focus position acquisition unit acquires the first focus position. In this case, the first in-focus position is obtained by actual measurement in a state where the optical cube for observing the fluorescent image is inserted in the optical path.

上記顕微鏡システムにおいて、前記蛍光バーチャルスライド画像取得制御手段は、前記第1の合焦位置を基準として光軸方向に複数の座標値を設定し、該複数の座標値において複数の蛍光画像をそれぞれ取得する処理を、前記光軸に直交する面を分割した複数の小区画の各々について実行する制御を行い、前記複数の座標値の配列順毎に、互いに隣接する前記小区画に対応する複数の蛍光画像を相互に繋ぎ合わせることにより、複数の蛍光バーチャル画像を作成することを特徴とする。   In the microscope system, the fluorescence virtual slide image acquisition control unit sets a plurality of coordinate values in the optical axis direction with respect to the first focus position, and acquires a plurality of fluorescence images at the plurality of coordinate values, respectively. Control is performed for each of a plurality of small sections obtained by dividing a plane orthogonal to the optical axis, and a plurality of fluorescences corresponding to the small sections adjacent to each other are arranged for each arrangement order of the plurality of coordinate values. A feature is that a plurality of fluorescent virtual images are created by connecting images to each other.

上記顕微鏡システムにおいて、前記明視野バーチャルスライド画像と前記蛍光バーチャルスライド画像とを重ね合わせた合成画像を作成する画像合成手段をさらに備えることを特徴とする。   The microscope system further includes image synthesizing means for creating a synthesized image obtained by superimposing the bright field virtual slide image and the fluorescence virtual slide image.

上記顕微鏡システムにおいて、前記標本は、2種類以上の標的分子にそれぞれ対応する2種類以上の蛍光色素により標識がなされており、前記蛍光バーチャルスライド画像取得制御手段は、前記標的分子の種類ごとに前記蛍光バーチャルスライド画像を取得することを特徴とする。   In the microscope system, the specimen is labeled with two or more types of fluorescent dyes corresponding to two or more types of target molecules, respectively, and the fluorescence virtual slide image acquisition control means A fluorescence virtual slide image is acquired.

上記顕微鏡システムにおいて、前記明視野バーチャルスライド画像を用いて、前記標本の内、前記蛍光バーチャルスライド画像の取得対象とする領域を設定する領域設定手段をさらに備えることを特徴とする。   The microscope system may further include an area setting unit that sets an area from which the fluorescent virtual slide image is to be acquired, using the bright field virtual slide image.

上記顕微鏡システムにおいて、前記細胞構成要素は細胞核であることを特徴とする。
上記顕微鏡システムにおいて、前記細胞構成要素がヘマトキシリン染色されていることを特徴とする。
In the microscope system, the cell component is a cell nucleus.
In the above microscope system, the cell component is stained with hematoxylin.

本発明に係る標本画像生成方法は、明視野観察及び蛍光観察が可能な顕微鏡の対物レンズ及び標本を、前記対物レンズの光軸と直交する方向に相対的に移動させて複数枚の顕微鏡画像群を取得し、該複数枚の顕微鏡画像群を相互に繋ぎ合わせたバーチャルスライド画像を生成する標本画像生成方法において、細胞を構成する1つ以上の細胞構成要素が非蛍光色素により染色され、且つ、検出目的とする標的分子が蛍光色素により標識された標本に対する明視野観察により、前記細胞構成要素が表示された明視野バーチャルスライド画像を取得する制御を行う明視野バーチャルスライド画像取得制御ステップと、前記標本に対する蛍光観察により、前記標的分子に対応する蛍光バーチャルスライド画像を取得する制御を行う蛍光バーチャルスライド画像取得制御ステップと、前記蛍光バーチャル画像の取得対象となる領域を格子状に分割した複数の小区画の中から、明視野画像を取得する際に用いられる明視野画像用の合焦位置を実測するための小区画を複数抽出し、抽出した小区画の中から、蛍光画像を取得する際に用いられる蛍光画像用の合焦位置を更に実測するための第1の小区画を複数抽出し、各第1の小区画における前記明視野画像用及び蛍光画像用の合焦位置を実測して両合焦位置間における差分を算出すると共に、全ての前記第1の小区画における前記差分の平均値及び標準偏差を算出し、前記標準偏差が所定値以下である場合に、前記明視野画像用の合焦位置を実測するための小区画のうち前記第1の小区画以外の第2の小区画における前記蛍光画像用の合焦位置を、当該第2の小区画に対して実測された前記明視野画像用の合焦位置と前記平均値とから算出するフォーカス位置取得ステップとを含むことを特徴とする。 A specimen image generation method according to the present invention includes a microscope objective lens and specimen capable of bright field observation and fluorescence observation, which are moved relative to each other in a direction perpendicular to the optical axis of the objective lens, and a plurality of microscope image groups. And a specimen image generation method for generating a virtual slide image obtained by connecting the plurality of microscope image groups to each other, and one or more cell components constituting the cell are stained with a non-fluorescent dye, and Bright field virtual slide image acquisition control step for performing control to acquire a bright field virtual slide image in which the cell components are displayed by bright field observation on a specimen in which a target molecule to be detected is labeled with a fluorescent dye, and A fluorescence virtual slider that performs control to acquire a fluorescence virtual slide image corresponding to the target molecule by fluorescence observation of the specimen. And de image acquisition control step, wherein the acquisition target and a region of the fluorescent virtual image from the plurality of small compartments divided in a grid pattern, the focus position for the bright field image used in obtaining the bright field image A plurality of small sections for actual measurement are extracted, and a plurality of first subsections are further extracted from the extracted small sections for further actual measurement of the focus position for the fluorescent image used when acquiring the fluorescent image. , Measuring the in-focus positions for the bright field image and the fluorescent image in each first small section to calculate a difference between the two in-focus positions, and averaging the differences in all the first sub-sections When a value and a standard deviation are calculated, and the standard deviation is equal to or smaller than a predetermined value, a second small block other than the first small block among the small blocks for actually measuring the focus position for the bright field image is calculated. The in-focus position for the fluorescent image in the compartment Characterized in that it comprises a focus position acquiring step of calculating from an in-focus position for actually measured the bright field image with respect to the second subsection and the average value.

本発明に係る標本画像生成プログラムは、明視野観察及び蛍光観察が可能な顕微鏡の対物レンズ及び標本を、前記対物レンズの光軸と直交する方向に相対的に移動させて複数枚の顕微鏡画像群を取得し、該複数枚の顕微鏡画像群を相互に繋ぎ合わせたバーチャルスライド画像を生成する処理をコンピュータに実行させる標本画像生成プログラムにおいて、細胞を構成する1つ以上の細胞構成要素が非蛍光色素により染色され、且つ、検出目的とする標的分子が蛍光色素により標識された標本に対する明視野観察により、前記細胞構成要素が表示された明視野バーチャルスライド画像を取得する制御を行う明視野バーチャルスライド画像取得制御ステップと、前記標本に対する蛍光観察により、前記標的分子に対応する蛍光バーチャルスライド画像を取得する制御を行う蛍光バーチャルスライド画像取得制御ステップと、前記蛍光バーチャル画像の取得対象となる領域を格子状に分割した複数の小区画の中から、明視野画像を取得する際に用いられる明視野画像用の合焦位置を実測するための小区画を複数抽出し、抽出した小区画の中から、蛍光画像を取得する際に用いられる蛍光画像用の合焦位置を更に実測するための第1の小区画を複数抽出し、各第1の小区画における前記明視野画像用及び蛍光画像用の合焦位置を実測して両合焦位置間における差分を算出すると共に、全ての前記第1の小区画における前記差分の平均値及び標準偏差を算出し、前記標準偏差が所定値以下である場合に、前記明視野画像用の合焦位置を実測するための小区画のうち前記第1の小区画以外の第2の小区画における前記蛍光画像用の合焦位置を、当該第2の小区画に対して実測された前記明視野画像用の合焦位置と前記平均値とから算出するフォーカス位置取得ステップとを含むことを特徴とする。 The sample image generation program according to the present invention is configured to move a microscope objective lens and a specimen capable of bright field observation and fluorescence observation relative to each other in a direction perpendicular to the optical axis of the objective lens, thereby obtaining a plurality of microscope image groups. And a sample image generation program that causes a computer to execute a process of generating a virtual slide image obtained by connecting the plurality of microscope image groups to each other, wherein one or more cell components constituting the cell are non-fluorescent dyes Bright field virtual slide image that performs control to obtain a bright field virtual slide image in which the cell components are displayed by bright field observation on a sample that is stained by the above and the target molecule to be detected is labeled with a fluorescent dye A fluorescence virtual slide corresponding to the target molecule by an acquisition control step and fluorescence observation on the specimen A fluorescent virtual slide image acquisition control step performs control to acquire the image, from among the fluorescent plurality of small sections the acquisition target and a region is divided into lattice-like virtual image, and is used to acquire the bright-field image To extract a plurality of small sections for measuring the in-focus position for the bright field image, and to further measure the in-focus position for the fluorescent image used when acquiring the fluorescent image from the extracted small sections A plurality of first subsections are extracted, the in-focus positions for the bright field image and the fluorescent image in each first subsection are measured, and the difference between the two in-focus positions is calculated. An average value and a standard deviation of the differences in one small section are calculated, and when the standard deviation is a predetermined value or less, the first section among the small sections for actually measuring the in-focus position for the bright field image. 2nd other than a small parcel of The focus position of the fluorescent image, include a said second focus position acquisition step of calculating from the measured in-focus position for the bright field image relative to the small section to the average value in subsection It is characterized by.

本発明によれば、明視野観察の際に用いられる第1の合焦位置を取得し、この第1の合焦位置を用いて、蛍光観察の際に用いられる第2の合焦位置を取得するので、多重染色標本を蛍光観察する際の合焦位置を短時間に精度良く検出することが可能となる。   According to the present invention, a first in-focus position used in bright field observation is acquired, and a second in-focus position used in fluorescence observation is acquired using the first in-focus position. As a result, it is possible to accurately detect the in-focus position in the fluorescence observation of the multiple stained specimen in a short time.

図1は、本発明の実施の形態1に係る顕微鏡システム全体の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the entire microscope system according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、図1に示すホストシステムの構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the host system shown in FIG. 図3は、図1に示す顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the microscope system shown in FIG. 図4は、標本が配置されたスライドガラスを示す上面図である。FIG. 4 is a top view showing the slide glass on which the specimen is arranged. 図5は、標本サーチ領域から検出された標本領域を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a sample area detected from the sample search area. 図6Aは、注目領域を格子状に分割した小区画及びフォーカス位置抽出ポイントを示す模式図である。FIG. 6A is a schematic diagram showing small sections and focus position extraction points obtained by dividing the region of interest into a grid. 図6Bは、注目領域を格子状に分割した小区画及びフォーカス位置抽出ポイントを示す模式図である。FIG. 6B is a schematic diagram showing small sections and focus position extraction points obtained by dividing the region of interest into a grid. 図7は、フォーカスマップの一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a focus map. 図8は、画像ファイルのデータ構成例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a data configuration example of an image file. 図9は、フォーカスマップの作成処理を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing focus map creation processing. 図10は、ポイントBにおける合焦位置を実測する処理を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing processing for actually measuring the in-focus position at point B. 図11は、実施の形態2におけるフォーカスマップの作成処理を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating focus map creation processing according to the second embodiment. 図12は、実施の形態3において作成される3次元画像の構成を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a configuration of a three-dimensional image created in the third embodiment. 図13は、実施の形態3における蛍光画像の取得処理を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart illustrating a fluorescence image acquisition process according to the third embodiment.

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。
本発明に係る顕微鏡システムは、多重染色された病理組織標本又は細胞診標本の全体またはその一部を、顕微鏡を用いて広視野かつ高精細にディジタル画像として記録して表示するものである。より詳細には、本発明に係る顕微鏡システムは、形態観察染色と分子標的染色とが多重に染色された標本を観察及び診断に供するものである。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments.
The microscope system according to the present invention records and displays a multiple-stained pathological tissue specimen or cytological specimen as a digital image with a wide field of view and high definition using a microscope. More specifically, the microscope system according to the present invention uses a specimen in which morphological observation staining and molecular target staining are multiply stained for observation and diagnosis.

以下においては、本発明を、バーチャルスライド画像を生成する顕微鏡システム(バーチャル顕微鏡システム)に適用した場合を例にとって説明する。バーチャルスライド画像(以下、VS画像とも記す)とは、標本を載置する電動ステージを動かすなどして、顕微鏡の対物レンズ及び標本を対物レンズの光軸に対して直交する方向に相対的に移動させ、視野範囲をずらしながら標本を部分毎に撮像した複数の画像を互いに繋ぎ合わせることによって生成した画像のことである。   Below, the case where this invention is applied to the microscope system (virtual microscope system) which produces | generates a virtual slide image is demonstrated to an example. A virtual slide image (hereinafter also referred to as a VS image) refers to moving the objective lens of the microscope and the specimen in a direction perpendicular to the optical axis of the objective lens by moving an electric stage on which the specimen is placed. The image is generated by connecting a plurality of images obtained by capturing the specimen for each part while shifting the visual field range.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る顕微鏡システム全体の構成例を示す図である。
図1に示す顕微鏡システム1は、顕微鏡装置10と、該顕微鏡装置10とデータ送受可能に接続されたホストシステム20と、ホストシステム20の制御の下で顕微鏡装置10の各部を制御する顕微鏡コントローラ30と、ホストシステム20に接続されたテレビ(TV)カメラコントローラ40と、顕微鏡装置10に取り付けられ、TVカメラコントローラ40の制御の下で動作するテレビ(TV)カメラ50とを備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the entire microscope system according to the first embodiment.
A microscope system 1 shown in FIG. 1 includes a microscope apparatus 10, a host system 20 connected to the microscope apparatus 10 so as to be able to transmit and receive data, and a microscope controller 30 that controls each part of the microscope apparatus 10 under the control of the host system 20. A television (TV) camera controller 40 connected to the host system 20; and a television (TV) camera 50 attached to the microscope apparatus 10 and operating under the control of the TV camera controller 40.

