画像処理装置および方法、記録媒体、並びに、プログラム
【課題】生体の動態の定量的な評価をより容易に実現することができるようにする。
【解決手段】蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部と、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部と、前記蛍光解析部により算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量算出部により算出された前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部とを備える。本開示は画像処理装置に適用することができる。
【解決手段】蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部と、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部と、前記蛍光解析部により算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量算出部により算出された前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部とを備える。本開示は画像処理装置に適用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、画像処理装置および方法、記録媒体、並びに、プログラムに関し、特に、生体の動態を定量的に評価することができるようにした画像処理装置および方法、記録媒体、並びに、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、再生医療の分野においては、生体の動態を観察し、評価することが行われていた。例えば、生体として、細胞を培養して製造した培養細胞の動態を観察することが行われていた。このような培養細胞として製造できる細胞組織は多岐にわたるが、その中の１つに心筋細胞がある。心筋細胞の場合、例えばその拍動の様子が観察された。
【０００３】
このような観察結果は、生体に関する様々な評価に利用可能であった。例えば、このような観察結果を解析することにより、疾患や投与した薬剤の生体への影響等を評価することが行われた。また、培養した細胞の品質評価も行われた。
【０００４】
そして、生体の動態の評価方法として、様々な方法が考えられた。例えば、蛍光指示薬で染色することにより、心筋細胞内のカルシウム濃度の変化を観察する方法が考えられた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
また、形態的特徴を同時に観察するために、蛍光像と位相差像とを重ねて観察する方法が考えられた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ilanit Itzhaki, Sophia Rapoport, Irit Huber, Itzhak Mizrahi, Limor Zwi-Dantsis, Gil Arbel, Jackie Schiller, Lior Gepstein, "Calcium Handling in Human Induced Pluripotent Stem Cell Derived Cardiomyocytes", April 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の方法の場合、基本的に観察結果を目視で評価するしかなく、定量的な評価を行う方法が無かった。
【０００８】
また、蛍光像からのカルシウムの濃度変化と、位相差像からの収縮の状態を同時に観察するには、特殊な観察条件や光学系設備が必要であった。例えば、位相差像から収縮の状態を観察する場合、細胞内の横紋パターンを観察する必要があり、その横紋パターンが観察できない条件においては、動態の観察が困難であった。また、例えば、蛍光像と位相差像をそれぞれ観察するためには、蛍光像と位相差像を光学的に分離するフィルタ等が必要であった。
【０００９】
さらに、そのような条件を整えたとしても、得られる収縮の情報は、振幅等に限られており、疾患や薬剤の評価等、多様な評価に適用することが困難であった。
【００１０】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、生体の動態の定量的な評価をより容易に実現することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の一側面は、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部と、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部と、前記蛍光解析部により算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量算出部により算出された前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部とを備える画像処理装置である。
【００１２】
前記評価部は、前記蛍光強度データおよび前記動き量データを表示する表示用データを生成する表示用データ生成部と、前記表示用データ生成部により生成された前記表示用データの画像を表示する表示部とを備えることができる。
【００１３】
前記評価部は、前記蛍光強度データおよび前記動き量データを用いて評価対象を評価するための評価用パラメータを算出する評価用パラメータ算出部と、前記評価用パラメータ算出部により算出された前記評価用パラメータを用いて、前記評価対象の評価を行う判定部とを備えることができる。
【００１４】
前記評価用パラメータは、前記蛍光強度データの時系列データのピークと、前記動き量データの時系列データのピークとの、タイミングのずれ量であるようにすることができる。
【００１５】
前記評価用パラメータは、前記蛍光強度データの時系列データのピークと、前記動き量データの時系列データのピークとの、大きさのずれ量であるようにすることができる。
【００１６】
前記判定部は、前記評価用パラメータを閾値判定することにより、前記評価対象の評価を行うことができる。
【００１７】
前記評価対象は、所定の疾患であるようにすることができる。
【００１８】
前記評価対象は、前記生体に投与された薬剤の影響であるようにすることができる。
【００１９】
前記評価部は、前記判定部による前記評価対象の評価結果を表示する表示用データを生成する表示用データ生成部と、前記表示用データ生成部により生成された前記表示用データの画像を表示する表示部とをさらに備えることができる。
【００２０】
前記評価部は、前記判定部による前記評価対象の評価結果を示すデータを出力する出力部をさらに備えることができる。
【００２１】
前記蛍光解析部は、所定の注目領域の蛍光強度の平均値を前記蛍光強度データとして算出し、前記動き量解析部は、所定の注目領域の動き量の平均値を前記動き量データとして算出することができる。
【００２２】
前記蛍光像および前記位相差像の両方を含む蛍光位相差画像を、画像処理によって、前記蛍光像を含む蛍光画像と、前記位相差像を含む位相差画像とに分離する画像分離部をさらに備えることができる。
【００２３】
前記画像分離部は、前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データの極小値を算出する極小値算出部と、前記極小値算出部により算出された極小値の回帰曲線を算出する回帰曲線算出部と、前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから、前記回帰曲線算出部により算出された前記回帰曲線分を減算することにより、前記蛍光画像を抽出する減算部と、前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから、前記減算部により抽出された前記蛍光画像分を減算することにより、前記位相差画像を抽出する演算部とを備えることができる。
【００２４】
前記画像分離部は、前記蛍光位相差画像の所定の注目画素の周辺領域の平均輝度を算出する平均輝度算出部をさらに備え、前記極小値算出部は、前記平均輝度算出部により算出された前記平均輝度の時系列データの極小値を算出することができる。
【００２５】
前記画像分離部は、前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから高周波成分を抽出するハイパスフィルタを備えることができる。
【００２６】
前記生体を撮像し、前記蛍光像および前記位相差像の両方を含む蛍光位相差画像を得る撮像部をさらに備えることができる。
【００２７】
前記生体は、心筋細胞であるようにすることができる。
【００２８】
本開示の一側面は、また、画像処理装置の画像処理方法であって、蛍光解析部が、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出し、動き量解析部が、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出し、評価部が、算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う画像処理方法である。
【００２９】
本開示の一側面は、さらに、コンピュータを、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部、算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００３０】
本開示の一側面は、また、コンピュータを、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部、算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部として機能させるためのプログラムである。
【００３１】
本開示の一側面においては、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像が解析され、蛍光の強度を示す蛍光強度データが算出され、生体の動きを表す位相差像が解析され、動き量を示す動き量データが算出され、算出された蛍光強度データ、および、動き量データを用いた評価に関する処理が行われる。
【発明の効果】
【００３２】
本開示によれば、画像を処理することができる。特に、生体の動態の定量的な評価をより容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】評価システムの主な構成例を示すブロック図である。
【図２】撮像装置の主な構成例を示す図である。
【図３】画像分離装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図４】画像分離の様子を説明する図である。
【図５】蛍光画像解析装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図６】蛍光画像の解析の様子の例を示す図である。