顕微鏡装置10は、標本Sが配置されたスライドガラス100を載置する電動ステージ11と、側面視略コの字状を有し、電動ステージ11を支持する顕微鏡本体12と、顕微鏡本体12の底部に設けられ、標本Sを透過照明する透過照明光学系13と、顕微鏡本体12の上部に設けられ、標本Sを落射照明する落射照明光学系14と、顕微鏡本体12に回転自在に設けられ、複数の対物レンズ151が装着されたレボルバ15と、標本Sの観察光の光路Lに選択的に挿入される複数の光学キューブ161を切り替える光学キューブ切換部16と、顕微鏡本体12の上部に載置された鏡筒17とを備える。以下、図1に示す対物レンズ151aの光軸方向をZ方向とし、Z方向と直交する平面をXY平面として説明する。また、Z座標は標本面(電動ステージ11の標本載置面)が対物レンズ151から離れる方向を負の方向とし、標本面に近づく方向を正の方向とする。   The microscope apparatus 10 includes an electric stage 11 on which a slide glass 100 on which a specimen S is placed, a microscope body 12 having a substantially U-shape in side view and supporting the electric stage 11, and a bottom portion of the microscope body 12. A transmission illumination optical system 13 for transmitting and illuminating the specimen S; an epi-illumination optical system 14 for illuminating the specimen S by epi-illumination; and a microscope body 12 that is rotatably provided. The revolver 15 to which the objective lens 151 is attached, the optical cube switching unit 16 for switching a plurality of optical cubes 161 selectively inserted in the optical path L of the observation light of the sample S, and the microscope body 12 are mounted on the upper part. The lens barrel 17 is provided. In the following description, it is assumed that the optical axis direction of the objective lens 151a shown in FIG. 1 is the Z direction, and the plane orthogonal to the Z direction is the XY plane. In the Z coordinate, the direction in which the sample surface (the sample placement surface of the electric stage 11) is separated from the objective lens 151 is defined as a negative direction, and the direction approaching the sample surface is defined as a positive direction.

電動ステージ11は、ステージX−Y駆動制御部31の制御の下で動作するモータ32、及び、ステージZ駆動制御部33の制御の下で動作するモータ34によって駆動され、XY平面内及びZ方向にそれぞれ自在に移動する。また、電動ステージ11は、原点センサによる原点位置検出機能(不図示)を有し、電動ステージ11に載置したスライドガラス100(標本S)の各部に対して座標を設定することができる。   The electric stage 11 is driven by a motor 32 that operates under the control of the stage XY drive control unit 31 and a motor 34 that operates under the control of the stage Z drive control unit 33, and in the XY plane and in the Z direction. Move freely to each. The electric stage 11 has an origin position detection function (not shown) by an origin sensor, and can set coordinates for each part of the slide glass 100 (specimen S) placed on the electric stage 11.

透過照明光学系13は、透過照明用光源130と、透過照明用光源130から射出した照明光(以下、透過照明光という)を集光するコレクタレンズ131と、透過用フィルタユニット132と、透過シャッタ133と、透過視野絞り134と、透過開口絞り135と、透過照明光の光路L1を対物レンズ151aの光軸に沿って折り曲げる折曲げミラー136と、コンデンサ光学素子ユニット137と、トップレンズユニット138とを備える。   The transmission illumination optical system 13 includes a transmission illumination light source 130, a collector lens 131 that collects illumination light emitted from the transmission illumination light source 130 (hereinafter referred to as transmission illumination light), a transmission filter unit 132, and a transmission shutter. 133, a transmission field stop 134, a transmission aperture stop 135, a bending mirror 136 that bends the optical path L1 of the transmitted illumination light along the optical axis of the objective lens 151a, a condenser optical element unit 137, and a top lens unit 138. Is provided.

落射照明光学系14は、落射照明用光源140と、落射照明用光源140から射出した照明光(以下、落射照明光という)を集光するコレクタレンズ141と、落射用フィルタユニット142と、落射シャッタ143と、落射視野絞り144と、落射開口絞り145とを備える。   The epi-illumination optical system 14 includes an epi-illumination light source 140, a collector lens 141 that collects illumination light emitted from the epi-illumination light source 140 (hereinafter referred to as epi-illumination light), an epi-illumination filter unit 142, and an epi-illumination shutter. 143, an epi-illumination field stop 144, and an epi-illumination aperture stop 145.

レボルバ15には、倍率(観察倍率)が互いに異なる複数の対物レンズ151a、151b、…(これらを総称して対物レンズ151ともいう)が装着されている。対物レンズ151は、レボルバ15の回転に応じて択一的に切り換えられて観察光路Lに挿入され、標本Sの観察に用いられる。なお、図1においては、対物レンズ151aが観察光路Lに挿入された状態を示している。   The revolver 15 is equipped with a plurality of objective lenses 151a, 151b, ... (collectively referred to as objective lenses 151) having different magnifications (observation magnifications). The objective lens 151 is selectively switched according to the rotation of the revolver 15 and inserted into the observation optical path L, and is used for observing the sample S. FIG. 1 shows a state in which the objective lens 151a is inserted in the observation optical path L.

レボルバ15は、対物レンズ151として、倍率が比較的低い低倍率(例えば2倍、4倍)の対物レンズ(以下、低倍対物レンズという)と、倍率が低倍対物レンズよりも高い高倍率(例えば、10倍、20倍、40倍)の対物レンズ(以下、高倍対物レンズという。)とを少なくとも1つずつ保持している。なお、低倍及び高倍とした倍率は一例であり、少なくとも一方の倍率が他方の倍率に対して高ければよい。   The revolver 15 includes an objective lens 151 having a relatively low magnification (for example, 2 × and 4 ×), an objective lens (hereinafter referred to as a low magnification objective lens), and a high magnification (a magnification that is higher than that of the low magnification objective lens). For example, at least one objective lens (hereinafter referred to as a high magnification objective lens) of 10 times, 20 times, and 40 times is held. Note that the low magnification and the high magnification are examples, and it is sufficient that at least one magnification is higher than the other magnification.

光学キューブ切換部16は、複数の光学キューブ161a、161b、…(これらを総称して光学キューブ161ともいう)を保持しており、検鏡法に応じていずれかの光学キューブ161を選択して観察光路L(より詳細には、観察光路Lと落射照明光の光路L2とが交差する位置)に挿入する。   The optical cube switching unit 16 holds a plurality of optical cubes 161a, 161b,... (These are also collectively referred to as an optical cube 161), and selects one of the optical cubes 161 according to the microscopic method. It is inserted into the observation optical path L (more specifically, the position where the observation optical path L and the optical path L2 of the epi-illumination light intersect).

各光学キューブ161は、標本Sを染色した蛍光色素の励起波長の光を透過させる励起フィルターと、標本Sを染色した全ての蛍光色素の蛍光波長を含む波長の光を透過させる吸収フィルターと、ダイクロイックミラーとをユニット化したものである。観察光路Lに挿入された光学キューブ161は、落射照明用光源140から射出された光の内、標本Sを染色した蛍光色素の励起波長成分を反射して標本Sの方向に導くと共に、標本Sからの反射光の内、標本Sで発光した蛍光波長成分を透過させて鏡筒17の方向に導く。   Each optical cube 161 includes an excitation filter that transmits light having the excitation wavelength of the fluorescent dye that stains the specimen S, an absorption filter that transmits light having a wavelength including the fluorescence wavelengths of all the fluorescent dyes that stain the specimen S, and a dichroic. The mirror is unitized. The optical cube 161 inserted in the observation optical path L reflects the excitation wavelength component of the fluorescent dye that stains the sample S out of the light emitted from the epi-illumination light source 140 and guides it in the direction of the sample S. Fluorescence wavelength component emitted from the specimen S is transmitted in the reflected light from the light and guided in the direction of the lens barrel 17.

鏡筒17には、接眼レンズを内設し、標本Sの標本像を目視観察するための双眼部171と、TVカメラ50と、標本Sからの観察光を双眼部171側とTVカメラ50側とに分岐するビームスプリッタ172とが設けられている。   The lens barrel 17 is provided with an eyepiece, and the binocular unit 171 for visually observing the sample image of the sample S, the TV camera 50, and the observation light from the sample S on the binocular unit 171 side and the TV camera 50 side And a beam splitter 172 that branches into a line.

このような顕微鏡装置10の各部は電動化されており、顕微鏡コントローラ30の制御の下で動作する。なお、顕微鏡装置10の各部を、ユーザが手動で操作することも可能である。   Each part of the microscope apparatus 10 is electrically driven and operates under the control of the microscope controller 30. In addition, it is also possible for a user to operate each part of the microscope apparatus 10 manually.

ホストシステム20は、CPUやビデオボード、メインメモリ等の主記憶装置、ハードディスクや各種記憶媒体等の外部記憶装置、通信装置、表示装置や印刷装置等の出力装置、入力装置、各部を接続し、あるいは外部入力を接続するインターフェース装置等を備えた公知のハードウェア構成(例えば、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータ)によって実現される。   The host system 20 connects a CPU, a video board, a main storage device such as a main memory, an external storage device such as a hard disk and various storage media, a communication device, an output device such as a display device and a printing device, an input device, and each unit. Alternatively, it is realized by a known hardware configuration (for example, a general-purpose computer such as a workstation or a personal computer) provided with an interface device for connecting an external input.

図2は、ホストシステム20の構成を示すブロック図である。図2に示すように、ホストシステム20は、入力部21と、表示部22と、画像データ記録部23と、撮影座標記録部24と、プログラム記録部25と、TVカメラ50から入力されるビデオ信号を処理するビデオボード26と、これらの各部及び顕微鏡システム全体の動作を制御する制御部27とを備える。この他、図示はしないが、ホストシステム20は、図1に示す顕微鏡システムを構成する各部との間で各種データの授受を管理するインタフェースユニットを備える。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the host system 20. As shown in FIG. 2, the host system 20 includes an input unit 21, a display unit 22, an image data recording unit 23, a shooting coordinate recording unit 24, a program recording unit 25, and a video input from the TV camera 50. A video board 26 that processes signals and a control unit 27 that controls the operation of each of these units and the entire microscope system are provided. In addition, although not shown, the host system 20 includes an interface unit that manages the exchange of various data with each unit constituting the microscope system shown in FIG.

入力部21は、マウスやキーボード等の入力デバイスによって実現される。入力部21は、ユーザが各種情報や命令をホストシステム20に入力する際に用いられる。
表示部22は、LCDやELディスプレイ等の表示装置によって実現される。
The input unit 21 is realized by an input device such as a mouse or a keyboard. The input unit 21 is used when a user inputs various information and commands to the host system 20.
The display unit 22 is realized by a display device such as an LCD or an EL display.

画像データ記録部23、撮影座標記録部24、及びプログラム記録部25は、例えば、更新記録可能なフラッシュメモリ等のROMやRAMといった各種ICメモリ、内蔵若しくは外付けハードディスク、又は、CD−ROM等の情報記録媒体及びその読取装置によって実現される。画像データ記録部23は、TVカメラ50によって標本Sを撮影した画像(以下、観察画像ともいう)を記録する。撮影座標記録部24は、標本Sの観察画像を撮影する際のXYZ座標を記録する。プログラム記録部25は、顕微鏡システム1の動作を制御するための各種制御プログラムや、これらの制御プログラムの実行中に用いられるデータ等を記録する。   The image data recording unit 23, the photographing coordinate recording unit 24, and the program recording unit 25 are, for example, various IC memories such as ROM and RAM such as update-recordable flash memory, built-in or external hard disk, or CD-ROM. This is realized by an information recording medium and a reading device thereof. The image data recording unit 23 records an image obtained by photographing the sample S with the TV camera 50 (hereinafter also referred to as an observation image). The photographing coordinate recording unit 24 records the XYZ coordinates when photographing the observation image of the sample S. The program recording unit 25 records various control programs for controlling the operation of the microscope system 1, data used during the execution of these control programs, and the like.

制御部27は、例えば、プログラム記録部25に記録されている各種制御プログラムをCPU(中央演算装置)に読み込んで実行することにより実現される。制御部27は、蛍光VS画像領域設定部271と、明視野VS画像取得制御手段としての明視野VS撮像制御部272と、蛍光VS画像取得制御手段としての蛍光VS撮像制御部273と、フォーカス位置取得部274と、VS画像作成部275と、画像合成部276とを有し、顕微鏡装置10の動作を制御するための各種制御信号を生成して顕微鏡コントローラ30に出力する。また、制御部27は、TVカメラコントローラ40に制御信号を送信して、TVカメラ50による撮影を実行させる。   The control unit 27 is realized, for example, by reading various control programs recorded in the program recording unit 25 into a CPU (Central Processing Unit) and executing them. The control unit 27 includes a fluorescence VS image area setting unit 271, a bright field VS imaging control unit 272 as a bright field VS image acquisition control unit, a fluorescence VS imaging control unit 273 as a fluorescence VS image acquisition control unit, and a focus position. The acquisition unit 274, the VS image creation unit 275, and the image composition unit 276 generate various control signals for controlling the operation of the microscope apparatus 10 and output the generated control signals to the microscope controller 30. In addition, the control unit 27 transmits a control signal to the TV camera controller 40 to cause the TV camera 50 to perform shooting.

蛍光VS画像領域設定部271は、ユーザ操作による入力部21からの入力信号に従って、蛍光VS画像の取得対象とする標本S上の領域(以下、注目領域ともいう)を設定する。   The fluorescence VS image region setting unit 271 sets a region on the specimen S (hereinafter also referred to as a region of interest) that is a target for acquiring a fluorescence VS image, in accordance with an input signal from the input unit 21 by a user operation.

明視野VS撮像制御部272は、透過照明光学系13により標本Sに透過照明光を照射して、非蛍光色素で染色された細胞を構成する1つ以上の細胞構成要素(細胞核等。以下、単に細胞構成要素ともいう)に対応する明視野画像を取得する一連の動作を制御する。   The bright-field VS imaging control unit 272 irradiates the specimen S with transmitted illumination light by the transmitted illumination optical system 13 and forms one or more cell components (cell nuclei, etc., which constitute cells stained with a non-fluorescent dye. A series of operations for acquiring a bright-field image corresponding to a cell component is also controlled.

蛍光VS撮像制御部273は、落射照明光学系14により標本Sに落射照明光を照射して、蛍光標識された標的分子に対応する蛍光画像を取得する一連の動作を制御する。   The fluorescence VS imaging control unit 273 controls a series of operations for irradiating the specimen S with epi-illumination light by the epi-illumination optical system 14 and acquiring a fluorescent image corresponding to the fluorescently labeled target molecule.

フォーカス位置取得部274は、標本Sの明視野画像及び蛍光画像を取得する際の合焦位置を実測又は演算により取得する。より詳細には、フォーカス位置取得部274は、明視野画像用の合焦位置を取得し、この合焦位置を用いて蛍光画像用の合焦位置を取得する。合焦位置の実測は、フォーカス位置取得部274が顕微鏡コントローラ30を介して電動ステージ11をZ方向に移動させながら、TVカメラ50によって撮像された画像のコントラストを各Z座標について評価することにより行われる。なお、この合焦動作は、ビデオAF機能とも呼ばれる。   The focus position acquisition unit 274 acquires the focus position when acquiring the bright field image and the fluorescence image of the sample S by actual measurement or calculation. More specifically, the focus position acquisition unit 274 acquires a focus position for a bright field image, and acquires a focus position for a fluorescent image using the focus position. The focus position is actually measured by evaluating the contrast of the image captured by the TV camera 50 for each Z coordinate while the focus position acquisition unit 274 moves the electric stage 11 in the Z direction via the microscope controller 30. Is called. This focusing operation is also called a video AF function.