【図７】位相差画像解析装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図８】位相差画像の解析の様子の例を示す図である。
【図９】解析結果評価装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図１０】表示用データの例を示す図である。
【図１１】評価処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１２】画像分離処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１３】解析評価処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１４】蛍光画像解析処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１５】位相差画像解析処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１６】解析結果評価処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１７】解析結果評価装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１８】ピーク検出の様子の例を説明する図である。
【図１９】ピークのずれの検出の様子の例を説明する図である。
【図２０】解析結果評価処理の流れの他の例を説明するフローチャートである。
【図２１】パーソナルコンピュータの主な構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（評価システム）
２．第２の実施の形態（パーソナルコンピュータ）
【００３５】
＜１．第１の実施の形態＞
［培養心筋細胞］
例えば再生医療においては、生体より採取された細胞を培養して製造される細胞組織である培養細胞を利用して各種の人体の組織、器官などを治療することが行われる。培養心筋細胞は、心筋細胞を培養し、成育させたものである。培養心筋細胞は、例えば、心臓の治療等に利用される可能性がある。また、創薬における心臓への毒性評価にも利用される。
【００３６】
生体内において、心筋細胞は、常時収縮と弛緩を繰り返しながら拍動する。したがって、培養心筋細胞も、その全体が収縮と弛緩を繰り返すように、各部分の細胞が所定の方向に運動する。実際には、心筋細胞は、自律的に拍動する部分と、周囲の拍動に依存して拍動する部分とが存在する。つまり、部位によっては、心筋細胞が自律的に拍動しない場合も考えられる。このような場合、培養心筋細胞に対して電極を用いて外部から電圧を周期的に印加することにより拍動させることができる。このように外部からの電圧印加によってペースメークされた培養心筋細胞の拍動は、自律的に拍動する場合と基本的に同様である。つまり、培養心筋細胞が自律的に拍動する場合も、電圧印加により拍動する場合も、本技術を用いて同様に観察することができる。
【００３７】
このような培養心筋細胞の動態を評価する方法の１つとして、従来、非特許文献１に記載のような、蛍光指示薬で染色することにより、細胞内のカルシウム濃度の変換を目視で観察する方法があった。しかしながら、この方法では、定量的な評価を行うことができなかった。
【００３８】
また、一般的に、細胞は、電気的興奮によってカルシウムのような化学物質の濃度変化が引き起こされ、それによって収縮等の動きが発生する。したがって、このような化学物質の濃度変化と生体の動態との関連性の評価は、大変有意義なものである。しかしながら、上述した方法ではそのような高度な解析を行うことができなかった。
【００３９】
また、形態的特徴を同時に観察するために、蛍光像と位相差像とを重ねて観察する方法が考えられた。
【００４０】
しかしながら、この方法の場合、蛍光像と位相差像とを光学的に分離する必要があり、特殊な光学系設備が必要であり、容易に実現する事が困難であった。また、細胞の動きを観察するためには、細胞内の横紋パターンを観察する必要があり、そのために特殊な観察条件を必要とした。
【００４１】
さらに、この方法は、一般的に、カルシウム濃度変化が生じる場所を特定するためのものであり、単に目視でその位置を確認する程度のことしかできなかった。例えば、上述したような、化学物質の濃度変化と生体の動態との関連性を定量的に評価する等といった高度な解析を行うことは困難であった。
【００４２】
そこで、本開示においては、そのような生体の動態の定量的な評価をより容易に実現することができるシステムについて説明する。
【００４３】
［評価システム］
図１に示される評価システム１００は、生体を観察し、その生体に生じる化学物質の濃度変化や動態を解析することにより、生体の成長度、生体の疾患（の発病の有無）、または、生体に投与された薬剤の影響（効果や毒性等）等を評価するシステムである。
【００４４】
図１に示されるように、評価システム１００は、撮像装置１１１、画像分離装置１１２、蛍光画像解析装置１１３、位相差画像解析装置１１４、および解析結果評価装置１１５を有する。
【００４５】
培養心筋細胞１０１は、心筋細胞が培養されたものであり、評価システム１００における観察対象の生体である。培養心筋細胞１０１は、所定の化学物質に反応する蛍光指示薬で染色されている。例えば、培養心筋細胞１０１内で起きるカルシウム濃度変化を観察対象とし、蛍光指示薬としてfluo-5F AMが培養心筋細胞１０１に投与される。
【００４６】
なお、観察対象とする生体は、任意であり、心筋細胞以外であってもよい。また、蛍光指示薬も任意であり、例えば、fluo-4 AM、Calcium Green-1、またはFura Red,AM等であってもよい。さらに、染色対象も任意であり、カルシウム以外の化学物質や、膜電位であってもよい。カルシウム以外の化学物質として、例えば、亜鉛、カリウム、またはナトリウム等があり、亜鉛の場合、蛍光指示薬としてFluoZin-3がある。また、カリウムの場合、蛍光指示薬としてFluxORがある。さらに、ナトリウムの場合、蛍光指示薬として9-anthroylがある。また、膜電位依存性の蛍光指示薬としてdi-8-ANEPPSがある。もちろん、これら以外の蛍光指示薬を用いるようにしてもよい。
【００４７】
撮像装置１１１は、培養心筋細胞１０１を被写体として、動画像または静止画像の撮像を行う。撮像装置１１１は、所定の励起光を培養心筋細胞１０１に照射することにより、蛍光指示薬が化学物質に反応する様子を捉えた蛍光像（蛍光画像）を撮像する。また、撮像装置１１１は、それと同時に、励起光とは別の光源により、培養心筋細胞１０１の時間的変化（動き）を強調した位相差像（位相差画像）を撮像する。撮像装置１１１は、撮像により、蛍光像と位相差像の両方を含む画像データを得る。撮像装置１１１は、その画像データを画像分離装置１１２に供給する。
【００４８】
画像分離装置１１２は、撮像装置１１１から供給される画像データの画像に含まれる蛍光像と位相差像を、画像処理によって分離する。画像分離装置１１２は、蛍光像の画像データ（蛍光画像データ）を蛍光画像解析装置１１３に供給し、位相差像の画像データ（位相差画像データ）を位相差画像解析装置１１４に供給する。
【００４９】
蛍光画像解析装置１１３は、供給された蛍光画像データを解析し、指定された注目領域について、その蛍光強度（蛍光像の輝度値）を所定時間分求め、そのデータ（蛍光強度データ）を解析結果評価装置１１５に供給する。
【００５０】
位相差画像解析装置１１４は、供給された位相差画像データを解析し、指定された注目領域について、培養心筋細胞１０１の動き量を所定時間分求め、そのデータ（動き量データ）を解析結果評価装置１１５に供給する。
【００５１】
解析結果評価装置１１５は、供給される蛍光強度データと動き量データを用いて、例えば、それらの時間的変化を示すグラフ画像のような評価用データを生成し、その画像を表示する。このようにすることにより、ユーザは、培養心筋細胞１０１のカルシウムの濃度変化と収縮動作との関係等といった、高度な観察を、数値や画像等により、容易かつ定量的に行うことができる。
【００５２】
なお、評価システム１００の構成は、任意であり、上述した以外の装置を含むようにしてもよい。また、図１においては、各装置を１台ずつ有するように示しているが、各装置の数は任意である。さらに、例えば、インターネットやLAN等のネットワークを介して各装置が接続されるようにしてもよい。
【００５３】
また、上述した複数の装置を１つの装置として構成するようにしてもよい。例えば、蛍光画像解析装置１１３、位相差画像解析装置１１４、および解析結果評価装置１１５を１つの装置（画像処理装置１２０）としてもよいし、さらに、画像分離装置１１２もまとめ、画像処理装置１３０としてもよい。
【００５４】
次に、各装置の主な構成例について説明する。
【００５５】
［撮像装置］
図２は、撮像装置１１１の光学系の主な構成例を示す図である。
【００５６】
図２に示されるように、撮像装置１１１は、蛍光画像用の光源となる水銀ランプ１５１、励起光用のバンドパスフィルタ１５２、ダイクロイックミラー１５３、レンズ部１５４、および、位相差画像用の光源となるハロゲンランプ１５５を有する。また、撮像装置１１１は、蛍光画像用のバンドパスフィルタ１５６および撮像素子１５７を有する。
【００５７】
水銀ランプ１５１から出射された励起光１６１は、励起光用バンドパスフィルタ１５２を透過し、ダイクロイックミラー１５３に反射され、レンズ部１５４を介して、培養心筋細胞１０１に照射される。カルシウムと反応する蛍光指示薬は、その励起光１６１のエネルギーを吸収して基底状態に戻るときに蛍光を発する。その蛍光は、レンズ部１５４、ダイクロイックミラー１５３、および蛍光画像用バンドパスフィルタ１５６を介して撮像素子１５７に照射される。
【００５８】
また、ハロゲンランプ１５５から出射された光は、培養心筋細胞１０１、レンズ部１５４、ダイクロイックミラー１５３、蛍光画像用バンドパスフィルタ１５６を介して撮像素子１５７に照射される。
【００５９】
つまり、撮像素子１５７は、撮像により、蛍光画像１６２と位相差画像１６３の両方を含む画像（蛍光位相差画像）を得る。撮像素子１５７は、撮像により得た蛍光位相差画像の画像データ（蛍光位相差画像データ）を画像分離装置１１２に供給する。
【００６０】
以上のように、撮像装置１１１は、一般的な光学系設備により実現することができる。
【００６１】
［画像分離装置］
図３は、画像分離装置１１２の主な構成例を示すブロック図である。図３に示されるように、画像分離装置１１２は、平均輝度算出部１７１、極小値検出部１７２、回帰曲線算出部１７３、減算部１７４、および演算部１７５を有する。
【００６２】
平均輝度算出部１７１は、図４Ａに示されるように、供給された蛍光位相差画像１８１の所定の注目画素１８２を中心とする所定の大きさの領域を平均値算出ブロック１８３とし、その平均値算出ブロック１８３内の各画素の輝度値の平均値を算出する。このように、注目画素の周辺領域の輝度値の平均を求めることにより、動きによる輝度変化を低減させることができる。
【００６３】
このような処理を所定時間行うことにより、平均輝度算出部１７１は、図４Ｂに示されるグラフのような、平均輝度の時系列データを得ることが出来る。平均輝度算出部１７１は、その時系列データを極小値検出部１７２に供給する。
【００６４】
極小値検出部１７２は、平均輝度の時系列データの高周波成分の極小値を検出する。この極小値の検出方法は任意である。例えば、所定の短時間毎に平均輝度の最小値を求めるようにしてもよいし、時系列データより低周波成分を抽出し、その低周波成分を極小値としてもよいし、時系列データの曲線を解析し、周囲より値が小さい極小の位置を特定し、その値を極小値として求めるようにしてもよい。極小値検出部１７２は、検出した極小値のデータを回帰曲線算出部１７３に供給する。
【００６５】
回帰曲線算出部１７３は、例えば図４Ｃに示されるように、極小値の回帰曲線を算出する。回帰曲線算出部１７３は、その回帰曲線のデータを減算部１７４に供給する。
【００６６】
減算部１７４は、例えば図４Ｄに示されるように、平均輝度の時系列データから回帰曲線分を減算し、蛍光の輝度変化（すなわち蛍光画像）を抽出する。なお、蛍光画像の抽出方法はこれに限らず、任意である。例えば、ハイパスフィルタを用いて、平均輝度の時系列データから蛍光の輝度変化を抽出するようにしてもよい。減算部１７４は、この蛍光画像データを蛍光画像解析装置１１３に供給する。また減算部１７４は、蛍光画像データを演算部１７５にも供給する。
【００６７】
演算部１７５は、蛍光位相差画像よりこの蛍光画像を減算することにより、位相差画像を抽出する。演算部１７５は、抽出した位相差画像データを位相差画像解析装置１１４に供給する。
【００６８】
以上のように、画像分離装置１１２は、画像処理により蛍光画像と位相差画像を分離することができる。したがって、画像分離装置１１２は、特殊な光学系設備を用いずに、容易に蛍光画像と位相差画像を分離することができる。
【００６９】
［蛍光画像解析装置］
図５は、蛍光画像解析装置１１３の主な構成例を示すブロック図である。図５に示されるように、蛍光画像解析装置１１３は、蛍光画像バッファ２０１、注目領域設定部２０２、および蛍光強度データ生成部２０３を有する。
【００７０】
蛍光画像バッファ２０１は、画像分離装置１１２から供給された蛍光画像データを記憶する。
【００７１】
注目領域設定部２０２は、ユーザ指示等に基づいて、例えば図６に示されるように、蛍光画像２１１の任意の位置の一部の領域を、蛍光強度を求める注目領域２１２として設定し、その注目領域を示す注目領域指定を蛍光強度データ生成部２０３に供給する。
【００７２】
蛍光強度データ生成部２０３は、供給された注目領域指定に基づいて、指定された注目領域の蛍光画像データを、蛍光画像バッファ２０１から取得し、その蛍光画像データにおける注目領域の蛍光強度の時系列データ（蛍光強度データ）を生成する。蛍光強度データ生成部２０３は、生成した蛍光強度データを解析結果評価装置１１５に供給する。
【００７３】
［位相差画像解析装置］
図７は、位相差画像解析装置１１４の主な構成例を示すブロック図である。図７に示されるように、位相差画像解析装置１１４は、位相差画像バッファ２２１、注目領域設定部２２２、および動き量データ生成部２２３を有する。
【００７４】
位相差画像バッファ２２１は、画像分離装置１１２から供給された位相差画像データを記憶する。
【００７５】
注目領域設定部２２２は、ユーザ指示等に基づいて、例えば図８に示されるように、位相差画像２３１の任意の位置の一部の領域を、動き量を求める注目領域２３２として設定し、その注目領域を示す注目領域指定を動き量データ生成部２２３に供給する。この注目領域２３２は、蛍光画像の注目領域２１２と同じ位置に指定される。
【００７６】
動き量データ生成部２２３は、供給された注目領域指定に基づいて、指定された注目領域の位相差画像データを、位相差画像バッファ２２１から取得し、その位相差画像データにおける注目領域の動き量の時系列データ（動き量データ）を生成する。動き量データ生成部２２３は、生成した動き量データを解析結果評価装置１１５に供給する。
【００７７】
［解析結果評価装置］
図９は、解析結果評価装置１１５の主な構成例を示すブロック図である。図９に示されるように、解析結果評価装置１１５は、蛍光強度データバッファ２５１、動き量データバッファ２５２、表示用データ生成部２５３、および表示部２５４を有する。
【００７８】
蛍光強度データバッファ２５１は、蛍光画像解析装置１１３から供給される蛍光強度データを記憶する。動き量データバッファ２５２は、位相差画像解析装置１１４から供給される動き量データを記憶する。これらのバッファにより、両データの供給タイミングの差等を吸収することができる。
【００７９】
表示用データ生成部２５３は、蛍光強度データバッファ２５１から蛍光強度データを適宜読み出し、動き量データバッファ２５２から動き量データを適宜読み出し、例えば、図１０に示されるグラフのような表示用データを生成する。
【００８０】
図１０は、表示用データの例を示す図である。図１０に示されるグラフは、蛍光強度と動き量の時間的推移を比較するグラフである。点線２６１が蛍光強度の時間的推移を示しており、実線２６２が動き量の時間的推移を示している。
【００８１】
表示部２５４は、表示用データ生成部２５３により生成された表示用データの画像をモニタに表示する。例えば、表示部２５４は、図１０に示されるようなグラフを表示する。このようにすることにより、ユーザは、蛍光強度と動き量の時間的推移を容易に比較することができる。また、例えば、各データの所定の時刻の値、または、両データのピークのずれや大きさ等、所望の情報を容易に求めることができる。つまり、ユーザは、容易に、培養心筋細胞１０１のカルシウムの濃度変化と収縮動作との関係を評価することができる。
【００８２】
例えば、正常な状態の場合、培養心筋細胞１０１は、電気的興奮によりカルシウムが流入し、カルシウム濃度が上昇することにより収縮動作を行うが、疾患や薬剤投与の影響等により正常でない状態になると、カルシウム濃度が上昇しても収縮動作が行われなかったり、遅れたり、動作が小さかったりする場合がある。ユーザは、上述したような評価を行うことにより、このようなカルシウムの濃度変化と収縮動作との関係を評価することができるので、例えば、培養心筋細胞１０１の成長度や、培養心筋細胞１０１の疾患、投与した薬剤の影響等の評価を容易に行うことができる。
【００８３】
なお、表示用データは、動き量と蛍光強度を比較する事ができるようなものであればどのようなものであってもよく、図１０に示される例以外であってもよい。例えば、円グラフや分布図などであってもよいし、データ（数値）そのものを表示するようにしてもよい。
【００８４】
各装置が以上のような構成を有することにより、評価システム１００は、生体の動態の定量的な評価をより容易に実現することができる。
【００８５】
［評価処理の流れ］
図１１のフローチャートを参照して、評価システム１００の各装置により実行される評価処理の流れの例を説明する。
【００８６】
評価処理が開始されると、撮像装置１１１は、ステップＳ１０１において、観察対象である培養心筋細胞１０１を撮像し、蛍光位相差画像を得る。
【００８７】
ステップＳ１０２において、画像分離装置１０２は、画像処理によって、蛍光位相差画像を蛍光画像と位相差画像に分離する。
【００８８】
ステップＳ１０３において、画像処理装置１２０は、ステップＳ１０２において分離された蛍光画像および位相差画像をそれぞれ解析して評価する。
【００８９】
ステップＳ１０３の処理を終了すると、画像処理装置１２０は、評価処理を終了する。
【００９０】
［画像分離処理の流れ］
次に、図１２のフローチャートを参照して、図１１のステップＳ１０２において実行される画像分離処理の流れの例を説明する。
【００９１】
画像分離処理が開始されると、平均輝度算出部１７１は、ステップＳ１２１において、蛍光位相差画像データを取得し、ステップＳ１２２において、所定の注目画素についてその周辺領域の平均輝度値を算出する。
【００９２】
ステップＳ１２３において、極小値検出部１７２は、平均輝度値の時系列データから極小値を検出する。ステップＳ１２４において、回帰曲線算出部１７３は、検出された極小値の回帰曲線を算出する。
【００９３】
ステップＳ１２５において、減算部１７４は、平均輝度値の時系列データから回帰曲線分を減算し、蛍光画像を抽出する。ステップＳ１２６において、演算部１７５は、蛍光位相差画像から蛍光画像を減算して、位相差画像を抽出する。
【００９４】
ステップＳ１２６の処理を終了すると、演算部１７５は、画像分離処理を終了し、処理を図１１に戻す。
【００９５】
［解析評価処理の流れ］
次に、図１３のフローチャートを参照して、図１１のステップＳ１０３において実行される解析評価処理の流れの例を説明する。
【００９６】
解析評価処理が開始されると、ステップＳ１４１において、蛍光画像解析装置１１３は、蛍光画像データを解析する。ステップＳ１４２において、位相差画像解析装置１１４は、位相差画像データを解析する。ステップＳ１４３において、解析結果評価装置１１５は、ステップＳ１４１およびステップＳ１４２において行われた解析結果を評価する。
【００９７】
ステップＳ１４３の処理が終了すると、解析結果評価装置１１５は、解析評価処理を終了し、処理を図１１に戻す。
【００９８】
［蛍光画像解析処理の流れ］
次に、図１４のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ１４１において実行される蛍光画像解析処理の流れの例を説明する。
【００９９】
蛍光画像解析処理が開始されると、ステップＳ１６１において、蛍光画像バッファ２０１は、蛍光位相差画像データより分離された蛍光画像データを取得し、記憶する。
【０１００】
ステップＳ１６２において、注目領域設定部２０２は、注目領域を設定する。ステップＳ１６３において、蛍光強度データ生成部２０３は、注目領域の蛍光画像データを蛍光画像バッファ２０１から読み出す。
【０１０１】
蛍光強度データ生成部２０３は、ステップＳ１６４において、注目領域における蛍光画像データの画素値の平均値を算出する。蛍光強度データ生成部２０３は、このような平均値を所定時間分求める。蛍光強度データ生成部２０３は、ステップＳ１６５において、その平均値の時系列データを注目領域の蛍光強度データとして出力する。
【０１０２】
ステップＳ１６５の処理を終了すると、蛍光強度データ生成部２０３は、蛍光画像解析処理を終了し、処理を図１３に戻す。
【０１０３】
［位相差画像解析処理の流れ］
次に、図１５のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ１４２において実行される位相差画像解析処理の流れの例を説明する。
【０１０４】
位相差画像解析処理が開始されると、ステップＳ１８１において、位相差画像バッファ２２１は、蛍光位相差画像データより分離された位相差画像データを取得し、記憶する。
【０１０５】
ステップＳ１８２において、注目領域設定部２２２は、注目領域を設定する。ステップＳ１８３において、動き量データ生成部２２３は、注目領域の位相差画像データを位相差画像バッファ２２１から読み出す。
【０１０６】
動き量データ生成部２２３は、ステップＳ１８４において、注目領域における位相差画像データの画素値の平均値を算出する。動き量データ生成部２２３は、このような平均値を所定時間分求める。動き量データ生成部２２３は、ステップＳ１８５において、その平均値の時系列データを注目領域の動き量データとして出力する。
【０１０７】