VS画像作成部275は、顕微鏡装置10により標本Sの注目領域内を部分的に撮像した複数の明視野画像同士を繋ぎ合わせて明視野VS画像を作成すると共に、標本Sの注目領域内を部分的に撮像した複数の蛍光画像同士を繋ぎ合わせて蛍光VS画像を作成する。
画像合成部276は、明視野VS画像と蛍光VS画像とを重ね合わせた合成画像を作成する。
The VS image creation unit 275 creates a bright-field VS image by connecting a plurality of bright-field images obtained by partially imaging the region of interest of the sample S with the microscope device 10 and also partially within the region of interest of the sample S. A plurality of fluorescent images picked up automatically are connected to create a fluorescent VS image.
The image composition unit 276 creates a composite image in which the bright field VS image and the fluorescence VS image are superimposed.

顕微鏡コントローラ30は、ホストシステム20からの制御信号に応じて、顕微鏡装置10全体の動作を制御する。具体的には、顕微鏡コントローラ30は、顕微鏡装置10に対し、検鏡法(明視野観察/蛍光観察)の変更、透過照明用光源130及び落射照明用光源140の調光等といった各部の制御、現在の顕微鏡装置10の各部の状態の検出及びホストシステム20への送出等を実行する。また、顕微鏡コントローラ30は、ステージX−Y駆動制御部31及びステージZ駆動制御部33に対し、電動ステージ11の移動を制御するための制御信号を出力する。   The microscope controller 30 controls the operation of the entire microscope apparatus 10 according to a control signal from the host system 20. Specifically, the microscope controller 30 controls each part of the microscope apparatus 10 such as changing the spectroscopic method (bright field observation / fluorescence observation), dimming the transmitted illumination light source 130 and the incident illumination light source 140, Detection of the state of each part of the current microscope apparatus 10 and transmission to the host system 20 are executed. Further, the microscope controller 30 outputs a control signal for controlling the movement of the electric stage 11 to the stage XY drive control unit 31 and the stage Z drive control unit 33.

TVカメラコントローラ40は、ホストシステム20からの制御信号に応じて、TVカメラ50の動作を制御する。具体的には、TVカメラ50に対し、自動ゲイン制御のON/OFF、ゲイン設定、自動露出制御のON/OFF、及び露光時間の設定等を実行する。   The TV camera controller 40 controls the operation of the TV camera 50 according to a control signal from the host system 20. Specifically, automatic gain control ON / OFF, gain setting, automatic exposure control ON / OFF, exposure time setting, and the like are executed for the TV camera 50.

TVカメラ50は、標本像(詳細には対物レンズ151の視野範囲)を結像するCCDやCMOS等の撮像素子を備え、標本像を撮像して標本像の画像データをホストシステム20に出力する。   The TV camera 50 includes an image sensor such as a CCD or a CMOS that forms a sample image (specifically, a visual field range of the objective lens 151), images the sample image, and outputs image data of the sample image to the host system 20. .

次に、実施の形態1に係る顕微鏡システム1の動作について説明する。図3は、実施の形態1に係る顕微鏡システム1の動作を示すフローチャートである。なお、以下に説明する顕微鏡装置10の操作は、基本的にホストシステム20の制御の下で顕微鏡コントローラ30を介して自動的になされるが、ユーザが手動で操作しても良い。   Next, the operation of the microscope system 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the microscope system 1 according to the first embodiment. The operation of the microscope apparatus 10 described below is basically automatically performed through the microscope controller 30 under the control of the host system 20, but may be manually operated by the user.

まず、ステップS10において、顕微鏡システム1は、観察法を明視野観察に設定し、顕微鏡装置10の各部に対し、透過明視野観察法を実行するために各種光学部材の光路への挿脱制御を行う。それに応じて、落射シャッタ143が落射照明用の光路L2に挿入され、透過照明用の光路L1上の透過シャッタ133が開放され、明視野観察用の光学キューブ161が選択されて観察光路Lに挿入される。それにより、透過照明光が標本Sに照射される。
続くステップS11において、顕微鏡装置10は、低倍(例えば4倍)の対物レンズ151を光路に挿入する。
First, in step S10, the microscope system 1 sets the observation method to bright field observation, and performs insertion / removal control of various optical members to and from the optical path in order to execute the transmission bright field observation method for each part of the microscope apparatus 10. Do. Accordingly, the epi-illumination shutter 143 is inserted into the optical path L2 for epi-illumination, the transmission shutter 133 on the optical path L1 for trans-illumination is opened, and the optical cube 161 for bright-field observation is selected and inserted into the observation optical path L. Is done. Thereby, the transmitted illumination light is irradiated onto the specimen S.
In subsequent step S11, the microscope apparatus 10 inserts a low magnification (for example, 4 times) objective lens 151 into the optical path.

ステップS12において、顕微鏡システム1は、標本S全体に対応する低解像度の明視野画像を取得する。
図4は、標本Sが配置されたスライドガラス100全体を示す上面図である。以下の説明においては、標本Sの一例として、多重染色を施した乳癌組織標本を用いる。多重染色としては、形態観察用の染色として、細胞核に対してヘマトキシリン染色を施し、エストロゲン受容体(以下、単にERとも記す)を認識する抗ER抗体に対してAlexa555で蛍光標識を施し、HER2受容体(以下、単にHER2とも記す)を認識する抗HER2抗体に対してCy5で蛍光標識を施すものとする。実施の形態1においては、このような標本Sに対して明視野(細胞核)観察及び蛍光観察を行う。なお、ラベルLBには、標本Sに関する情報が記載されている。
In step S12, the microscope system 1 acquires a low-resolution bright-field image corresponding to the entire specimen S.
FIG. 4 is a top view showing the entire slide glass 100 on which the specimen S is arranged. In the following description, as an example of the specimen S, a breast cancer tissue specimen subjected to multiple staining is used. As multiple staining, hematoxylin staining is performed on cell nuclei as morphological observation staining, anti-ER antibody recognizing estrogen receptor (hereinafter also simply referred to as ER) is fluorescently labeled with Alexa555, and HER2 receptor is received. It is assumed that the anti-HER2 antibody that recognizes the body (hereinafter also simply referred to as HER2) is fluorescently labeled with Cy5. In the first embodiment, bright field (cell nucleus) observation and fluorescence observation are performed on such a specimen S. The label LB describes information related to the sample S.

このような標本Sに対し、顕微鏡装置10は、スライドガラス100上の予め定められた標本サーチ領域R1(例えば、縦:25mm、横:50mmの領域)を、TVカメラ50に投影される1ショットの撮像領域に応じて複数の区画に分割する。なお、この撮像領域の大きさ(縦×横の長さ)は、観察光路L上に挿入された対物レンズ151の倍率によって決定される。そして、顕微鏡システム1は、電動ステージ11をXY方向に移動させ、これらの各区画をTVカメラ50により順次撮像して、複数の顕微鏡画像(明視野画像)の画像データを取得する。ホストシステム20は、これらの複数の顕微鏡画像を相互に結合することで、標本サーチ領域R1の全体画像を生成する。この全体画像に対応する画像データは、画像データ記録部23にスライドガラス全体像ファイルとして記録される。   For such a sample S, the microscope apparatus 10 projects a predetermined sample search region R1 (for example, a region of 25 mm in length and 50 mm in width) on the slide glass 100 onto the TV camera 50. Is divided into a plurality of sections according to the imaging region. Note that the size of the imaging region (vertical × horizontal length) is determined by the magnification of the objective lens 151 inserted on the observation optical path L. Then, the microscope system 1 moves the electric stage 11 in the X and Y directions, sequentially captures each of these sections with the TV camera 50, and acquires image data of a plurality of microscope images (bright field images). The host system 20 generates an entire image of the specimen search region R1 by combining the plurality of microscope images with each other. Image data corresponding to the entire image is recorded in the image data recording unit 23 as a slide glass entire image file.

ステップS13において、顕微鏡装置10は、レボルバ15を回転させ、対物レンズ151を高倍(例えば20倍)のものに交換する。ここで高倍のレンズに交換するのは、明視野観察による高解像度の細胞核像と、蛍光観察による標的分子像とを取得するためである。   In step S13, the microscope apparatus 10 rotates the revolver 15 and replaces the objective lens 151 with a high magnification (for example, 20 times). The reason why the lens is replaced with a high-magnification lens is to acquire a high-resolution cell nucleus image by bright field observation and a target molecule image by fluorescence observation.

ステップS14において、顕微鏡システム1は、標本サーチ領域R1の内、高解像度の明視野観察及び蛍光観察を行う対象とする注目領域を設定し、注目領域内において合焦位置を実測するポイント(以下、フォーカス位置抽出ポイントと呼ぶ)を抽出する。   In step S14, the microscope system 1 sets a target region to be subjected to high-resolution bright-field observation and fluorescence observation in the specimen search region R1, and measures a focus position in the target region (hereinafter referred to as a focus position). (Referred to as a focus position extraction point).

より詳細には、顕微鏡システム1は、ステップS12において取得した標本サーチ領域R1の全体画像から、標本Sを含む標本領域R2を自動検出して表示部22に表示する。図5は、自動検出された標本領域R2を示す模式図である。なお、標本領域R2の自動検出方法としては、既知の画像処理方法が用いられる。   More specifically, the microscope system 1 automatically detects the sample region R2 including the sample S from the entire image of the sample search region R1 acquired in step S12 and displays it on the display unit 22. FIG. 5 is a schematic diagram showing a sample region R2 that is automatically detected. A known image processing method is used as an automatic detection method for the sample region R2.

このような標本領域R2が表示された画面上で、ユーザが入力部21(例えば、マウス等のポインティングデバイス)を用いて矩形の注目領域R3、R4を指定すると、ホストシステム20は、入力部21からの入力信号に従って、注目領域R3、R4の座標を撮像座標記録部24に一時的に記憶する。注目領域R3、R4としては、通常、腫瘍部のように、ユーザが目視により異常を認識した部分を含む領域が指定される。   When the user designates rectangular attention regions R3 and R4 using the input unit 21 (for example, a pointing device such as a mouse) on the screen on which such a sample region R2 is displayed, the host system 20 displays the input unit 21. The coordinates of the attention areas R3 and R4 are temporarily stored in the imaging coordinate recording unit 24 in accordance with the input signal from. As the attention areas R3 and R4, an area including a part where the user visually recognizes an abnormality, such as a tumor part, is usually designated.

なお、顕微鏡システム1は、ユーザに注目領域R3、R4を選択させる際に、標本サーチ領域R1全体を表示部22に表示するようにしても良いし、標本サーチ領域R1を表示部22に表示した上で、標本領域R2をユーザに目視で指定させるようにしても良い。   The microscope system 1 may display the entire sample search region R1 on the display unit 22 when the user selects the attention regions R3 and R4, or displays the sample search region R1 on the display unit 22. In the above, the sample region R2 may be visually designated by the user.

さらに、図6A及び図6Bに示すように、顕微鏡システム1は、各注目領域R3、R4を格子状に分割して複数の小区画Pを設定する。各小区画Pは、TVカメラ50に投影される1ショットの撮像領域に対応しており、各小区画Pの大きさ(縦×横の長さ)は対物レンズ151の倍率によって決定される。従って、小区画Pの大きさは、ステップS12において撮像される1つの区画よりも小さくなる。   Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, the microscope system 1 sets a plurality of small sections P by dividing each region of interest R3, R4 into a lattice shape. Each small section P corresponds to an imaging area of one shot projected on the TV camera 50, and the size (vertical × horizontal length) of each small section P is determined by the magnification of the objective lens 151. Therefore, the size of the small section P is smaller than one section captured in step S12.

そして、顕微鏡システム1は、これらの小区画Pの内から、合焦位置を実測する複数の小区画(フォーカス位置抽出ポイント)FPを抽出する。
ここで、全ての小区画Pについてフォーカス位置を実測で求めようとすると、非常に多くの時間がかかってしまう。そこで、本実施の形態1においては、全ての小区画Pの内からフォーカス位置をサンプリング(実測)する小区画を自動抽出し、それ以外の小区画については、サンプリングされた値に基づいて演算により求める。なお、フォーカス位置抽出ポイントの自動抽出方法は任意で良く、ランダムであっても良いし、規則的(例えば3区画おき)であっても良い。
Then, the microscope system 1 extracts a plurality of small sections (focus position extraction points) FP for actually measuring the in-focus position from these small sections P.
Here, if it is attempted to obtain the focus position for all the small sections P by actual measurement, it takes a very long time. Therefore, in the first embodiment, a small section that samples (actually measures) the focus position is automatically extracted from all of the small sections P, and the other small sections are calculated based on the sampled values. Ask. Note that the automatic extraction method of the focus position extraction point may be arbitrary, may be random, or may be regular (for example, every third section).

自動抽出されたフォーカス位置抽出ポイントFPは、明視野画像を取得する際のフォーカス位置の実測ポイントとして用いられる。また、蛍光画像用のフォーカス位置抽出ポイントは、好ましくは、明視野画像用のフォーカス位置抽出ポイントFPからさらに絞り込まれる。これは、蛍光観察は基本的に暗視野で行われ、撮像に時間がかかるため、フォーカス位置の実測処理においては明視野観察の場合よりも数倍〜数十倍、時間を要するからである。そのため、実施の形態1においては、蛍光画像用のフォーカス位置抽出ポイント数を絞ることにより、全体の処理時間の短縮を図っている。なお、明視野画像用のフォーカス位置抽出ポイントFPから蛍光画像用のフォーカス位置抽出ポイントを抽出する方法は任意で良く、ランダムに抽出しても良いし、規則的に間引くことにより抽出しても良い。以下において、明視野画像用として抽出されたフォーカス位置抽出ポイントFPの内、蛍光画像用のフォーカス位置抽出ポイントとして抽出されたポイントをポイントAと呼び、抽出されなかったポイントをポイントBと呼ぶ。   The automatically extracted focus position extraction point FP is used as a focus position measurement point when a bright field image is acquired. Further, the focus position extraction point for the fluorescent image is preferably further narrowed down from the focus position extraction point FP for the bright field image. This is because fluorescence observation is basically performed in a dark field and imaging takes time, and the focus position measurement process requires several times to several tens of times longer than bright field observation. Therefore, in the first embodiment, the overall processing time is shortened by reducing the number of focus position extraction points for fluorescent images. The method for extracting the focus position extraction point for the fluorescent image from the focus position extraction point FP for the bright field image may be arbitrary, may be extracted randomly, or may be extracted by regular thinning. . Hereinafter, among the focus position extraction points FP extracted for the bright field image, the points extracted as the focus position extraction points for the fluorescent image are referred to as points A, and the points that are not extracted are referred to as points B.