ステップＳ１８５の処理を終了すると、動き量データ生成部２２３は、位相差画像解析処理を終了し、処理を図１３に戻す。
【０１０８】
［解析結果評価処理の流れ］
次に、図１６のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ１４３において実行される解析結果評価処理の流れの例を説明する。
【０１０９】
解析結果評価処理が開始されると、蛍光強度データバッファ２５１は、ステップＳ２０１において、蛍光画像解析装置１１３により生成された蛍光強度データを記憶する。ステップＳ２０２において、動き量データバッファ２５２は、位相差画像解析装置１１４により生成された動き量データを記憶する。
【０１１０】
ステップＳ２０３において、表示用データ生成部２５３は、ステップＳ２０１若しくはステップＳ２０２において記憶された蛍光強度データおよび動き量データを用いて、それらの表示用データを生成する。
【０１１１】
ステップＳ２０４において、表示部２５４は、ステップＳ２０３において生成された表示用データの画像を表示する。
【０１１２】
ステップＳ２０４の処理が終了すると、表示部２５４は、解析結果評価処理を終了し、処理を図１３に戻す。
【０１１３】
以上のように各処理を実行することにより、評価システム１００は、生体の動態の定量的な評価をより容易に実現することができる。
【０１１４】
［解析結果評価装置］
なお、解析結果評価装置１１５において、さらに高度な評価を行うようにしてもよい。図１７は、解析結果評価装置１１５の他の構成例を示すブロック図である。図１７に示される例の場合、解析結果評価装置１１５は、図９に示される構成に加え、さらに、演算部３０１、判定部３０２、および出力部３０３を有する。
【０１１５】
演算部３０１は、蛍光強度データバッファ２５１から蛍光強度データを読み出し、動き量データバッファ２５２から動き量データを読み出し、それらを用いて、蛍光強度および動き量のピークをそれぞれ検出したり、両者のタイミングや大きさのずれ量等の、評価対象を評価するための評価用パラメータを算出したりする。
【０１１６】
判定部３０２は、評価用パラメータ（例えば、ずれ量）に基づいて、培養心筋細胞１０１の成長度や疾患、または投与した薬剤等の評価対象を、例えば、閾値判定等により評価する。例えば、ずれ量が閾値より大きい場合、培養心筋細胞１０１の成長が十分でないと判定したり、培養心筋細胞１０１が所定の疾患を有していると判定したり、投与した薬剤の影響があると判定したりする。
【０１１７】
表示用データ生成部２５３は、このような判定結果（評価結果）を示す表示用データを生成し、表示部２５４にその画像を表示させる。
【０１１８】
出力部３０３は、例えば、外部端子、スピーカまたは、光ディスクやフラッシュメモリ等のリムーバブルメディア等よりなり、判定部３０２による判定結果（評価結果）を示すデータを、画像以外の情報として出力する。
【０１１９】
［役割］
この場合、解析結果評価装置１１５は、以下の２つを評価する。
【０１２０】
１．対象物評価
評価部は、入力された「蛍光強度データ」と「動き量データ」とに基づいて、興奮と収縮が連関しないような疾患や異常を検出する。ここで、興奮と収縮が連関しない場合とは例えば、カルシウム濃度の上昇が見られるにも関わらず、実際には収縮が起こらない場合等を指す。
【０１２１】
２．薬剤評価
評価部は入力された「蛍光強度データ」と「動き量データ」とに基づいて、投与した薬剤が作用しているか否かを検出する。
【０１２２】
［演算部］
演算部３０１は、動き量と蛍光強度のピークをそれぞれ検出する。また、演算部３０１は、動き量と蛍光強度とのずれ量を演算する。一例として、ピークタイミングのずれ、又はピークの大きさの相違を算出する。具体的には、例えば、図１８に示されるように、一方のピークを検出した後、他方のピークが一方のピークの周辺の所定のピーク検出区間内にあるか否かを検出する。なお、演算部３０１が、算出するパラメータは任意であり、ピークのタイミングおよび大きさのずれ以外のパラメータを算出するようにしてもよい。また、その算出方法も任意である。
【０１２３】
［判定部］
判定部３０２は、演算部にて算出されたずれ量が所定の閾値以上（又は以下）であるか否かを検出する。例えば、判定部３０２は、図１９に示されるように、ピークタイミングのずれ、又はピークの大きさの相違が所定の閾値以上（又は以下）であるか否かを判定することにより、興奮と収縮が連関しないような疾患や異常が見られるか否かを判定する。
【０１２４】
また、判定部３０２は、演算部にて算出されたずれ量が所定の閾値以上（又は以下）であるか否かを検出する。例えば、判定部３０２は、図１９に示されるように、ピークタイミングのずれ、又はピークの大きさの相違が所定の閾値以上（又は以下）であるか否かを判定することにより、投与した薬剤が対象物に対して効果又は副作用を及ぼしているか否かを判定する。
【０１２５】
なお、判定部３０２が行う評価の、対象、方法、および基準は任意である。
【０１２６】
［解析結果評価処理の流れ］
図２０のフローチャートを参照して、この場合の解析結果評価処理の流れの例を説明する。
【０１２７】
ステップＳ３０１およびステップＳ３０２の各処理は、図１６のステップＳ２０１およびステップＳ２０２の各処理と同様に実行される。
【０１２８】
演算部３０１は、ステップＳ３０３において、蛍光強度のピークを検出し、ステップＳ３０４において、動き量のピークを検出する。
【０１２９】
演算部３０１は、さらに、ステップＳ３０５において、蛍光強度と動き量との間でピークタイミングのずれ量を算出し、ステップＳ３０６において、蛍光強度と動き量との間でピークの大きさのずれ量を算出する。
【０１３０】
判定部３０２は、ステップＳ３０７において、ピークのタイミングや大きさのずれ量に基づいて、観察対象を評価する。例えば、判定部３０２は、ピークのタイミングや大きさのずれ量を閾値判定し、培養心筋細胞１０１が疾患を有するか否かを判定する。なお、この評価方法は任意であり、閾値判定以外であってもよい。例えばずれ量によって培養心筋細胞１０１の正常度を評価したり、所定の関数を用いて所定のパラメータを算出したりしてもよい。
【０１３１】
さらに、判定部３０２は、ステップＳ３０８において、ピークのタイミングや大きさのずれ量に基づいて、投与した薬剤を評価する。例えば、判定部３０２は、ピークのタイミングや大きさのずれ量を閾値判定し、培養心筋細胞１０１に投与した薬剤の影響の有無を判定する。なお、この評価方法は任意であり、閾値判定以外であってもよい。例えばずれ量によって薬剤の影響度を評価したり、所定の関数を用いて所定のパラメータを算出したりしてもよい。
【０１３２】
ステップＳ３０９において、表示用データ生成部２５３は、ステップＳ３０７またはステップＳ３０８において得られた評価結果の表示用データを生成する。ステップＳ３１０において、表示部２５４は、その表示用データの画像を表示する。
【０１３３】
ステップＳ３１１において、出力部３０３は、評価結果のデータを出力する。
【０１３４】
以上のように各処理を行うことにより、評価システム１００は、生体の動態の定量的な、より高度な評価をより容易に実現することができる。
【０１３５】
さらに、これらの評価方法は、現在も研究が進められており、今後新たな評価の仕方や評価基準が提案される可能性がある。本技術の場合、非侵襲に、観察対象の状態を観察することができるので、より多様な評価方法や評価基準への適用が容易である。
【０１３６】
本技術は、さらに、培養心筋細胞を観察することにより評価可能なものであればどのようなものを評価する場合にも適用することができる。例えば、気体であってもよいし、液体であってもよいし、固体であってもよい。また、観察時の環境条件（例えば、温度、湿度、気圧、明度、振動、磁場等）であってもよい。
【０１３７】
なお、本技術は、拍動の伝搬を容易に観察することができるので、蛍光色素を入れ込み、細胞の興奮（活動電位）によって変動するカルシウム濃度を検出することで細胞の拍動リズムを検出し、細胞の情報伝搬パターンを評価する方法にも適用することができる。
【０１３８】
＜２．第２の実施の形態＞
［パーソナルコンピュータ］
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。この場合、例えば、図２２に示されるようなパーソナルコンピュータとして構成されるようにしてもよい。
【０１３９】
図２１において、パーソナルコンピュータ９００のCPU（Central Processing Unit）９０１は、ROM（Read Only Memory）９０２に記憶されているプログラム、または記憶部９１３からRAM（Random Access Memory）９０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM９０３にはまた、CPU９０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１４０】
CPU９０１、ROM９０２、およびRAM９０３は、バス９０４を介して相互に接続されている。このバス９０４にはまた、入出力インタフェース９１０も接続されている。
【０１４１】
入出力インタフェース９１０には、キーボード、マウスなどよりなる入力部９１１、CRT（Cathode Ray Tube）やLCD（Liquid Crystal Display）などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部９１２、ハードディスクなどより構成される記憶部９１３、モデムなどより構成される通信部９１４が接続されている。通信部９１４は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０１４２】
入出力インタフェース９１０にはまた、必要に応じてドライブ９１５が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア９２１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部９１３にインストールされる。
【０１４３】
上述した一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１４４】
この記録媒体は、例えば、図２１に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM（Compact Disc - Read Only Memory）,DVD（Digital Versatile Disc）を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini Disc）を含む）、若しくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア９２１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM９０２や、記憶部９１３に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０１４５】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１４６】
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１４７】