続くステップS15において、顕微鏡システム1は、明視野画像用及び蛍光画像用のフォーカスマップを、各注目領域R3、R4について作成する。より詳細には、明視野画像用の合焦位置の実測及び算出を行ってフォーカスマップを作成した後、明視野画像用の合焦位置に基づき、蛍光画像用の合焦位置の実測及び算出を標的分子(ER、HER2)毎に行い、ER用及びHER2用のフォーカスマップをそれぞれ作成する。図7は、フォーカスマップの一例を示す図である。図7に示すように、フォーカスマップMは、注目領域R3、R4内の各小区画Pに割り当てられた座標番号((001,001)、(002,001)、…)と、各小区画Pを撮像する際の電動ステージ11の座標情報(ステージ座標)とを含む。各座標情報は、小区画Pを対物レンズ151の光軸に合わせたときの電動ステージ11のX座標及びY座標、及び、合焦位置を表すZ座標とからなる。このようなフォーカスマップMは、撮像座標記録部24に記録される。フォーカスマップ作成の詳細な処理については後述する。   In subsequent step S15, the microscope system 1 creates a focus map for a bright field image and a fluorescence image for each region of interest R3 and R4. More specifically, after a focus map for a bright field image is measured and calculated to create a focus map, a focus position for a fluorescent image is measured and calculated based on the focus position for a bright field image. This is performed for each target molecule (ER, HER2), and focus maps for ER and HER2 are created. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a focus map. As shown in FIG. 7, the focus map M includes coordinate numbers ((001, 001), (002, 001),...) Assigned to the small sections P in the attention areas R3 and R4, and the small sections P. And coordinate information (stage coordinates) of the electric stage 11 at the time of imaging. Each piece of coordinate information includes an X coordinate and a Y coordinate of the electric stage 11 when the small section P is aligned with the optical axis of the objective lens 151, and a Z coordinate representing the in-focus position. Such a focus map M is recorded in the imaging coordinate recording unit 24. Detailed processing for creating the focus map will be described later.

ステップS16において、顕微鏡システム1は、フォーカスマップMに基づいて顕微鏡装置10を動作させ、高倍の対物レンズ151を用いて注目領域R3、R4に対応する高解像度の明視野画像及び蛍光画像を取得する。   In step S16, the microscope system 1 operates the microscope apparatus 10 based on the focus map M, and acquires a high-resolution bright field image and fluorescent image corresponding to the attention areas R3 and R4 using the high-magnification objective lens 151. .

より詳細には、顕微鏡装置10は、フォーカスマップに登録されている座標情報に従って電動ステージ11を移動させ、小区画P毎に合焦位置を調節する。そして、透過照明光学系13及び落射照明光学系14を順次動作させて、各小区画Pの明視野画像、ER画像、及びHER2画像をTVカメラ50に撮像させる。ホストシステム20は、TVカメラ50から入力された画像を、画像の種類(明視野画像及び各種蛍光画像)毎に、隣接する小区画Pの画像と結合する。このような画像の入力及び結合処理を、フォーカスマップMに登録された全小区画Pに対して繰り返すことにより、広視野且つ高精細な注目領域R3、R4の全体画像(VS画像)が作成される。これらのVS画像に対応する画像ファイルは、画像データ記録部23に格納される。なお、VS画像を画像データ記録部23に記録する際には、JPEG、JPEG2000等の公知の圧縮アルゴリズムにより圧縮しても良い。   More specifically, the microscope apparatus 10 moves the electric stage 11 according to the coordinate information registered in the focus map, and adjusts the focus position for each small section P. Then, the transmitted illumination optical system 13 and the epi-illumination optical system 14 are sequentially operated to cause the TV camera 50 to capture the bright field image, the ER image, and the HER2 image of each small section P. The host system 20 combines the image input from the TV camera 50 with the image of the adjacent small section P for each type of image (bright field image and various fluorescent images). By repeating such image input and combining processing for all the small sections P registered in the focus map M, a wide-field and high-definition entire image (VS image) of the attention areas R3 and R4 is created. The Image files corresponding to these VS images are stored in the image data recording unit 23. When recording the VS image in the image data recording unit 23, the VS image may be compressed by a known compression algorithm such as JPEG or JPEG2000.

図8は、画像データ記録部23に格納される画像ファイルのデータ構成例を示す模式図である。図8に示すように、画像ファイル6は、付帯情報61、標本全体画像データ62、及び注目領域指定情報63を含む。   FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a data configuration example of an image file stored in the image data recording unit 23. As shown in FIG. 8, the image file 6 includes incidental information 61, whole specimen image data 62, and attention area designation information 63.

付帯情報61は、スライド番号611、スライドガラス全体像(即ち、標本サーチ領域R1)の撮像倍率612、蛍光色素数(m)613、蛍光色素#1情報〜蛍光色素#m情報614といった情報を含む。スライド番号は、スライドガラス100に任意に割り当てられる識別番号である。この識別番号は、例えばラベルLB(図4参照)に印刷されたバーコードを図示しないバーコードリーダで読み込むことにより、ホストシステム20に入力される。また、スライドガラス全体像の撮像倍率は、ステップS12において標本サーチ領域R1を撮像した際に使用した低倍率の対物レンズ151の倍率である。蛍光色素数(m)は、標本Sの染色に使用した蛍光色素の種類の数であり、実施の形態1においては、Alexa555、Cy5の2種類(m=2)である。蛍光色素#1情報〜蛍光色素#m情報は、使用した各蛍光色素に関する情報を含む。   The auxiliary information 61 includes information such as a slide number 611, an imaging magnification 612 of the entire slide glass image (that is, the specimen search region R1), the number of fluorescent dyes (m) 613, and fluorescent dye # 1 information to fluorescent dye #m information 614. . The slide number is an identification number arbitrarily assigned to the slide glass 100. This identification number is input to the host system 20 by reading a barcode printed on the label LB (see FIG. 4) with a barcode reader (not shown), for example. Further, the imaging magnification of the entire slide glass is the magnification of the low-magnification objective lens 151 used when the specimen search region R1 is imaged in step S12. The number of fluorescent dyes (m) is the number of types of fluorescent dyes used for staining the specimen S. In the first embodiment, there are two types of Alexa 555 and Cy5 (m = 2). The fluorescent dye # 1 information to the fluorescent dye #m information include information on each used fluorescent dye.

標本全体画像データ62は、ステップS12において取得した標本サーチ領域R1に対応する低解像度画像の画像データを含む。   The whole specimen image data 62 includes image data of a low resolution image corresponding to the specimen search region R1 acquired in step S12.

注目領域指定情報63は、注目領域指定数(n)631、注目領域#1情報〜注目領域#n情報632といった情報を含む。注目領域指定数(n)631は、標本領域R2からユーザが注目領域として指定した領域の数であり、実施の形態1においては、注目領域R3及びR4の2つである(n=2)。   The attention area designation information 63 includes information such as the attention area designation number (n) 631 and the attention area # 1 information to the attention area #n information 632. The attention area designation number (n) 631 is the number of areas designated by the user as the attention area from the sample area R2, and in the first embodiment, there are two attention areas R3 and R4 (n = 2).

各注目領域#j情報632(j=1、2、…、n)は、撮像情報632a、フォーカスマップデータ632b、及び画像データ632cを含む。撮像情報632aは、撮像倍率632a−1、スキャン(Scan)開始ステージX座標632a−2、スキャン(Scan)開始ステージY座標632a−3、X方向のピクセル数632a−4、Y方向のピクセル数632a−5といった情報を含む。この内、撮像倍率は、ステップS16において注目領域R3、R4を撮像した際に使用した高倍率の対物レンズ151の倍率である。また、スキャン開始ステージX座標及びY座標は、注目領域R3、R4内の小区画Pの撮像を開始した位置座標であり、通常は、各注目領域R3、R4の左上の小区画Pの位置となる(図6A、図6B参照)。X方向及びY方向のピクセル数は、注目領域R3、R4のX方向及びY方向の各辺に含まれる注目領域画像の画素数である。   Each attention area #j information 632 (j = 1, 2,..., N) includes imaging information 632a, focus map data 632b, and image data 632c. The imaging information 632a includes an imaging magnification 632a-1, a scan start stage X coordinate 632a-2, a scan start stage Y coordinate 632a-3, a pixel number 632a-4 in the X direction, and a pixel number 632a in the Y direction. Information such as -5 is included. Among these, the imaging magnification is the magnification of the high-power objective lens 151 used when imaging the attention regions R3 and R4 in step S16. Further, the scan start stage X coordinate and Y coordinate are position coordinates at which imaging of the small section P in the attention areas R3 and R4 is started. Usually, the position of the upper left small section P of each of the attention areas R3 and R4 is (See FIGS. 6A and 6B). The number of pixels in the X direction and the Y direction is the number of pixels of the attention area image included in each side of the attention areas R3 and R4 in the X direction and the Y direction.

フォーカスマップデータ632bは、ステップS15において作成されたフォーカスマップMに関する情報を含む。画像データ632cは、ステップS16において取得された各注目領域R3、R4のVS画像(明視野(細胞核)画像、ER画像、及びHER2画像)に対応する画像データである。   The focus map data 632b includes information on the focus map M created in step S15. The image data 632c is image data corresponding to the VS images (bright field (cell nucleus) image, ER image, and HER2 image) of each region of interest R3 and R4 acquired in step S16.

ステップS17において、顕微鏡システム1は、画像データ記録部23に格納された画像ファイルに基づいて、標本SのVS画像を表示部(モニタ)22に表示する。この際、ホストシステム20は、明視野(細胞核)画像に例えばB(青)チャネル、ER画像を例えばG(緑)チャネル、HER2画像を例えばR(赤)チャネルに割り当て、これらの画像を重ね合わせて表示する。或いは、ホストシステム20は、入力部21を介してユーザにより入力された入力信号に従い、明視野画像に対して所望の蛍光画像を重ね合わせた画像を表示しても良い。なお、各画像に割り当てるチャネルは、ユーザ所望の設定にすることができる。   In step S <b> 17, the microscope system 1 displays a VS image of the sample S on the display unit (monitor) 22 based on the image file stored in the image data recording unit 23. At this time, the host system 20 assigns, for example, the B (blue) channel, the ER image, for example, the G (green) channel, and the HER2 image, for example, the R (red) channel to the bright field (cell nucleus) image, and superimposes these images. To display. Alternatively, the host system 20 may display an image in which a desired fluorescent image is superimposed on a bright field image in accordance with an input signal input by the user via the input unit 21. The channel assigned to each image can be set as desired by the user.

次に、ステップS15におけるフォーカスマップの作成処理について詳細に説明する。図9は、フォーカスマップの作成処理を示すフローチャートである。
まず、明視野画像用のフォーカスマップを作成する。即ち、ステップS101において、顕微鏡システム1は、ステップS14において抽出した各フォーカス位置抽出ポイントFPにおける合焦位置を実測する。より詳細には、顕微鏡装置10は、対物レンズ151の光軸にフォーカス位置抽出ポイントFPが合うように、電動ステージ11をXY平面内で移動させる。続いて、ホストシステム20は、電動ステージ11をZ方向に移動させながらTVカメラ50により撮像された画像の入力を受け付け、画像の明るさやコントラストを評価することにより、合焦位置を求める。このようにして実測された各フォーカス位置抽出ポイントFPの合焦位置座標は、フォーカスマップMに記録される。
Next, the focus map creation process in step S15 will be described in detail. FIG. 9 is a flowchart showing focus map creation processing.
First, a focus map for a bright field image is created. That is, in step S101, the microscope system 1 measures the in-focus position at each focus position extraction point FP extracted in step S14. More specifically, the microscope apparatus 10 moves the electric stage 11 in the XY plane so that the focus position extraction point FP is aligned with the optical axis of the objective lens 151. Subsequently, the host system 20 receives an input of an image captured by the TV camera 50 while moving the electric stage 11 in the Z direction, and obtains an in-focus position by evaluating the brightness and contrast of the image. The focus position coordinates of the focus position extraction points FP actually measured in this way are recorded in the focus map M.

続くステップS102において、ホストシステム20は、フォーカス位置抽出ポイントFPとして抽出されなかった各小区画Pの合焦位置を、近傍で実測された合焦位置に基づいて補間演算を行うことにより算出する。算出された各小区画Pの合焦位置座標は、フォーカスマップMに記録される。
以上の処理により、高解像度の明視野画像用のフォーカスマップMが完成する。このフォーカスマップMは、撮像座標記録部24に格納される。
In subsequent step S102, the host system 20 calculates the in-focus position of each small section P that has not been extracted as the focus position extraction point FP by performing an interpolation operation based on the in-focus position actually measured in the vicinity. The calculated focus position coordinates of each small section P are recorded in the focus map M.
The focus map M for a bright field image with high resolution is completed by the above processing. The focus map M is stored in the imaging coordinate recording unit 24.

続いて、蛍光画像用のフォーカスマップの作成処理に移行する。実施の形態1においては、ER及びHER2の2種類の蛋白の発現を観察するため、注目領域R3、R4の各々に対してER用及びHER2用(即ち、計4個)のフォーカスマップを作成する。   Subsequently, the process proceeds to a process for creating a focus map for a fluorescent image. In the first embodiment, in order to observe the expression of two types of proteins, ER and HER2, focus maps for ER and HER2 (that is, a total of four) are created for each region of interest R3 and R4. .

ステップS103において、顕微鏡システム1は、観察法を観察対象の標的分子に合わせた蛍光観察に切り替える。それに応じて、透過シャッタ133が透過照明用の光路L1に挿入され、落射照明用の光路L2上の落射シャッタ143が開放され、標的分子の観察用の光学キューブ(例えばER用)161が選択されて観察光路Lに挿入される。それにより、標的分子に対応する励起光が標本Sに照射される。   In step S103, the microscope system 1 switches the observation method to fluorescence observation that matches the target molecule to be observed. Accordingly, the transmission shutter 133 is inserted into the optical path L1 for transmission illumination, the epi-illumination shutter 143 on the optical path L2 for epi-illumination is opened, and an optical cube (for example, for ER) 161 for observing the target molecule is selected. Inserted into the observation optical path L. Thereby, the sample S is irradiated with excitation light corresponding to the target molecule.

続くステップS104において、顕微鏡システム1は、フォーカス位置抽出ポイントFPの内、蛍光画像用に抽出された全てのポイントAにおける合焦位置を実測する。より詳細には、顕微鏡装置10は、対物レンズ151の光軸にポイントAが合うように、電動ステージ11をXY平面内で移動させる。続いて、ホストシステム20は、電動ステージ11をZ方向に移動させながらTVカメラ50により撮像された画像の入力を受け付け、画像の明るさやコントラストを評価することにより、合焦位置を求める。この際、顕微鏡コントローラ30は、ステップS101において実測された明視野画像用の合焦位置を中心とした所定の範囲内(例えば標本Sの厚さを考慮に入れた範囲内)で電動ステージ11をZ方向に上下させると良い。それにより、合焦位置の実測処理の高速化を測ることができる。
このようにして取得された各ポイントAの合焦位置座標は、フォーカスマップMに記録される。
In subsequent step S104, the microscope system 1 measures the in-focus positions at all the points A extracted for the fluorescent image among the focus position extraction points FP. More specifically, the microscope apparatus 10 moves the electric stage 11 in the XY plane so that the point A is aligned with the optical axis of the objective lens 151. Subsequently, the host system 20 receives an input of an image captured by the TV camera 50 while moving the electric stage 11 in the Z direction, and obtains an in-focus position by evaluating the brightness and contrast of the image. At this time, the microscope controller 30 moves the electric stage 11 within a predetermined range (for example, within a range that takes into account the thickness of the sample S) around the focus position for the bright field image actually measured in step S101. It is better to move up and down in the Z direction. Thereby, it is possible to measure the speedup of the in-focus position measurement process.
The focus position coordinates of each point A acquired in this way are recorded in the focus map M.

ステップS105において、ホストシステム20は、ポイントAにおける合焦位置の実測値から、次の統計量を算出する。即ち、あるポイントAについてステップS101において実測した明視野画像用の合焦位置と、これに対応するXY座標のポイントAについてステップS104において実測した蛍光画像用の合焦位置との差分を算出する。そして、全てのポイントAにおける当該差分の平均値μ及び標準偏差δを算出する。   In step S <b> 105, the host system 20 calculates the next statistic from the measured value of the in-focus position at point A. That is, the difference between the focus position for the bright field image measured in step S101 for a certain point A and the focus position for the fluorescence image measured in step S104 for the corresponding point A of the XY coordinates is calculated. Then, an average value μ and a standard deviation δ of the differences at all points A are calculated.

ホストシステム20は、標準偏差δが所定値(例えば、使用中の対物レンズ151の被写界深度の1/2)以下である場合(ステップS106:Yes)、明視野画像用の合焦位置から蛍光画像用の合焦位置を推定可能と判断し、全てのポイントBにおける蛍光画像用の合焦位置をオフセットで決定する(ステップS107)。具体的には、明視野画像用の合焦位置座標ZBF及び差分の平均値μから算出した値ZBF−μを、蛍光画像用の合焦位置座標とする。このように算出されたポイントBの合焦位置座標は、フォーカスマップMに記録される。 When the standard deviation δ is equal to or smaller than a predetermined value (for example, ½ of the depth of field of the objective lens 151 in use) (step S106: Yes), the host system 20 determines from the in-focus position for the bright field image. It is determined that the in-focus position for the fluorescent image can be estimated, and the in-focus positions for the fluorescent image at all points B are determined by offset (step S107). Specifically, the value Z BF −μ calculated from the focus position coordinate Z BF for the bright field image and the average value μ of the differences is set as the focus position coordinate for the fluorescent image. The focus position coordinates of the point B calculated in this way are recorded in the focus map M.

一方、顕微鏡システム1は、標準偏差δが上記所定値よりも大きい場合(ステップS106:No)、全てのポイントBにおける蛍光画像用の合焦位置を実測する(ステップS108)。実測されたポイントBの合焦位置座標は、フォーカスマップMに記録される。   On the other hand, when the standard deviation δ is larger than the predetermined value (step S106: No), the microscope system 1 measures the in-focus positions for fluorescent images at all points B (step S108). The actually measured in-focus position coordinates of the point B are recorded in the focus map M.

図10は、ポイントBにおける合焦位置を実測する処理を示すフローチャートである。
まず、ステップS121において、顕微鏡システム1は、各ポイントBの近傍(例えば5区画以内)に蛍光画像用の合焦位置を実測した小区画Pが存在するか否かを判定する。なお、近傍の範囲は注目領域R3、R4の面積に応じて可変としても良い。顕微鏡システム1は、近傍に合焦位置を実測した小区画Pが存在する場合(ステップS121:Yes)、近傍の小区画Pの合焦位置座標を当該ポイントBのZ座標に設定して、第1の蛍光画像を取得する(ステップS122)。
FIG. 10 is a flowchart showing processing for actually measuring the in-focus position at point B.
First, in step S121, the microscope system 1 determines whether or not there is a small section P in which the focus position for the fluorescent image is actually measured in the vicinity of each point B (for example, within five sections). The vicinity range may be variable according to the areas of the attention regions R3 and R4. When there is a small section P whose focus position is actually measured in the vicinity (step S121: Yes), the microscope system 1 sets the focus position coordinate of the nearby small section P as the Z coordinate of the point B, and 1 fluorescence image is acquired (step S122).

続くステップS123において、顕微鏡システム1は、第1の蛍光画像の合焦評価を行う。合焦評価は、既知の様々な方法で行って良い。例えば、第1の蛍光画像の明るさやコントラストを、ステップS104において実行した合焦評価演算(明るさやコントラストの評価)の平均値と比較することにより、標本状態に応じた合焦評価を行うことができる。   In subsequent step S123, the microscope system 1 performs in-focus evaluation of the first fluorescent image. The focus evaluation may be performed by various known methods. For example, the focus evaluation according to the specimen state can be performed by comparing the brightness and contrast of the first fluorescent image with the average value of the focus evaluation calculation (evaluation of brightness and contrast) executed in step S104. it can.

ステップS123における合焦評価の結果、第1の蛍光画像が合焦状態にあると判定された場合(ステップS123:Yes)、ホストシステム20は、第1の蛍光画像を撮像した際のZ座標(即ち、近傍で実測された合焦位置座標と同じ値)を当該ポイントBの合焦位置座標として、フォーカスマップMに記録する(ステップS133)。   As a result of the focus evaluation in step S123, when it is determined that the first fluorescent image is in focus (step S123: Yes), the host system 20 captures the Z coordinate ( That is, the same value as the focus position coordinate actually measured in the vicinity) is recorded in the focus map M as the focus position coordinate of the point B (step S133).

第1の蛍光画像が合焦状態にないと判定された場合(ステップS123:No)、又は、当該ポイントBの近傍に合焦位置を実測した小区画Pが存在しない場合(ステップS121:No)、処理はステップS124に移行する。   When it is determined that the first fluorescent image is not in focus (step S123: No), or when there is no small section P in which the focus position is actually measured in the vicinity of the point B (step S121: No). The process proceeds to step S124.

ステップS124において、顕微鏡システム1は、当該ポイントBにおいて実測された明視野画像用の合焦位置座標ZBFを取得し、この座標値ZBF及びステップS105において算出した差分の平均値μを用いて値ZBF−μを算出する。そして、Z座標を値ZBF−μに設定して、ポイントBにおける第2の蛍光画像を取得する。
続くステップS125において、顕微鏡システム1は、第2の蛍光画像の合焦評価を行う。合焦評価の詳細については、ステップS123と同様である。
In step S124, the microscope system 1 uses the acquired focus position coordinates Z BF for actually measured bright field image in the point B, the average value of the difference calculated in the coordinate value Z BF and step S105 mu The value Z BF −μ is calculated. Then, the second coordinate image at the point B is acquired by setting the Z coordinate to the value Z BF −μ.
In subsequent step S125, the microscope system 1 performs focusing evaluation of the second fluorescent image. Details of the focus evaluation are the same as in step S123.

ステップS125における合焦評価の結果、第2の蛍光画像が合焦状態にあると判定された場合(ステップS125:Yes)、ホストシステム20は、この値ZBF−μを当該ポイントBの合焦位置座標として、フォーカスマップMに記録する(ステップS133)。 As a result of the focus evaluation in step S125, when it is determined that the second fluorescent image is in focus (step S125: Yes), the host system 20 uses this value Z BF −μ as the focus of the point B. The position coordinates are recorded in the focus map M (step S133).

一方、第2の蛍光画像が合焦状態にないと判定された場合(ステップS125:No)、ホストシステム20は、明視野画像用の合焦位置座標ZBF、並びに差分の平均値μ及び標準偏差δを用いて、値ZBF−μ−δを算出する。そして、Z座標を値ZBF−μ−δに設定して、ポイントBにおける第3の蛍光画像を取得する(ステップS126)。 On the other hand, when it is determined that the second fluorescent image is not in focus (step S125: No), the host system 20 determines the focus position coordinate Z BF for the bright field image, the average value μ of the difference, and the standard. The value Z BF −μ−δ is calculated using the deviation δ. Then, the Z coordinate is set to the value Z BF −μ−δ, and the third fluorescence image at the point B is acquired (step S126).

ステップS127において、ホストシステム20は、第2の蛍光画像と第3の蛍光画像との合焦状態を比較する。なお、図10においては、不等号の大きい方が、合焦状態がより良好であることを示している。   In step S127, the host system 20 compares the in-focus state between the second fluorescent image and the third fluorescent image. In FIG. 10, a larger inequality sign indicates that the in-focus state is better.

第3の蛍光画像の方が、合焦状態がより良好である場合(ステップS127:Yes)、顕微鏡システム1は、電動ステージ11のZ座標を値ZBF−μ〜ZBF−μ−2δの範囲内で移動させながら、ポイントBにおける合焦位置を探索する(ステップS128)。その後、処理はステップS133に移行し、探索結果を当該ポイントBにおける合焦位置座標として、フォーカスマップMに記録する。 If towards the third fluorescent image, focus state is better (step S127: Yes), the microscope system 1, the Z-coordinate of the motorized stage 11 values Z BF -μ~Z BF -μ-2δ While moving within the range, the focus position at point B is searched (step S128). Thereafter, the process proceeds to step S133, and the search result is recorded in the focus map M as the in-focus position coordinates at the point B.

一方、第2の蛍光画像の方が、合焦状態がより良好である場合(ステップS127:No)、顕微鏡システム1は、Z座標を値ZBF−μ+δに設定して、ポイントBにおける第4の蛍光画像を取得する(ステップS129)。 On the other hand, when the second fluorescent image is in a better focused state (step S127: No), the microscope system 1 sets the Z coordinate to the value Z BF −μ + δ and sets the fourth coordinate at the point B. Is acquired (step S129).

ステップS130において、ホストシステム20は、第2の蛍光画像と第4の蛍光画像との合焦状態を比較する。そして、第4の蛍光画像の方が、合焦状態がより良好である場合(ステップS130:Yes)、顕微鏡システム1は、電動ステージ11のZ座標を値ZBF−μ〜ZBF−μ+2δの範囲内で移動させながら、ポイントBにおける合焦位置を探索する(ステップS131)。その後、処理はステップS133に移行し、探索結果を当該ポイントBの合焦位置座標として、フォーカスマップMに記録する。 In step S130, the host system 20 compares the in-focus state between the second fluorescent image and the fourth fluorescent image. When towards the fourth fluorescent image, focus state is better (step S130: Yes), the microscope system 1, the Z-coordinate of the motorized stage 11 values Z BF -μ~Z BF -μ + 2δ While moving within the range, the focus position at point B is searched (step S131). Thereafter, the process proceeds to step S133, and the search result is recorded in the focus map M as the focus position coordinates of the point B.

一方、第2の蛍光画像の方が、合焦状態がより良好である場合(ステップS130:No)、顕微鏡システム1は、電動ステージ11のZ座標を値ZBF−μ−δ〜ZBF−μ+δの範囲で移動させながら、ポイントBにおける合焦位置を探索する(ステップS132)。その後、処理はステップS133に移行し、探索結果を当該ポイントBの合焦位置座標として、フォーカスマップMに記録する。
これらのステップS121〜S133が全てのポイントBに対してなされた後、処理はメインルーチンに戻る。
On the other hand, when the in-focus state is better in the second fluorescent image (step S130: No), the microscope system 1 sets the Z coordinate of the electric stage 11 to the values Z BF −μ−δ to Z BF −. While moving in the range of μ + δ, the in-focus position at point B is searched (step S132). Thereafter, the process proceeds to step S133, and the search result is recorded in the focus map M as the focus position coordinates of the point B.
After these steps S121 to S133 are performed for all the points B, the processing returns to the main routine.

再び図9を参照すると、ステップS109において、ホストシステム20は、フォーカス位置抽出ポイントFP(ポイントA及びB)以外の小区画Pの合焦位置を、近傍のフォーカス位置抽出ポイントFPの合焦位置座標に基づき補間演算により求める。算出された各小区画Pの合焦位置座標は、フォーカスマップMに記録される。   Referring to FIG. 9 again, in step S109, the host system 20 determines the focus position of the small section P other than the focus position extraction point FP (points A and B) as the focus position coordinates of the nearby focus position extraction point FP. Is obtained by interpolation based on the above. The calculated focus position coordinates of each small section P are recorded in the focus map M.

観察対象とする他の標的分子(例えば、HER2)がさらにある場合(ステップS110:Yes)、処理はステップS103に戻る。一方、観察対象とする他の標的分子がない場合(ステップS110:No)、処理はメインルーチンに戻る。   When there is another target molecule (for example, HER2) to be observed (step S110: Yes), the process returns to step S103. On the other hand, when there is no other target molecule to be observed (step S110: No), the process returns to the main routine.

これらのステップS103〜S110により、標的分子毎(例えば、ER用及びHER2用)のフォーカスマップMが完成する。これらのフォーカスマップMは、撮像座標記録部24に格納される。   By these steps S103 to S110, the focus map M for each target molecule (for example, for ER and HER2) is completed. These focus maps M are stored in the imaging coordinate recording unit 24.

なお、ステップS126においては、合焦位置の探索範囲を決定する際に、差分の標準偏差δを用いて基準の座標値ZBF−μからの移動方向(プラス方向/マイナス方向)を判定しているが、対物レンズの被写界深度といった規定の値を用いてこの判定を行っても良い。また、ステップS128及びS131においては、合焦位置を探索する範囲を2δとしているが、合焦位置の検出精度をより向上させるために、3δの範囲で探索を行うこととしても良い。 In step S126, when determining the search range of the in-focus position, the moving direction (plus direction / minus direction) from the reference coordinate value Z BF −μ is determined using the standard deviation δ of the difference. However, this determination may be performed using a prescribed value such as the depth of field of the objective lens. In steps S128 and S131, the search range for the in-focus position is 2δ. However, in order to further improve the detection accuracy of the in-focus position, the search may be performed in the range of 3δ.