また、本明細書において、システムとは、複数のデバイス（装置）により構成される装置全体を表すものである。
【０１４８】
また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成を分割し、複数の装置（または処理部）として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成をまとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部を他の装置（または他の処理部）の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本技術は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１４９】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１） 蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部と、
前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部と、
前記蛍光解析部により算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量算出部により算出された前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部と
を備える画像処理装置。
（２） 前記評価部は、
前記蛍光強度データおよび前記動き量データを表示する表示用データを生成する表示用データ生成部と、
前記表示用データ生成部により生成された前記表示用データの画像を表示する表示部と
を備える前記（１）に記載の画像処理装置。
（３） 前記評価部は、
前記蛍光強度データおよび前記動き量データを用いて評価対象を評価するための評価用パラメータを算出する評価用パラメータ算出部と、
前記評価用パラメータ算出部により算出された前記評価用パラメータを用いて、前記評価対象の評価を行う判定部と
を備える前記（１）に記載の画像処理装置。
（４） 前記評価用パラメータは、前記蛍光強度データの時系列データのピークと、前記動き量データの時系列データのピークとの、タイミングのずれ量である
前記（３）に記載の画像処理装置。
（５） 前記評価用パラメータは、前記蛍光強度データの時系列データのピークと、前記動き量データの時系列データのピークとの、大きさのずれ量である
前記（３）または（４）に記載の画像処理装置。
（６） 前記判定部は、前記評価用パラメータを閾値判定することにより、前記評価対象の評価を行う
前記（３）乃至（５）のいずれかに記載の画像処理装置。
（７） 前記評価対象は、所定の疾患である
前記（３）乃至（６）のいずれかに記載の画像処理装置。
（８） 前記評価対象は、前記生体に投与された薬剤の影響である
前記（３）乃至（７）のいずれかに記載の画像処理装置。
（９） 前記評価部は、
前記判定部による前記評価対象の評価結果を表示する表示用データを生成する表示用データ生成部と、
前記表示用データ生成部により生成された前記表示用データの画像を表示する表示部と
をさらに備える前記（３）乃至（８）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１０） 前記評価部は、
前記判定部による前記評価対象の評価結果を示すデータを出力する出力部をさらに備える
前記（３）乃至（１０）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１１） 前記蛍光解析部は、所定の注目領域の蛍光強度の平均値を前記蛍光強度データとして算出し、
前記動き量解析部は、所定の注目領域の動き量の平均値を前記動き量データとして算出する
前記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１２） 前記蛍光像および前記位相差像の両方を含む蛍光位相差画像を、画像処理によって、前記蛍光像を含む蛍光画像と、前記位相差像を含む位相差画像とに分離する画像分離部をさらに備える
前記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１３） 前記画像分離部は、
前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データの極小値を算出する極小値算出部と、
前記極小値算出部により算出された極小値の回帰曲線を算出する回帰曲線算出部と、
前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから、前記回帰曲線算出部により算出された前記回帰曲線分を減算することにより、前記蛍光画像を抽出する減算部と、
前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから、前記減算部により抽出された前記蛍光画像分を減算することにより、前記位相差画像を抽出する演算部と
を備える前記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１４） 前記画像分離部は、
前記蛍光位相差画像の所定の注目画素の周辺領域の平均輝度を算出する平均輝度算出部をさらに備え、
前記極小値算出部は、前記平均輝度算出部により算出された前記平均輝度の時系列データの極小値を算出する
前記（１３）に記載の画像処理装置。
（１５） 前記画像分離部は、前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから高周波成分を抽出するハイパスフィルタを備える
前記（１２）に記載の画像処理装置。
（１６） 前記生体を撮像し、前記蛍光像および前記位相差像の両方を含む蛍光位相差画像を得る撮像部をさらに備える
前記（１）乃至（１５）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１７） 前記生体は、心筋細胞である
前記（１）乃至（１６）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１８） 画像処理装置の画像処理方法であって、
蛍光解析部が、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出し、
動き量解析部が、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出し、
評価部が、算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う
画像処理方法。
（１９） コンピュータを、
蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部、
前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部、
算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部
として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（２０） コンピュータを、
蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部、
前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部、
算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部
として機能させるためのプログラム。
【符号の説明】
【０１５０】
１００ 評価システム， １０１ 培養心筋細胞， １１１ 撮像装置， １１２ 画像分離装置， １１３ 蛍光画像解析装置， １１４ 位相差画像解析装置， １１５ 解析結果評価装置， １２０ 画像処理装置，１３０ 画像処理装置， １７１ 平均輝度算出部， １７２ 極小値検出部， １７３ 回帰曲線算出部， １７４ 減算部， １７５ 演算部， ２０１ 蛍光画像バッファ， ２０２ 注目領域設定部， ２０３ 蛍光強度データ生成部， ２２１ 位相差画像バッファ， ２２２ 注目領域設定部， ２２３ 動き量データ生成部， ２５１ 蛍光強度データバッファ， ２５２ 動き量データバッファ， ２５３ 表示用データ生成部， ２５４ 表示部， ３０１ 演算部， ３０２ 判定部， ３０３ 出力部
【技術分野】
【０００１】
本開示は、画像処理装置および方法、記録媒体、並びに、プログラムに関し、特に、生体の動態を定量的に評価することができるようにした画像処理装置および方法、記録媒体、並びに、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、再生医療の分野においては、生体の動態を観察し、評価することが行われていた。例えば、生体として、細胞を培養して製造した培養細胞の動態を観察することが行われていた。このような培養細胞として製造できる細胞組織は多岐にわたるが、その中の１つに心筋細胞がある。心筋細胞の場合、例えばその拍動の様子が観察された。
【０００３】
このような観察結果は、生体に関する様々な評価に利用可能であった。例えば、このような観察結果を解析することにより、疾患や投与した薬剤の生体への影響等を評価することが行われた。また、培養した細胞の品質評価も行われた。
【０００４】
そして、生体の動態の評価方法として、様々な方法が考えられた。例えば、蛍光指示薬で染色することにより、心筋細胞内のカルシウム濃度の変化を観察する方法が考えられた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
また、形態的特徴を同時に観察するために、蛍光像と位相差像とを重ねて観察する方法が考えられた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ilanit Itzhaki, Sophia Rapoport, Irit Huber, Itzhak Mizrahi, Limor Zwi-Dantsis, Gil Arbel, Jackie Schiller, Lior Gepstein, "Calcium Handling in Human Induced Pluripotent Stem Cell Derived Cardiomyocytes", April 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の方法の場合、基本的に観察結果を目視で評価するしかなく、定量的な評価を行う方法が無かった。
【０００８】
また、蛍光像からのカルシウムの濃度変化と、位相差像からの収縮の状態を同時に観察するには、特殊な観察条件や光学系設備が必要であった。例えば、位相差像から収縮の状態を観察する場合、細胞内の横紋パターンを観察する必要があり、その横紋パターンが観察できない条件においては、動態の観察が困難であった。また、例えば、蛍光像と位相差像をそれぞれ観察するためには、蛍光像と位相差像を光学的に分離するフィルタ等が必要であった。
【０００９】