また、ステップS124、S126、S129における蛍光画像の取得の際に、座標値ZBF−μ、ZBF−μ−δ、ZBF−μ+δのいずれにおいても所定の光量又はコントラストが得られなかった場合、標的分子が存在しないと判断し、「フォーカス位置なし」を示す値をフォーカスマップMに記録しても良い。更に、明視野画像用の合焦位置ZBFが「フォーカス位置なし」と判断された場合は、蛍光画像のフォーカス位置を求めずに「フォーカス位置なし」と設定するようにしてもよい。 In addition, when a fluorescent image is acquired in steps S124, S126, and S129, a predetermined light amount or contrast cannot be obtained at any of the coordinate values Z BF −μ, Z BF −μ−δ, and Z BF −μ + δ. Alternatively, it may be determined that the target molecule does not exist, and a value indicating “no focus position” may be recorded in the focus map M. Further, if the focus position Z BF for bright field image is determined to be "no focus position", it may be set to "no focus position" without requiring the focus position of the fluorescent image.

また、ステップS16において、細胞核を表す明視野VS画像と各種の標的分子を表す蛍光VS画像とを重ね合わせる際に、ヘマトキシリン(細胞核)、ER、HER2をRGBチャネルに割り当てて合成表示を行ったが、例えば特開2010−134195号公報に開示されているように、標本Sを染色した各色素を仮想的なスペクトルを有する色素に変換して合成を行うことにより、RGB表色系では表示しきれない4種類以上の多重染色標本を合成表示しても良い。   In step S16, when the bright-field VS image representing the cell nucleus and the fluorescence VS image representing various target molecules are superimposed, hematoxylin (cell nucleus), ER, and HER2 are assigned to the RGB channels and the composite display is performed. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-134195, by converting each dye that dyes the specimen S into a dye having a virtual spectrum and performing synthesis, the RGB color system can be displayed. Four or more types of multiple stained specimens that are not present may be combined and displayed.

以上説明したように、実施の形態1においては、細胞構成要素(細胞核)を非蛍光色素により染色し、検出目的とする標的分子を蛍光色素によって標識した多重染色標本を観察する際に、低解像度の明視野観察により取得した明視野画像上で領域選択した上で、選択された領域に対し、高解像度の明視野観察により取得した明視野画像から明視野VS画像を作成すると共に、蛍光観察により取得した蛍光画像から蛍光VS画像を作成する。その際に、明視野画像の取得の際に使用した合焦位置を用いて、蛍光画像の取得に用いる合焦位置を決定するので、蛍光画像用の合焦位置合わせ速度を向上させることができる。それにより、精度の良い蛍光VS画像を従来よりも短時間に作成することができると共に、励起光による標本の退色を軽減することが可能となる。   As described above, in the first embodiment, when a cell component (cell nucleus) is stained with a non-fluorescent dye and a multi-stained specimen in which a target molecule to be detected is labeled with the fluorescent dye is observed, a low resolution is obtained. After selecting a region on the bright field image acquired by bright field observation of the above, a bright field VS image is created from the bright field image acquired by high-resolution bright field observation for the selected region, and by fluorescence observation A fluorescence VS image is created from the acquired fluorescence image. At that time, since the in-focus position used for acquiring the fluorescent image is determined using the in-focus position used in acquiring the bright field image, the in-focus position adjusting speed for the fluorescent image can be improved. . As a result, it is possible to create a fluorescent VS image with high accuracy in a shorter time than before, and to reduce fading of the specimen due to excitation light.

また、実施の形態1によれば、明視野画像用の合焦位置座標と蛍光画像用の合焦位置座標との差の分布(統計量)に基づいて蛍光画像用の合焦位置座標の取得方式を決定するので、標本における標的分子の発現を効率的、且つ精度良く検出することが可能となる。   Further, according to the first embodiment, the focus position coordinates for the fluorescent image are obtained based on the distribution (statistics) of the difference between the focus position coordinates for the bright field image and the focus position coordinates for the fluorescent image. Since the method is determined, the expression of the target molecule in the specimen can be detected efficiently and accurately.

また、実施の形態1によれば、低解像度の明視野観察により取得された標本S全体に対応する明視野VS画像を画面表示するので、腫瘍部といった領域の選択をユーザが容易に行うことができる。このため、ユーザが蛍光画像のみを見ながら領域選択する場合に生じ得る選択ミスを抑制することができる。また、ユーザが対象部位を検索する時間を短縮することができるので、標本の退色を防止することが可能となる。加えて、蛍光顕微鏡の熟練者でなくても、簡単に領域選択を行うことができる。   Further, according to the first embodiment, since the bright field VS image corresponding to the entire specimen S acquired by the bright field observation with low resolution is displayed on the screen, the user can easily select a region such as a tumor part. it can. For this reason, selection mistakes that can occur when the user selects an area while viewing only the fluorescent image can be suppressed. In addition, since the time for the user to search for the target part can be shortened, fading of the specimen can be prevented. In addition, even if the person is not an expert in the fluorescence microscope, the area can be easily selected.

また、実施の形態1によれば、細胞核を明視野観察した明視野VS画像に、標的分子を蛍光観察した蛍光VS画像を重ねて表示するので、標本の全体像を容易に把握することができると共に、細胞核の画像をランドマークとして、標的分子が発現している細胞を識別することが可能となる。   Further, according to the first embodiment, since the fluorescence VS image obtained by fluorescence observation of the target molecule is superimposed on the bright field VS image obtained by observing the cell nucleus in the bright field, the entire image of the specimen can be easily grasped. At the same time, the cell nucleus image can be used as a landmark to identify a cell expressing the target molecule.

また、実施の形態1によれば、病変部等における複数種類の標的分子の発現評価を、細胞単位でタイプ別に分類して表示することができる。また、タイプ別に細胞を特異的に表示することにより、タイプ別の細胞の分布確認を容易に行うことができる。従って、標的分子の発現量等を数値化して、治療法の選択や予後予測等に活用することが可能となる。さらに、複数種類の標的分子の発現と形態情報との関係を数値化して比べることもできるようになるので、HE染色で得られる細胞核等の形態情報から、細胞タイプを推測することも可能となる。   Moreover, according to Embodiment 1, it is possible to display expression evaluations of a plurality of types of target molecules in a lesion or the like, classified by type on a cell-by-cell basis. Further, by specifically displaying the cells by type, it is possible to easily check the distribution of cells by type. Therefore, it becomes possible to digitize the expression level of the target molecule and use it for selection of a treatment method, prediction of prognosis, and the like. Furthermore, since the relationship between the expression of multiple types of target molecules and the morphological information can be quantified and compared, the cell type can be estimated from the morphological information such as cell nuclei obtained by HE staining. .

(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
実施の形態2に係る顕微鏡システム全体の構成及び動作は実施の形態1と同様であり、フォーカスマップの作成処理(図3のステップS15)が実施の形態1とは異なる。より詳細には、実施の形態1においては、まず明視野画像用のフォーカスマップを作成し、これを利用して蛍光画像用のフォーカスマップを作成した。これに対し、実施の形態2においては、ステップS14において抽出したフォーカス位置抽出ポイント毎に、明視野画像用及び蛍光画像用の合焦位置を取得する。それにより、電動ステージ11の移動及び光学キューブ161の切替回数を必要最小限に留め、フォーカスマップの作成時間を短縮することを特徴とする。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The overall configuration and operation of the microscope system according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and the focus map creation process (step S15 in FIG. 3) is different from that of the first embodiment. More specifically, in the first embodiment, a focus map for a bright field image is first created, and a focus map for a fluorescence image is created using the focus map. In contrast, in the second embodiment, in-focus positions for the bright field image and the fluorescent image are acquired for each focus position extraction point extracted in step S14. Thereby, the movement of the electric stage 11 and the number of times of switching of the optical cube 161 are minimized, and the time for creating the focus map is shortened.

図11は、実施の形態2におけるフォーカスマップの作成処理を示すフローチャートである。なお、以下の説明においては、一例として、明視野画像、ER蛍光画像、及びHER2蛍光画像を取得する際に用いる3種類のフォーカスマップを作成する。   FIG. 11 is a flowchart illustrating focus map creation processing according to the second embodiment. In the following description, as an example, three types of focus maps used for acquiring a bright field image, an ER fluorescence image, and a HER2 fluorescence image are created.

まず、ステップS201において、顕微鏡システム1は、ER蛍光画像用の光学キューブ161を選択して観察光路Lに挿入する。この際、Alexa555色素で標識されたER抗体の蛍光画像を取得するため、青色〜緑色の波長領域(波長が450nm〜570nm)の可視光の透過率が高い光学キューブ161を選択する。この他、発現量が高い抗体が標識されている蛍光色素用の特定の光学キューブ161を選択しても良い。   First, in step S201, the microscope system 1 selects and inserts the optical cube 161 for the ER fluorescence image into the observation optical path L. At this time, in order to acquire a fluorescence image of the ER antibody labeled with Alexa 555 dye, the optical cube 161 having a high visible light transmittance in the blue to green wavelength region (wavelength: 450 nm to 570 nm) is selected. In addition, a specific optical cube 161 for a fluorescent dye labeled with an antibody with a high expression level may be selected.

ステップS202において、顕微鏡コントローラ30は、ステージX−Y駆動制御部31を介して、ステップS14で抽出したフォーカス位置抽出ポイントFPが対物レンズ151の光軸に合うように、電動ステージ11をXY方向に移動させる。   In step S202, the microscope controller 30 moves the electric stage 11 in the XY direction via the stage XY drive control unit 31 so that the focus position extraction point FP extracted in step S14 matches the optical axis of the objective lens 151. Move.

続くステップS203において、顕微鏡システム1は、標本Sに対する照明を透過照明光に切り替える。即ち、落射シャッタ143を落射照明用の光路L2に挿入すると共に、透過照明用の光路L1に挿入された透過シャッタ133を開放して、透過照明光を標本Sに照射する。
ステップS204において、顕微鏡システム1は、明視野画像の合焦位置を実測し、その合焦位置座標を明視野画像用のフォーカスマップMに記録する。
In subsequent step S203, the microscope system 1 switches the illumination on the specimen S to transmitted illumination light. That is, the epi-illumination shutter 143 is inserted into the epi-illumination light path L2, and the translucent shutter 133 inserted in the trans-illumination optical path L1 is opened to irradiate the specimen S with the trans-illumination light.
In step S204, the microscope system 1 measures the focus position of the bright field image and records the focus position coordinates in the focus map M for the bright field image.

続くステップS205において、顕微鏡システム1は、標本Sに対する照明を落射照明光に切り替える。即ち、透過シャッタ133を透過照明用の光路L1に挿入すると共に、落射照明用の光路L2に挿入された落射シャッタ143を開放し、さらに、ER蛍光観察用の上記光学キューブ161を観察光路Lに挿入して、落射照明光を標本Sに照射する。
ステップS206において、顕微鏡システム1は、ER蛍光画像の合焦位置を実測し、その合焦位置座標をER蛍光画像用のフォーカスマップMに記録する。
In subsequent step S205, the microscope system 1 switches the illumination on the specimen S to epi-illumination light. That is, the transmissive shutter 133 is inserted into the optical path L1 for transmissive illumination, the epi-illumination shutter 143 inserted into the optical path L2 for epi-illumination is opened, and the optical cube 161 for ER fluorescence observation is inserted into the observation optical path L. The specimen S is irradiated with epi-illumination light.
In step S206, the microscope system 1 measures the in-focus position of the ER fluorescence image and records the in-focus position coordinates in the focus map M for the ER fluorescence image.

続くステップS207において、顕微鏡システム1は、HER2蛍光画像用の合焦位置を求め、その合焦位置座標をHER2蛍光画像用のフォーカスマップMに記録する。この合焦位置座標は、ER蛍光画像用及び/又は明視野画像用に実測した合焦位置座標に対し所定のオフセット値を加算することにより求めても良いし、実測により求めても良い。また、実測する場合には、光学キューブ161をHER2蛍光観察用のものに切り替える。   In subsequent step S207, the microscope system 1 obtains the in-focus position for the HER2 fluorescent image and records the in-focus position coordinates in the focus map M for the HER2 fluorescent image. The in-focus position coordinates may be obtained by adding a predetermined offset value to the in-focus position coordinates actually measured for the ER fluorescent image and / or the bright field image, or may be obtained by actual measurement. In the actual measurement, the optical cube 161 is switched to one for HER2 fluorescence observation.

ここで用いるオフセット値としては、例えば、基準標本や標本Sの一領域を用いて、ER蛍光画像用及び/又は明視野画像用に実測した合焦位置座標に対するHER2蛍光画像の合焦位置のずれを事前に実験により求めておき、そのずれの値を用いてもよい。この際、複数ポイントにおける合焦位置のずれを求め、それらの平均値をオフセット値としても良い。   As the offset value used here, for example, a shift of the in-focus position of the HER2 fluorescent image with respect to the in-focus position coordinates measured for the ER fluorescent image and / or the bright field image using one region of the reference specimen or the specimen S May be obtained by an experiment in advance, and the value of the deviation may be used. At this time, it is also possible to obtain in-focus position shifts at a plurality of points and use an average value thereof as an offset value.

ステップS208において、ホストシステム20は、ステップS14で抽出した全てのフォーカス位置抽出ポイントFPについて合焦位置を取得した否かを判定する(ステップS208)。全てのフォーカス位置抽出ポイントFPについて合焦位置を取得した場合(ステップS208:Yes)、処理はステップS209に移行する。一方、まだ合焦位置を取得していないフォーカス位置抽出ポイントFPが存在する場合(ステップS208:No)、処理はステップS202に戻る。   In step S208, the host system 20 determines whether or not in-focus positions have been acquired for all the focus position extraction points FP extracted in step S14 (step S208). If the in-focus positions have been acquired for all the focus position extraction points FP (step S208: Yes), the process proceeds to step S209. On the other hand, when there is a focus position extraction point FP for which the in-focus position has not yet been acquired (step S208: No), the process returns to step S202.

この場合、繰り返し後のステップS204においては、蛍光観察用の光学キューブ161を観察光路Lに挿入したまま明視野画像の合焦位置の実測を行っても良い。それにより、光学キューブ切換部16における光学キューブ161の切り替え回数を削減することができる。また、ステップS207においてHER2蛍光画像の合焦位置を実測により求める場合、ステップS206及びステップS207の順序を交互に入れ替えても良い。即ち、あるフォーカス位置抽出ポイントFPに対しては、ステップS206→S207の順で処理を実行し、次のフォーカス位置抽出ポイントFPに対しては、ステップS207→S206の順で処理を実行する。それにより、ER用及びHER2用の光学キューブ161の切り替え回数をさらに削減することができる。   In this case, in step S204 after the repetition, the in-focus position of the bright field image may be measured while the optical cube 161 for fluorescence observation is inserted in the observation optical path L. Thereby, the switching frequency of the optical cube 161 in the optical cube switching unit 16 can be reduced. Further, when the in-focus position of the HER2 fluorescent image is obtained by actual measurement in step S207, the order of step S206 and step S207 may be alternately switched. That is, processing is executed in the order of steps S206 → S207 for a certain focus position extraction point FP, and processing is executed in order of steps S207 → S206 for the next focus position extraction point FP. Thereby, the switching frequency of the optical cube 161 for ER and HER2 can be further reduced.

ステップS209において、ホストシステム20は、フォーカス位置抽出ポイントFP以外の小区画Pの合焦位置を、近傍に存在するフォーカス位置抽出ポイントFPの合焦位置座標に基づき補間演算を行うことにより求める。それにより、明視野画像用、ER蛍光画像用、及びHER2蛍光画像用の3種類のフォーカスマップMが完成する。その後、処理はメインルーチンに戻る。   In step S209, the host system 20 obtains the in-focus position of the small section P other than the focus position extraction point FP by performing an interpolation operation based on the in-focus position coordinates of the focus position extraction point FP existing in the vicinity. Thereby, three types of focus maps M for the bright field image, the ER fluorescence image, and the HER2 fluorescence image are completed. Thereafter, the process returns to the main routine.

以上説明したように、実施の形態2によれば、フォーカス位置抽出ポイントFPにおける合焦位置を求める際に、電動ステージ11の移動回数及び光学キューブ161の切替回数を削減することができるので、複数種類のフォーカスマップを効率良く作成することが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, when the in-focus position at the focus position extraction point FP is obtained, the number of times of movement of the electric stage 11 and the number of times of switching of the optical cube 161 can be reduced. It is possible to efficiently create types of focus maps.

(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
実施の形態3に係る顕微鏡システム全体の構成及び動作は実施の形態1と同様であり、フォーカスマップの作成処理(図3のステップS15)及びVS画像の表示処理(ステップS17)が実施の形態1とは異なる。より詳細には、実施の形態3においては、図12に示すように、1つの明視野VS画像GBFを作成すると共に、この明視野VS画像GBF上の合焦位置座標ZBFを基準として、標的分子毎(本実施の形態では、ER用及びHER2用)に合焦位置座標(ER用の合焦位置座標ZER、HER2用の合焦位置座標ZHER2)を求める。そして、各合焦位置座標ZER、ZHER2、及びそれらの周辺の座標ZER(k)、ZHER2(k)(k=1、2、…、及び1’、2’、…)において、各標的分子に対応する蛍光VS画像(ER用の蛍光VS画像GER、GER(k)、及び、HER2用の蛍光VS画像GHER2、GHER2(k))を作成する。さらに、これらの蛍光VS画像を標的分子毎に重ね合わせて合成することにより、3次元的な蛍光VS画像を標的分子毎に構成する。なお、図12においては、各VS画像GBF、GER、GER(k)、GHER2、及びGHER2(k)をZ座標軸と対応付けられたバーによって表している。また、図12においては、模式的に、各VS画像GBF、GER、GER(k)、GHER2、及びGHER2(k)内の合焦位置座標(Z座標)を全て等しいものとして示しているが、これらのZ座標は実測又は演算により個別に取得されるため、実際には全て等しくなるわけではなく、3次元的に構成されるものである。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The configuration and operation of the entire microscope system according to the third embodiment are the same as those in the first embodiment, and focus map creation processing (step S15 in FIG. 3) and VS image display processing (step S17) are performed in the first embodiment. Is different. More specifically, in the third embodiment, as shown in FIG. 12, one bright field VS image G BF is created, and the in-focus position coordinate Z BF on the bright field VS image G BF is used as a reference. The focus position coordinates (focus position coordinates Z ER for ER , focus position coordinates Z HER2 for HER2 ) are obtained for each target molecule (in this embodiment, for ER and HER2). And in each in-focus position coordinate Z ER , Z HER2 , and their surrounding coordinates Z ER (k) , Z HER2 (k) (k = 1, 2,..., 1 ′, 2 ′,...), Fluorescence VS images (fluorescence VS images G ER and G ER (k) for ER and fluorescence VS images G HER2 and G HER2 (k) for HER2 ) corresponding to each target molecule are created. Furthermore, a three-dimensional fluorescence VS image is constructed for each target molecule by superimposing and synthesizing these fluorescence VS images for each target molecule. In FIG. 12, each VS image G BF , G ER , G ER (k) , G HER2 , and G HER2 (k) is represented by a bar associated with the Z coordinate axis. In FIG. 12, the focus position coordinates (Z coordinates) in the VS images G BF , G ER , G ER (k) , G HER2 , and G HER2 (k) are all assumed to be equal. Although shown, these Z coordinates are acquired individually by actual measurement or calculation, and therefore are not all equal in reality and are three-dimensionally configured.

次に、実施の形態3における顕微鏡システム1の動作について説明する。
高解像度の明視野画像用のフォーカスマップの作成処理及び明視野画像GBFの取得処理については、実施の形態1において説明したものと同様である(図3及び図9参照)。
Next, the operation of the microscope system 1 in the third embodiment will be described.
The focus map creation process for high-resolution bright-field images and the bright-field image GBF acquisition process are the same as those described in the first embodiment (see FIGS. 3 and 9).

一方、蛍光画像については、以下のようにして取得される。図13は、実施の形態3における蛍光画像の取得処理を示すフローチャートである。
まず、ステップS301において、ホストシステム20は、注目領域R3、R4内の各小区画Pにおける明視野画像用の合焦位置座標ZBFを取得する。
On the other hand, the fluorescence image is acquired as follows. FIG. 13 is a flowchart illustrating a fluorescence image acquisition process according to the third embodiment.
First, in step S301, the host system 20 acquires the focus position coordinates Z BF for bright field image at each small section P in the region of interest R3, R4.

続くステップS302において、ホストシステム20は、明視野画像用の合焦位置座標ZBFに所定のオフセット値α1、α2をそれぞれ加えたZ座標の値ZER及びZHER2を、ER用の蛍光VS画像GER、及びHER2用の蛍光VS画像GHER2の合焦中心位置として設定してフォーカスマップを作成する。このオフセット値α1、α2としては、実施の形態1と同様に、基準標本や標本Sの一領域を用いて、明視野画像用に実測した合焦位置座標に対するER蛍光画像及びHER2蛍光画像の合焦位置のずれをそれぞれ事前に実験により求めておき、それらのずれの値を用いても良い。 In subsequent step S302, the host system 20, a predetermined offset value to the focus position coordinates Z BF for bright field image [alpha] 1, the Z-coordinate value Z ER and Z HER2 plus each [alpha] 2, fluorescence VS image for ER G ER, and set as an in-focus center position of the fluorescence VS image G HER2 for HER2 to create a focus map. As in the first embodiment, the offset values α1 and α2 are obtained by combining the ER fluorescence image and the HER2 fluorescence image with respect to the focus position coordinates actually measured for the bright field image using one region of the reference sample or the sample S. The deviation of the focal position may be obtained by experiments in advance, and the value of those deviations may be used.

ステップS303において、顕微鏡システム1は、ステップS302において作成したフォーカスマップに基づき、各小区画Pについて、合焦中心位置ZER、及びそこから上下方向に所定の間隔Δずつ離れた位置ZER±Δ、ZER±2Δ、…におけるER蛍光画像をTVカメラ50によって取得する。ここで、間隔Δは、対物レンズ151の焦点深度に基づいて予め設定された値である。同様にして、顕微鏡システム1は、合焦中心位置ZHER2、及びそこから上下方向に所定の間隔Δずつ離れた位置ZHER2±Δ、ZHER2±2Δ、…におけるHER2蛍光画像をTVカメラ50によって取得する。 In step S303, the microscope system 1 determines, based on the focus map created in step S302, the focusing center position Z ER for each small section P and the position Z ER ± Δ that is separated from the focus center position by a predetermined interval Δ in the vertical direction. , Z ER ± 2Δ,... Are acquired by the TV camera 50. Here, the interval Δ is a value set in advance based on the focal depth of the objective lens 151. Similarly, the microscope system 1 uses the TV camera 50 to display the HER2 fluorescent image at the in-focus center position Z HER2 and the positions Z HER2 ± Δ, Z HER2 ± 2Δ,. get.

この際、蛍光画像を取得するZ座標の配列順に電動ステージ11を移動させると良い。それにより、電動ステージ11の移動時間を短縮することができる。また、ある小区画PについてZ座標の配列順に蛍光画像を取得した場合には、その隣の小区画Pについて、Z座標の逆配列順に蛍光画像を取得すると良い。それにより、電動ステージ11の移動時間をさらに短縮することができる。   At this time, it is preferable to move the electric stage 11 in the order of the arrangement of the Z coordinates for acquiring the fluorescence image. Thereby, the movement time of the electric stage 11 can be shortened. In addition, when a fluorescence image is acquired for a certain small section P in the order of the Z coordinate, it is preferable to acquire a fluorescent image for the adjacent small section P in the reverse order of the Z coordinate. Thereby, the movement time of the electric stage 11 can be further shortened.

続くステップS304において、ホストシステム20は、Z座標の配列順毎に、互いに隣接する小区画Pに対応するER蛍光画像を繋ぎ合わせて、複数の蛍光VS画像GER、GER(k)を作成する。HER2蛍光画像についても同様に繋ぎ合わせて、複数の蛍光VS画像GHER2及びGHER2(k)を作成する。 In the subsequent step S304, the host system 20 creates a plurality of fluorescent VS images G ER and G ER (k) by connecting the ER fluorescent images corresponding to the adjacent small sections P for each Z coordinate arrangement order. To do. The HER2 fluorescence images are similarly connected to create a plurality of fluorescence VS images G HER2 and G HER2 (k) .

さらに、ホストシステム20は、明視野画像上に、作成した蛍光VS画像群を標的分子毎に、Z座標の配列順となるように重ね合わせる。それにより、細胞構成要素(細胞核等)上に標的分子が3次元的に表示された画像が生成される。具体的には、明視野VS画像GBFにER用の蛍光VS画像GER及びGER(k)を重ね合わせた3次元的な合成画像と、明視野VS画像GBFにHER2用の蛍光VS画像GHER2及びGHER2(k)を重ね合わせた3次元的な合成画像とが生成される。 Furthermore, the host system 20 superimposes the created fluorescent VS image group on the bright field image so that the Z coordinate arrangement order is obtained for each target molecule. Thereby, an image in which the target molecule is three-dimensionally displayed on the cell component (cell nucleus or the like) is generated. Specifically, bright field VS image G and the fluorescence VS image G ER and 3-dimensional composite image by superimposing the G ER (k) for the ER BF, fluorescence VS for HER2 bright field VS image G BF A three-dimensional synthesized image obtained by superimposing the images G HER2 and G HER2 (k) is generated.

なお、明視野画像と蛍光画像を合成表示する際には、ER用3次元蛍光画像、HER2用3次元蛍光画像毎に、同一XY座標上で一番輝度の高い画素を持つZ座標の画素のみを選択することにより、各々2次元画像化して、明視野画像、ER蛍光画像、HER2蛍光画像を表示することも可能である。
また、3次元の広視野且つ高精細な画像の取得方法の詳細については、特開2006−343573号公報も参照されたい。
When a bright-field image and a fluorescent image are combined and displayed, only the Z-coordinate pixel having the highest luminance pixel on the same XY coordinate for each of the three-dimensional fluorescent image for ER and the three-dimensional fluorescent image for HER2. By selecting, it is also possible to display a bright field image, an ER fluorescence image, and a HER2 fluorescence image by converting them into two-dimensional images.
For details of a method for acquiring a three-dimensional wide-field and high-definition image, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-343573.

以上説明したように、実施の形態3によれば、細胞核等の細胞構成要素上に標的分子が3次元的に合成表示された画像を生成することができる。また、実施の形態3によれば、蛍光画像用の合焦位置算出を実測しないで済むので、処理時間を短縮でき、3次元のVS画像を高速に作成することが可能となる。さらに、例えばマルチカラーFISH標本のように、複数の遺伝子をターゲットに蛍光標識を行った場合、細胞核内で互いに異なるZ座標に位置する複数種類の遺伝子の発現をもれなく画像化することができるので、診断の際の見落としを低減することが可能となる。   As described above, according to the third embodiment, it is possible to generate an image in which target molecules are three-dimensionally synthesized and displayed on cell components such as cell nuclei. Further, according to the third embodiment, since it is not necessary to actually measure the calculation of the in-focus position for the fluorescence image, the processing time can be shortened and a three-dimensional VS image can be created at high speed. Furthermore, when fluorescent labeling is performed with a plurality of genes as targets, for example, as in a multi-color FISH specimen, the expression of a plurality of types of genes located at different Z coordinates in the cell nucleus can be imaged without exception, It is possible to reduce oversight at the time of diagnosis.

以上説明した実施の形態1〜3においては、1種類の非蛍光染色と、2種類の蛍光染色とを組み合わせた3種類の多重染色を行ったが、本実施の形態は、非蛍光染色を含む少なくとも2種類の染色法を施した多重染色標本に対して適用することができる。   In Embodiments 1 to 3 described above, three types of multiple staining were performed in which one type of non-fluorescent staining and two types of fluorescent staining were combined. However, the present embodiment includes non-fluorescent staining. The present invention can be applied to multiple stained specimens subjected to at least two types of staining methods.

また、本発明は、上記した各実施の形態そのままに限定されるものではなく、各実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成してもよい。あるいは、異なる実施の形態に示した構成要素を適宜組み合わせて形成してもよい。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiments. For example, some components may be excluded from all the components shown in the embodiment. Or you may form combining the component shown in different embodiment suitably.