さらに、そのような条件を整えたとしても、得られる収縮の情報は、振幅等に限られており、疾患や薬剤の評価等、多様な評価に適用することが困難であった。
【００１０】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、生体の動態の定量的な評価をより容易に実現することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の一側面は、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部と、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部と、前記蛍光解析部により算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量算出部により算出された前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部とを備える画像処理装置である。
【００１２】
前記評価部は、前記蛍光強度データおよび前記動き量データを表示する表示用データを生成する表示用データ生成部と、前記表示用データ生成部により生成された前記表示用データの画像を表示する表示部とを備えることができる。
【００１３】
前記評価部は、前記蛍光強度データおよび前記動き量データを用いて評価対象を評価するための評価用パラメータを算出する評価用パラメータ算出部と、前記評価用パラメータ算出部により算出された前記評価用パラメータを用いて、前記評価対象の評価を行う判定部とを備えることができる。
【００１４】
前記評価用パラメータは、前記蛍光強度データの時系列データのピークと、前記動き量データの時系列データのピークとの、タイミングのずれ量であるようにすることができる。
【００１５】
前記評価用パラメータは、前記蛍光強度データの時系列データのピークと、前記動き量データの時系列データのピークとの、大きさのずれ量であるようにすることができる。
【００１６】
前記判定部は、前記評価用パラメータを閾値判定することにより、前記評価対象の評価を行うことができる。
【００１７】
前記評価対象は、所定の疾患であるようにすることができる。
【００１８】
前記評価対象は、前記生体に投与された薬剤の影響であるようにすることができる。
【００１９】
前記評価部は、前記判定部による前記評価対象の評価結果を表示する表示用データを生成する表示用データ生成部と、前記表示用データ生成部により生成された前記表示用データの画像を表示する表示部とをさらに備えることができる。
【００２０】
前記評価部は、前記判定部による前記評価対象の評価結果を示すデータを出力する出力部をさらに備えることができる。
【００２１】
前記蛍光解析部は、所定の注目領域の蛍光強度の平均値を前記蛍光強度データとして算出し、前記動き量解析部は、所定の注目領域の動き量の平均値を前記動き量データとして算出することができる。
【００２２】
前記蛍光像および前記位相差像の両方を含む蛍光位相差画像を、画像処理によって、前記蛍光像を含む蛍光画像と、前記位相差像を含む位相差画像とに分離する画像分離部をさらに備えることができる。
【００２３】
前記画像分離部は、前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データの極小値を算出する極小値算出部と、前記極小値算出部により算出された極小値の回帰曲線を算出する回帰曲線算出部と、前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから、前記回帰曲線算出部により算出された前記回帰曲線分を減算することにより、前記蛍光画像を抽出する減算部と、前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから、前記減算部により抽出された前記蛍光画像分を減算することにより、前記位相差画像を抽出する演算部とを備えることができる。
【００２４】
前記画像分離部は、前記蛍光位相差画像の所定の注目画素の周辺領域の平均輝度を算出する平均輝度算出部をさらに備え、前記極小値算出部は、前記平均輝度算出部により算出された前記平均輝度の時系列データの極小値を算出することができる。
【００２５】
前記画像分離部は、前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから高周波成分を抽出するハイパスフィルタを備えることができる。
【００２６】
前記生体を撮像し、前記蛍光像および前記位相差像の両方を含む蛍光位相差画像を得る撮像部をさらに備えることができる。
【００２７】
前記生体は、心筋細胞であるようにすることができる。
【００２８】
本開示の一側面は、また、画像処理装置の画像処理方法であって、蛍光解析部が、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出し、動き量解析部が、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出し、評価部が、算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う画像処理方法である。
【００２９】
本開示の一側面は、さらに、コンピュータを、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部、算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００３０】
本開示の一側面は、また、コンピュータを、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部、算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部として機能させるためのプログラムである。
【００３１】
本開示の一側面においては、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像が解析され、蛍光の強度を示す蛍光強度データが算出され、生体の動きを表す位相差像が解析され、動き量を示す動き量データが算出され、算出された蛍光強度データ、および、動き量データを用いた評価に関する処理が行われる。
【発明の効果】
【００３２】
本開示によれば、画像を処理することができる。特に、生体の動態の定量的な評価をより容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】評価システムの主な構成例を示すブロック図である。
【図２】撮像装置の主な構成例を示す図である。
【図３】画像分離装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図４】画像分離の様子を説明する図である。
【図５】蛍光画像解析装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図６】蛍光画像の解析の様子の例を示す図である。
【図７】位相差画像解析装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図８】位相差画像の解析の様子の例を示す図である。
【図９】解析結果評価装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図１０】表示用データの例を示す図である。
【図１１】評価処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１２】画像分離処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１３】解析評価処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１４】蛍光画像解析処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１５】位相差画像解析処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１６】解析結果評価処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１７】解析結果評価装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１８】ピーク検出の様子の例を説明する図である。
【図１９】ピークのずれの検出の様子の例を説明する図である。
【図２０】解析結果評価処理の流れの他の例を説明するフローチャートである。
【図２１】パーソナルコンピュータの主な構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（評価システム）
２．第２の実施の形態（パーソナルコンピュータ）
【００３５】
＜１．第１の実施の形態＞
［培養心筋細胞］
例えば再生医療においては、生体より採取された細胞を培養して製造される細胞組織である培養細胞を利用して各種の人体の組織、器官などを治療することが行われる。培養心筋細胞は、心筋細胞を培養し、成育させたものである。培養心筋細胞は、例えば、心臓の治療等に利用される可能性がある。また、創薬における心臓への毒性評価にも利用される。
【００３６】
生体内において、心筋細胞は、常時収縮と弛緩を繰り返しながら拍動する。したがって、培養心筋細胞も、その全体が収縮と弛緩を繰り返すように、各部分の細胞が所定の方向に運動する。実際には、心筋細胞は、自律的に拍動する部分と、周囲の拍動に依存して拍動する部分とが存在する。つまり、部位によっては、心筋細胞が自律的に拍動しない場合も考えられる。このような場合、培養心筋細胞に対して電極を用いて外部から電圧を周期的に印加することにより拍動させることができる。このように外部からの電圧印加によってペースメークされた培養心筋細胞の拍動は、自律的に拍動する場合と基本的に同様である。つまり、培養心筋細胞が自律的に拍動する場合も、電圧印加により拍動する場合も、本技術を用いて同様に観察することができる。
【００３７】
このような培養心筋細胞の動態を評価する方法の１つとして、従来、非特許文献１に記載のような、蛍光指示薬で染色することにより、細胞内のカルシウム濃度の変換を目視で観察する方法があった。しかしながら、この方法では、定量的な評価を行うことができなかった。
【００３８】
また、一般的に、細胞は、電気的興奮によってカルシウムのような化学物質の濃度変化が引き起こされ、それによって収縮等の動きが発生する。したがって、このような化学物質の濃度変化と生体の動態との関連性の評価は、大変有意義なものである。しかしながら、上述した方法ではそのような高度な解析を行うことができなかった。
【００３９】
また、形態的特徴を同時に観察するために、蛍光像と位相差像とを重ねて観察する方法が考えられた。
【００４０】
しかしながら、この方法の場合、蛍光像と位相差像とを光学的に分離する必要があり、特殊な光学系設備が必要であり、容易に実現する事が困難であった。また、細胞の動きを観察するためには、細胞内の横紋パターンを観察する必要があり、そのために特殊な観察条件を必要とした。
【００４１】