1 顕微鏡システム
10 顕微鏡装置
11 電動ステージ
12 顕微鏡本体
13 透過照明光学系
130 透過照明用光源
131 コレクタレンズ
132 透過用フィルタユニット
133 透過シャッタ
134 透過視野絞り
135 透過開口絞り
136 折曲げミラー
137 コンデンサ光学素子ユニット
138 トップレンズユニット
14 落射照明光学系
140 落射照明用光源
141 コレクタレンズ
142 落射用フィルタユニット
143 落射シャッタ
144 落射視野絞り
145 落射開口絞り
15 レボルバ
151、151a、151b 対物レンズ
16 光学キューブ切換部
161、161a、161b 光学キューブ
17 鏡筒
171 双眼部
172 ビームスプリッタ
20 ホストシステム
21 入力部
22 表示部
23 画像データ記録部
24 撮影座標記録部
25 プログラム記録部
26 ビデオボード
27 制御部
271 蛍光VS画像領域設定部
272 明視野VS撮像制御部
273 蛍光VS撮像制御部
274 フォーカス位置取得部
275 VS画像作成部
276 画像合成部
30 顕微鏡コントローラ
31 ステージX−Y駆動制御部
32、34 モータ
33 ステージZ駆動制御部
40 TVカメラコントローラ
50 TVカメラ
100 スライドガラス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microscope system 10 Microscope apparatus 11 Electric stage 12 Microscope main body 13 Transmission illumination optical system 130 Transmission illumination light source 131 Collector lens 132 Transmission filter unit 133 Transmission shutter 134 Transmission field stop 135 Transmission aperture stop 136 Bending mirror 137 Condenser optical element unit 138 Top lens unit 14 Epi-illumination optical system 140 Epi-illumination light source 141 Collector lens 142 Epi-illumination filter unit 143 Epi-illumination shutter 144 Epi-illumination field stop 145 Epi-illumination aperture stop 15 Revolver 151, 151a, 151b Objective lens 16 Optical cube switching unit 161, 161a , 161b Optical cube 17 Lens barrel 171 Binocular unit 172 Beam splitter 20 Host system 21 Input unit 22 Display unit 23 Image data recording unit 24 Shooting coordinate recording unit 25 Program recording unit 26 Video board 27 Control unit 271 Fluorescence VS image region setting unit 272 Bright field VS imaging control unit 273 Fluorescence VS imaging control unit 274 Focus position acquisition unit 275 VS image creation unit 276 Image composition unit 30 Microscope controller 31 Stage XY drive controller 32, 34 Motor 33 Stage Z drive controller 40 TV camera controller 50 TV camera 100 Slide glass

Claims (10)

明視野観察及び蛍光観察が可能な顕微鏡の対物レンズ及び標本を、前記対物レンズの光軸と直交する方向に相対的に移動させて複数枚の顕微鏡画像群を取得し、該複数枚の顕微鏡画像群を相互に繋ぎ合わせたバーチャルスライド画像を生成する顕微鏡システムにおいて、
細胞を構成する1つ以上の細胞構成要素が非蛍光色素により染色され、且つ、検出目的とする標的分子が蛍光色素により標識された標本に対する明視野観察により、前記細胞構成要素が表示された明視野バーチャルスライド画像を取得する制御を行う明視野バーチャルスライド画像取得制御手段と、
前記標本に対する蛍光観察により、前記標的分子に対応する蛍光バーチャルスライド画像を取得する制御を行う蛍光バーチャルスライド画像取得制御手段と、
前記蛍光バーチャル画像の取得対象となる領域を格子状に分割した複数の小区画の中から、明視野画像を取得する際に用いられる明視野画像用の合焦位置を実測するための小区画を複数抽出し、抽出した小区画の中から、蛍光画像を取得する際に用いられる蛍光画像用の合焦位置を更に実測するための第1の小区画を複数抽出し、各第1の小区画における前記明視野画像用及び蛍光画像用の合焦位置を実測して両合焦位置間における差分を算出すると共に、全ての前記第1の小区画における前記差分の平均値及び標準偏差を算出し、前記標準偏差が所定値以下である場合に、前記明視野画像用の合焦位置を実測するための小区画のうち前記第1の小区画以外の第2の小区画における前記蛍光画像用の合焦位置を、当該第2の小区画に対して実測された前記明視野画像用の合焦位置と前記平均値とから算出するフォーカス位置取得手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
A microscope objective lens and specimen capable of bright field observation and fluorescence observation are relatively moved in a direction perpendicular to the optical axis of the objective lens to obtain a plurality of microscope image groups, and the plurality of microscope images In a microscope system that generates a virtual slide image that connects groups together,
One or more cell components constituting a cell are stained with a non-fluorescent dye, and a bright field display of the cell component is displayed by bright field observation on a specimen in which a target molecule to be detected is labeled with a fluorescent dye. Bright-field virtual slide image acquisition control means for performing control for acquiring a visual-field virtual slide image;
Fluorescence virtual slide image acquisition control means for performing control to acquire a fluorescence virtual slide image corresponding to the target molecule by fluorescence observation on the specimen;
A small section for actually measuring the in-focus position for the bright field image used when acquiring the bright field image from among the plurality of small sections obtained by dividing the region to be acquired of the fluorescence virtual image into a lattice shape. A plurality of first subsections are extracted from the plurality of extracted subsections, and a plurality of first subsections for further actual measurement of the in-focus position for the fluorescence image used when acquiring the fluorescence image are obtained. The in-focus position for the bright field image and the fluorescent image in the above are measured to calculate the difference between the two in-focus positions, and the average value and the standard deviation of the difference in all the first small sections are calculated. When the standard deviation is equal to or smaller than a predetermined value, the fluorescent image in the second small section other than the first small section among the small sections for actually measuring the focus position for the bright field image is used. The in-focus position is A focus position acquiring means for calculating from said average value and focus position for has been the bright field image,
A microscope system comprising:
前記標本の観察法に応じて光路に選択的に挿入される光学キューブを切り換える光学キューブ切換部をさらに備え、
前記フォーカス位置取得手段は、前記明視野画像用の合焦位置を取得する場合に、前記蛍光画像観察用の光学キューブを前記光路に挿入したままの状態で前記明視野画像用の合焦位置を実測により取得することを特徴とする請求項に記載の顕微鏡システム。
Further comprising an optical cube switching unit for switching an optical cube selectively inserted in the optical path according to the specimen observation method;
The focus position acquiring unit, when obtaining the in-focus position for the bright field image, the focus position for the bright field image optical cube for the fluorescent image observation in a state inserted in the optical path The microscope system according to claim 1 , wherein the microscope system is acquired by actual measurement.
前記蛍光バーチャルスライド画像取得制御手段は、前記明視野画像用の合焦位置を基準として光軸方向に複数の座標値を設定し、該複数の座標値において複数の蛍光画像をそれぞれ取得する処理を、前記領域を格子状に分割した複数の小区画の各々について実行する制御を行い、前記複数の座標値の配列順毎に、互いに隣接する小区画同士に対応する蛍光画像同士を繋ぎ合わせることにより、複数の蛍光バーチャル画像を作成することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡システム。 The fluorescence virtual slide image acquisition control means sets a plurality of coordinate values in the optical axis direction with reference to the in-focus position for the bright field image and acquires a plurality of fluorescence images at the plurality of coordinate values, respectively. the area subjected to control to perform for each of the plurality of small sections divided in a grid pattern, each array order of the plurality of coordinate values, tied to fluorescence between images that corresponds to the subdivision between you adjacent The microscope system according to claim 1, wherein a plurality of fluorescent virtual images are created by stitching together. 前記明視野バーチャルスライド画像と前記蛍光バーチャルスライド画像とを重ね合わせた合成画像を作成する画像合成手段をさらに備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の顕微鏡システム。 The microscope system according to any one of claims 1 to 3, further comprising an image synthesizing means for creating a composite image by superimposing the said fluorescent virtual slide image and the bright field virtual slide image. 前記標本は、2種類以上の標的分子にそれぞれ対応する2種類以上の蛍光色素により標識がなされており、
前記蛍光バーチャルスライド画像取得制御手段は、前記標的分子の種類ごとに前記蛍光バーチャルスライド画像を取得することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の顕微鏡システム。
The specimen is labeled with two or more fluorescent dyes corresponding to two or more types of target molecules,
The microscope system according to any one of claims 1 to 4 , wherein the fluorescence virtual slide image acquisition control unit acquires the fluorescence virtual slide image for each type of the target molecule.
前記明視野バーチャルスライド画像を用いて、前記標本の内、前記蛍光バーチャルスライド画像の取得対象とする領域を設定する領域設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の顕微鏡システム。 Using the bright field virtual slide image, among the sample, any one of claims 1 to 5, further comprising a region setting unit that sets an area to be acquisition target of the fluorescent virtual slide image The microscope system described in 1. 前記細胞構成要素は細胞核であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の顕微鏡システム。 The microscope system according to any one of claims 1 to 6, wherein the cell component which is a cell nucleus. 前記細胞構成要素がヘマトキシリン染色されていることを特徴とする請求項に記載の顕微鏡システム。 The microscope system according to claim 7 , wherein the cell component is stained with hematoxylin. 明視野観察及び蛍光観察が可能な顕微鏡の対物レンズ及び標本を、前記対物レンズの光軸と直交する方向に相対的に移動させて複数枚の顕微鏡画像群を取得し、該複数枚の顕微鏡画像群を相互に繋ぎ合わせたバーチャルスライド画像を生成する標本画像生成方法において、
細胞を構成する1つ以上の細胞構成要素が非蛍光色素により染色され、且つ、検出目的とする標的分子が蛍光色素により標識された標本に対する明視野観察により、前記細胞構成要素が表示された明視野バーチャルスライド画像を取得する制御を行う明視野バーチャルスライド画像取得制御ステップと、
前記標本に対する蛍光観察により、前記標的分子に対応する蛍光バーチャルスライド画像を取得する制御を行う蛍光バーチャルスライド画像取得制御ステップと、
前記蛍光バーチャル画像の取得対象となる領域を格子状に分割した複数の小区画の中から、明視野画像を取得する際に用いられる明視野画像用の合焦位置を実測するための小区画を複数抽出し、抽出した小区画の中から、蛍光画像を取得する際に用いられる蛍光画像用の合焦位置を更に実測するための第1の小区画を複数抽出し、各第1の小区画における前記明視野画像用及び蛍光画像用の合焦位置を実測して両合焦位置間における差分を算出すると共に、全ての前記第1の小区画における前記差分の平均値及び標準偏差を算出し、前記標準偏差が所定値以下である場合に、前記明視野画像用の合焦位置を実測するための小区画のうち前記第1の小区画以外の第2の小区画における前記蛍光画像用の合焦位置を、当該第2の小区画に対して実測された前記明視野画像用の合焦位置と前記平均値とから算出するフォーカス位置取得ステップと、
を含むことを特徴とする標本画像生成方法。
A microscope objective lens and specimen capable of bright field observation and fluorescence observation are relatively moved in a direction perpendicular to the optical axis of the objective lens to obtain a plurality of microscope image groups, and the plurality of microscope images In a sample image generation method for generating a virtual slide image in which groups are connected to each other,
One or more cell components constituting a cell are stained with a non-fluorescent dye, and a bright field display of the cell component is displayed by bright field observation on a specimen in which a target molecule to be detected is labeled with a fluorescent dye. Brightfield virtual slide image acquisition control step for performing control to acquire a visual field virtual slide image;
A fluorescence virtual slide image acquisition control step for performing control to acquire a fluorescence virtual slide image corresponding to the target molecule by fluorescence observation on the specimen;
A small section for actually measuring the in-focus position for the bright field image used when acquiring the bright field image from among the plurality of small sections obtained by dividing the region to be acquired of the fluorescence virtual image into a lattice shape. A plurality of first subsections are extracted from the plurality of extracted subsections, and a plurality of first subsections for further actual measurement of the in-focus position for the fluorescence image used when acquiring the fluorescence image are obtained. The in-focus position for the bright field image and the fluorescent image in the above are measured to calculate the difference between the two in-focus positions, and the average value and the standard deviation of the difference in all the first small sections are calculated. When the standard deviation is equal to or smaller than a predetermined value, the fluorescent image in the second small section other than the first small section among the small sections for actually measuring the focus position for the bright field image is used. The in-focus position is A focus position acquiring step of calculating from the has been the mean value and focus position for the bright field image,
A specimen image generation method comprising:
明視野観察及び蛍光観察が可能な顕微鏡の対物レンズ及び標本を、前記対物レンズの光軸と直交する方向に相対的に移動させて複数枚の顕微鏡画像群を取得し、該複数枚の顕微鏡画像群を相互に繋ぎ合わせたバーチャルスライド画像を生成する処理をコンピュータに実行させる標本画像生成プログラムにおいて、
細胞を構成する1つ以上の細胞構成要素が非蛍光色素により染色され、且つ、検出目的とする標的分子が蛍光色素により標識された標本に対する明視野観察により、前記細胞構成要素が表示された明視野バーチャルスライド画像を取得する制御を行う明視野バーチャルスライド画像取得制御ステップと、
前記標本に対する蛍光観察により、前記標的分子に対応する蛍光バーチャルスライド画像を取得する制御を行う蛍光バーチャルスライド画像取得制御ステップと、
前記蛍光バーチャル画像の取得対象となる領域を格子状に分割した複数の小区画の中から、明視野画像を取得する際に用いられる明視野画像用の合焦位置を実測するための小区画を複数抽出し、抽出した小区画の中から、蛍光画像を取得する際に用いられる蛍光画像用の合焦位置を更に実測するための第1の小区画を複数抽出し、各第1の小区画における前記明視野画像用及び蛍光画像用の合焦位置を実測して両合焦位置間における差分を算出すると共に、全ての前記第1の小区画における前記差分の平均値及び標準偏差を算出し、前記標準偏差が所定値以下である場合に、前記明視野画像用の合焦位置を実測するための小区画のうち前記第1の小区画以外の第2の小区画における前記蛍光画像用の合焦位置を、当該第2の小区画に対して実測された前記明視野画像用の合焦位置と前記平均値とから算出するフォーカス位置取得ステップと、
を含むことを特徴とする標本画像生成プログラム。
A microscope objective lens and specimen capable of bright field observation and fluorescence observation are relatively moved in a direction perpendicular to the optical axis of the objective lens to obtain a plurality of microscope image groups, and the plurality of microscope images In a sample image generation program for causing a computer to execute a process of generating a virtual slide image in which groups are connected to each other,
One or more cell components constituting a cell are stained with a non-fluorescent dye, and a bright field display of the cell component is displayed by bright field observation on a specimen in which a target molecule to be detected is labeled with a fluorescent dye. Brightfield virtual slide image acquisition control step for performing control to acquire a visual field virtual slide image;
A fluorescence virtual slide image acquisition control step for performing control to acquire a fluorescence virtual slide image corresponding to the target molecule by fluorescence observation on the specimen;
A small section for actually measuring the in-focus position for the bright field image used when acquiring the bright field image from among the plurality of small sections obtained by dividing the region to be acquired of the fluorescence virtual image into a lattice shape. A plurality of first subsections are extracted from the plurality of extracted subsections, and a plurality of first subsections for further actual measurement of the in-focus position for the fluorescence image used when acquiring the fluorescence image are obtained. The in-focus position for the bright field image and the fluorescent image in the above are measured to calculate the difference between the two in-focus positions, and the average value and the standard deviation of the difference in all the first small sections are calculated. When the standard deviation is equal to or smaller than a predetermined value, the fluorescent image in the second small section other than the first small section among the small sections for actually measuring the focus position for the bright field image is used. The in-focus position is A focus position acquiring step of calculating from the has been the mean value and focus position for the bright field image,
A specimen image generation program characterized by comprising:
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