さらに、この方法は、一般的に、カルシウム濃度変化が生じる場所を特定するためのものであり、単に目視でその位置を確認する程度のことしかできなかった。例えば、上述したような、化学物質の濃度変化と生体の動態との関連性を定量的に評価する等といった高度な解析を行うことは困難であった。
【００４２】
そこで、本開示においては、そのような生体の動態の定量的な評価をより容易に実現することができるシステムについて説明する。
【００４３】
［評価システム］
図１に示される評価システム１００は、生体を観察し、その生体に生じる化学物質の濃度変化や動態を解析することにより、生体の成長度、生体の疾患（の発病の有無）、または、生体に投与された薬剤の影響（効果や毒性等）等を評価するシステムである。
【００４４】
図１に示されるように、評価システム１００は、撮像装置１１１、画像分離装置１１２、蛍光画像解析装置１１３、位相差画像解析装置１１４、および解析結果評価装置１１５を有する。
【００４５】
培養心筋細胞１０１は、心筋細胞が培養されたものであり、評価システム１００における観察対象の生体である。培養心筋細胞１０１は、所定の化学物質に反応する蛍光指示薬で染色されている。例えば、培養心筋細胞１０１内で起きるカルシウム濃度変化を観察対象とし、蛍光指示薬としてfluo-5F AMが培養心筋細胞１０１に投与される。
【００４６】
なお、観察対象とする生体は、任意であり、心筋細胞以外であってもよい。また、蛍光指示薬も任意であり、例えば、fluo-4 AM、Calcium Green-1、またはFura Red,AM等であってもよい。さらに、染色対象も任意であり、カルシウム以外の化学物質や、膜電位であってもよい。カルシウム以外の化学物質として、例えば、亜鉛、カリウム、またはナトリウム等があり、亜鉛の場合、蛍光指示薬としてFluoZin-3がある。また、カリウムの場合、蛍光指示薬としてFluxORがある。さらに、ナトリウムの場合、蛍光指示薬として9-anthroylがある。また、膜電位依存性の蛍光指示薬としてdi-8-ANEPPSがある。もちろん、これら以外の蛍光指示薬を用いるようにしてもよい。
【００４７】
撮像装置１１１は、培養心筋細胞１０１を被写体として、動画像または静止画像の撮像を行う。撮像装置１１１は、所定の励起光を培養心筋細胞１０１に照射することにより、蛍光指示薬が化学物質に反応する様子を捉えた蛍光像（蛍光画像）を撮像する。また、撮像装置１１１は、それと同時に、励起光とは別の光源により、培養心筋細胞１０１の時間的変化（動き）を強調した位相差像（位相差画像）を撮像する。撮像装置１１１は、撮像により、蛍光像と位相差像の両方を含む画像データを得る。撮像装置１１１は、その画像データを画像分離装置１１２に供給する。
【００４８】
画像分離装置１１２は、撮像装置１１１から供給される画像データの画像に含まれる蛍光像と位相差像を、画像処理によって分離する。画像分離装置１１２は、蛍光像の画像データ（蛍光画像データ）を蛍光画像解析装置１１３に供給し、位相差像の画像データ（位相差画像データ）を位相差画像解析装置１１４に供給する。
【００４９】
蛍光画像解析装置１１３は、供給された蛍光画像データを解析し、指定された注目領域について、その蛍光強度（蛍光像の輝度値）を所定時間分求め、そのデータ（蛍光強度データ）を解析結果評価装置１１５に供給する。
【００５０】
位相差画像解析装置１１４は、供給された位相差画像データを解析し、指定された注目領域について、培養心筋細胞１０１の動き量を所定時間分求め、そのデータ（動き量データ）を解析結果評価装置１１５に供給する。
【００５１】
解析結果評価装置１１５は、供給される蛍光強度データと動き量データを用いて、例えば、それらの時間的変化を示すグラフ画像のような評価用データを生成し、その画像を表示する。このようにすることにより、ユーザは、培養心筋細胞１０１のカルシウムの濃度変化と収縮動作との関係等といった、高度な観察を、数値や画像等により、容易かつ定量的に行うことができる。
【００５２】
なお、評価システム１００の構成は、任意であり、上述した以外の装置を含むようにしてもよい。また、図１においては、各装置を１台ずつ有するように示しているが、各装置の数は任意である。さらに、例えば、インターネットやLAN等のネットワークを介して各装置が接続されるようにしてもよい。
【００５３】
また、上述した複数の装置を１つの装置として構成するようにしてもよい。例えば、蛍光画像解析装置１１３、位相差画像解析装置１１４、および解析結果評価装置１１５を１つの装置（画像処理装置１２０）としてもよいし、さらに、画像分離装置１１２もまとめ、画像処理装置１３０としてもよい。
【００５４】
次に、各装置の主な構成例について説明する。
【００５５】
［撮像装置］
図２は、撮像装置１１１の光学系の主な構成例を示す図である。
【００５６】
図２に示されるように、撮像装置１１１は、蛍光画像用の光源となる水銀ランプ１５１、励起光用のバンドパスフィルタ１５２、ダイクロイックミラー１５３、レンズ部１５４、および、位相差画像用の光源となるハロゲンランプ１５５を有する。また、撮像装置１１１は、蛍光画像用のバンドパスフィルタ１５６および撮像素子１５７を有する。
【００５７】
水銀ランプ１５１から出射された励起光１６１は、励起光用バンドパスフィルタ１５２を透過し、ダイクロイックミラー１５３に反射され、レンズ部１５４を介して、培養心筋細胞１０１に照射される。カルシウムと反応する蛍光指示薬は、その励起光１６１のエネルギーを吸収して基底状態に戻るときに蛍光を発する。その蛍光は、レンズ部１５４、ダイクロイックミラー１５３、および蛍光画像用バンドパスフィルタ１５６を介して撮像素子１５７に照射される。
【００５８】
また、ハロゲンランプ１５５から出射された光は、培養心筋細胞１０１、レンズ部１５４、ダイクロイックミラー１５３、蛍光画像用バンドパスフィルタ１５６を介して撮像素子１５７に照射される。
【００５９】
つまり、撮像素子１５７は、撮像により、蛍光画像１６２と位相差画像１６３の両方を含む画像（蛍光位相差画像）を得る。撮像素子１５７は、撮像により得た蛍光位相差画像の画像データ（蛍光位相差画像データ）を画像分離装置１１２に供給する。
【００６０】
以上のように、撮像装置１１１は、一般的な光学系設備により実現することができる。
【００６１】
［画像分離装置］
図３は、画像分離装置１１２の主な構成例を示すブロック図である。図３に示されるように、画像分離装置１１２は、平均輝度算出部１７１、極小値検出部１７２、回帰曲線算出部１７３、減算部１７４、および演算部１７５を有する。
【００６２】
平均輝度算出部１７１は、図４Ａに示されるように、供給された蛍光位相差画像１８１の所定の注目画素１８２を中心とする所定の大きさの領域を平均値算出ブロック１８３とし、その平均値算出ブロック１８３内の各画素の輝度値の平均値を算出する。このように、注目画素の周辺領域の輝度値の平均を求めることにより、動きによる輝度変化を低減させることができる。
【００６３】
このような処理を所定時間行うことにより、平均輝度算出部１７１は、図４Ｂに示されるグラフのような、平均輝度の時系列データを得ることが出来る。平均輝度算出部１７１は、その時系列データを極小値検出部１７２に供給する。
【００６４】
極小値検出部１７２は、平均輝度の時系列データの高周波成分の極小値を検出する。この極小値の検出方法は任意である。例えば、所定の短時間毎に平均輝度の最小値を求めるようにしてもよいし、時系列データより低周波成分を抽出し、その低周波成分を極小値としてもよいし、時系列データの曲線を解析し、周囲より値が小さい極小の位置を特定し、その値を極小値として求めるようにしてもよい。極小値検出部１７２は、検出した極小値のデータを回帰曲線算出部１７３に供給する。
【００６５】
回帰曲線算出部１７３は、例えば図４Ｃに示されるように、極小値の回帰曲線を算出する。回帰曲線算出部１７３は、その回帰曲線のデータを減算部１７４に供給する。
【００６６】
減算部１７４は、例えば図４Ｄに示されるように、平均輝度の時系列データから回帰曲線分を減算し、蛍光の輝度変化（すなわち蛍光画像）を抽出する。なお、蛍光画像の抽出方法はこれに限らず、任意である。例えば、ハイパスフィルタを用いて、平均輝度の時系列データから蛍光の輝度変化を抽出するようにしてもよい。減算部１７４は、この蛍光画像データを蛍光画像解析装置１１３に供給する。また減算部１７４は、蛍光画像データを演算部１７５にも供給する。
【００６７】
演算部１７５は、蛍光位相差画像よりこの蛍光画像を減算することにより、位相差画像を抽出する。演算部１７５は、抽出した位相差画像データを位相差画像解析装置１１４に供給する。
【００６８】
以上のように、画像分離装置１１２は、画像処理により蛍光画像と位相差画像を分離することができる。したがって、画像分離装置１１２は、特殊な光学系設備を用いずに、容易に蛍光画像と位相差画像を分離することができる。
【００６９】
［蛍光画像解析装置］
図５は、蛍光画像解析装置１１３の主な構成例を示すブロック図である。図５に示されるように、蛍光画像解析装置１１３は、蛍光画像バッファ２０１、注目領域設定部２０２、および蛍光強度データ生成部２０３を有する。
【００７０】
蛍光画像バッファ２０１は、画像分離装置１１２から供給された蛍光画像データを記憶する。
【００７１】
注目領域設定部２０２は、ユーザ指示等に基づいて、例えば図６に示されるように、蛍光画像２１１の任意の位置の一部の領域を、蛍光強度を求める注目領域２１２として設定し、その注目領域を示す注目領域指定を蛍光強度データ生成部２０３に供給する。
【００７２】
蛍光強度データ生成部２０３は、供給された注目領域指定に基づいて、指定された注目領域の蛍光画像データを、蛍光画像バッファ２０１から取得し、その蛍光画像データにおける注目領域の蛍光強度の時系列データ（蛍光強度データ）を生成する。蛍光強度データ生成部２０３は、生成した蛍光強度データを解析結果評価装置１１５に供給する。
【００７３】
［位相差画像解析装置］
図７は、位相差画像解析装置１１４の主な構成例を示すブロック図である。図７に示されるように、位相差画像解析装置１１４は、位相差画像バッファ２２１、注目領域設定部２２２、および動き量データ生成部２２３を有する。
【００７４】
位相差画像バッファ２２１は、画像分離装置１１２から供給された位相差画像データを記憶する。
【００７５】
注目領域設定部２２２は、ユーザ指示等に基づいて、例えば図８に示されるように、位相差画像２３１の任意の位置の一部の領域を、動き量を求める注目領域２３２として設定し、その注目領域を示す注目領域指定を動き量データ生成部２２３に供給する。この注目領域２３２は、蛍光画像の注目領域２１２と同じ位置に指定される。
【００７６】
動き量データ生成部２２３は、供給された注目領域指定に基づいて、指定された注目領域の位相差画像データを、位相差画像バッファ２２１から取得し、その位相差画像データにおける注目領域の動き量の時系列データ（動き量データ）を生成する。動き量データ生成部２２３は、生成した動き量データを解析結果評価装置１１５に供給する。
【００７７】
［解析結果評価装置］
図９は、解析結果評価装置１１５の主な構成例を示すブロック図である。図９に示されるように、解析結果評価装置１１５は、蛍光強度データバッファ２５１、動き量データバッファ２５２、表示用データ生成部２５３、および表示部２５４を有する。
【００７８】
蛍光強度データバッファ２５１は、蛍光画像解析装置１１３から供給される蛍光強度データを記憶する。動き量データバッファ２５２は、位相差画像解析装置１１４から供給される動き量データを記憶する。これらのバッファにより、両データの供給タイミングの差等を吸収することができる。
【００７９】
表示用データ生成部２５３は、蛍光強度データバッファ２５１から蛍光強度データを適宜読み出し、動き量データバッファ２５２から動き量データを適宜読み出し、例えば、図１０に示されるグラフのような表示用データを生成する。
【００８０】
図１０は、表示用データの例を示す図である。図１０に示されるグラフは、蛍光強度と動き量の時間的推移を比較するグラフである。点線２６１が蛍光強度の時間的推移を示しており、実線２６２が動き量の時間的推移を示している。
【００８１】
表示部２５４は、表示用データ生成部２５３により生成された表示用データの画像をモニタに表示する。例えば、表示部２５４は、図１０に示されるようなグラフを表示する。このようにすることにより、ユーザは、蛍光強度と動き量の時間的推移を容易に比較することができる。また、例えば、各データの所定の時刻の値、または、両データのピークのずれや大きさ等、所望の情報を容易に求めることができる。つまり、ユーザは、容易に、培養心筋細胞１０１のカルシウムの濃度変化と収縮動作との関係を評価することができる。
【００８２】
例えば、正常な状態の場合、培養心筋細胞１０１は、電気的興奮によりカルシウムが流入し、カルシウム濃度が上昇することにより収縮動作を行うが、疾患や薬剤投与の影響等により正常でない状態になると、カルシウム濃度が上昇しても収縮動作が行われなかったり、遅れたり、動作が小さかったりする場合がある。ユーザは、上述したような評価を行うことにより、このようなカルシウムの濃度変化と収縮動作との関係を評価することができるので、例えば、培養心筋細胞１０１の成長度や、培養心筋細胞１０１の疾患、投与した薬剤の影響等の評価を容易に行うことができる。
【００８３】
なお、表示用データは、動き量と蛍光強度を比較する事ができるようなものであればどのようなものであってもよく、図１０に示される例以外であってもよい。例えば、円グラフや分布図などであってもよいし、データ（数値）そのものを表示するようにしてもよい。
【００８４】
各装置が以上のような構成を有することにより、評価システム１００は、生体の動態の定量的な評価をより容易に実現することができる。
【００８５】
［評価処理の流れ］
図１１のフローチャートを参照して、評価システム１００の各装置により実行される評価処理の流れの例を説明する。
【００８６】
評価処理が開始されると、撮像装置１１１は、ステップＳ１０１において、観察対象である培養心筋細胞１０１を撮像し、蛍光位相差画像を得る。
【００８７】
ステップＳ１０２において、画像分離装置１０２は、画像処理によって、蛍光位相差画像を蛍光画像と位相差画像に分離する。
【００８８】
ステップＳ１０３において、画像処理装置１２０は、ステップＳ１０２において分離された蛍光画像および位相差画像をそれぞれ解析して評価する。
【００８９】
ステップＳ１０３の処理を終了すると、画像処理装置１２０は、評価処理を終了する。
【００９０】
［画像分離処理の流れ］
次に、図１２のフローチャートを参照して、図１１のステップＳ１０２において実行される画像分離処理の流れの例を説明する。
【００９１】
画像分離処理が開始されると、平均輝度算出部１７１は、ステップＳ１２１において、蛍光位相差画像データを取得し、ステップＳ１２２において、所定の注目画素についてその周辺領域の平均輝度値を算出する。
【００９２】
ステップＳ１２３において、極小値検出部１７２は、平均輝度値の時系列データから極小値を検出する。ステップＳ１２４において、回帰曲線算出部１７３は、検出された極小値の回帰曲線を算出する。
【００９３】
ステップＳ１２５において、減算部１７４は、平均輝度値の時系列データから回帰曲線分を減算し、蛍光画像を抽出する。ステップＳ１２６において、演算部１７５は、蛍光位相差画像から蛍光画像を減算して、位相差画像を抽出する。
【００９４】
ステップＳ１２６の処理を終了すると、演算部１７５は、画像分離処理を終了し、処理を図１１に戻す。
【００９５】
［解析評価処理の流れ］
次に、図１３のフローチャートを参照して、図１１のステップＳ１０３において実行される解析評価処理の流れの例を説明する。
【００９６】
解析評価処理が開始されると、ステップＳ１４１において、蛍光画像解析装置１１３は、蛍光画像データを解析する。ステップＳ１４２において、位相差画像解析装置１１４は、位相差画像データを解析する。ステップＳ１４３において、解析結果評価装置１１５は、ステップＳ１４１およびステップＳ１４２において行われた解析結果を評価する。
【００９７】
ステップＳ１４３の処理が終了すると、解析結果評価装置１１５は、解析評価処理を終了し、処理を図１１に戻す。
【００９８】
［蛍光画像解析処理の流れ］
次に、図１４のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ１４１において実行される蛍光画像解析処理の流れの例を説明する。
【００９９】
蛍光画像解析処理が開始されると、ステップＳ１６１において、蛍光画像バッファ２０１は、蛍光位相差画像データより分離された蛍光画像データを取得し、記憶する。
【０１００】
ステップＳ１６２において、注目領域設定部２０２は、注目領域を設定する。ステップＳ１６３において、蛍光強度データ生成部２０３は、注目領域の蛍光画像データを蛍光画像バッファ２０１から読み出す。
【０１０１】
蛍光強度データ生成部２０３は、ステップＳ１６４において、注目領域における蛍光画像データの画素値の平均値を算出する。蛍光強度データ生成部２０３は、このような平均値を所定時間分求める。蛍光強度データ生成部２０３は、ステップＳ１６５において、その平均値の時系列データを注目領域の蛍光強度データとして出力する。
【０１０２】
ステップＳ１６５の処理を終了すると、蛍光強度データ生成部２０３は、蛍光画像解析処理を終了し、処理を図１３に戻す。
【０１０３】
［位相差画像解析処理の流れ］
次に、図１５のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ１４２において実行される位相差画像解析処理の流れの例を説明する。
【０１０４】
位相差画像解析処理が開始されると、ステップＳ１８１において、位相差画像バッファ２２１は、蛍光位相差画像データより分離された位相差画像データを取得し、記憶する。
【０１０５】
ステップＳ１８２において、注目領域設定部２２２は、注目領域を設定する。ステップＳ１８３において、動き量データ生成部２２３は、注目領域の位相差画像データを位相差画像バッファ２２１から読み出す。
【０１０６】
動き量データ生成部２２３は、ステップＳ１８４において、注目領域における位相差画像データの画素値の平均値を算出する。動き量データ生成部２２３は、このような平均値を所定時間分求める。動き量データ生成部２２３は、ステップＳ１８５において、その平均値の時系列データを注目領域の動き量データとして出力する。
【０１０７】
ステップＳ１８５の処理を終了すると、動き量データ生成部２２３は、位相差画像解析処理を終了し、処理を図１３に戻す。
【０１０８】
［解析結果評価処理の流れ］
次に、図１６のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ１４３において実行される解析結果評価処理の流れの例を説明する。
【０１０９】
解析結果評価処理が開始されると、蛍光強度データバッファ２５１は、ステップＳ２０１において、蛍光画像解析装置１１３により生成された蛍光強度データを記憶する。ステップＳ２０２において、動き量データバッファ２５２は、位相差画像解析装置１１４により生成された動き量データを記憶する。
【０１１０】
ステップＳ２０３において、表示用データ生成部２５３は、ステップＳ２０１若しくはステップＳ２０２において記憶された蛍光強度データおよび動き量データを用いて、それらの表示用データを生成する。
【０１１１】
ステップＳ２０４において、表示部２５４は、ステップＳ２０３において生成された表示用データの画像を表示する。
【０１１２】
ステップＳ２０４の処理が終了すると、表示部２５４は、解析結果評価処理を終了し、処理を図１３に戻す。
【０１１３】
以上のように各処理を実行することにより、評価システム１００は、生体の動態の定量的な評価をより容易に実現することができる。
【０１１４】
［解析結果評価装置］
なお、解析結果評価装置１１５において、さらに高度な評価を行うようにしてもよい。図１７は、解析結果評価装置１１５の他の構成例を示すブロック図である。図１７に示される例の場合、解析結果評価装置１１５は、図９に示される構成に加え、さらに、演算部３０１、判定部３０２、および出力部３０３を有する。
【０１１５】
演算部３０１は、蛍光強度データバッファ２５１から蛍光強度データを読み出し、動き量データバッファ２５２から動き量データを読み出し、それらを用いて、蛍光強度および動き量のピークをそれぞれ検出したり、両者のタイミングや大きさのずれ量等の、評価対象を評価するための評価用パラメータを算出したりする。
【０１１６】
判定部３０２は、評価用パラメータ（例えば、ずれ量）に基づいて、培養心筋細胞１０１の成長度や疾患、または投与した薬剤等の評価対象を、例えば、閾値判定等により評価する。例えば、ずれ量が閾値より大きい場合、培養心筋細胞１０１の成長が十分でないと判定したり、培養心筋細胞１０１が所定の疾患を有していると判定したり、投与した薬剤の影響があると判定したりする。
【０１１７】
表示用データ生成部２５３は、このような判定結果（評価結果）を示す表示用データを生成し、表示部２５４にその画像を表示させる。
【０１１８】
出力部３０３は、例えば、外部端子、スピーカまたは、光ディスクやフラッシュメモリ等のリムーバブルメディア等よりなり、判定部３０２による判定結果（評価結果）を示すデータを、画像以外の情報として出力する。
【０１１９】
［役割］
この場合、解析結果評価装置１１５は、以下の２つを評価する。
【０１２０】
１．対象物評価
評価部は、入力された「蛍光強度データ」と「動き量データ」とに基づいて、興奮と収縮が連関しないような疾患や異常を検出する。ここで、興奮と収縮が連関しない場合とは例えば、カルシウム濃度の上昇が見られるにも関わらず、実際には収縮が起こらない場合等を指す。
【０１２１】
２．薬剤評価
評価部は入力された「蛍光強度データ」と「動き量データ」とに基づいて、投与した薬剤が作用しているか否かを検出する。
【０１２２】
［演算部］
演算部３０１は、動き量と蛍光強度のピークをそれぞれ検出する。また、演算部３０１は、動き量と蛍光強度とのずれ量を演算する。一例として、ピークタイミングのずれ、又はピークの大きさの相違を算出する。具体的には、例えば、図１８に示されるように、一方のピークを検出した後、他方のピークが一方のピークの周辺の所定のピーク検出区間内にあるか否かを検出する。なお、演算部３０１が、算出するパラメータは任意であり、ピークのタイミングおよび大きさのずれ以外のパラメータを算出するようにしてもよい。また、その算出方法も任意である。
【０１２３】
［判定部］
判定部３０２は、演算部にて算出されたずれ量が所定の閾値以上（又は以下）であるか否かを検出する。例えば、判定部３０２は、図１９に示されるように、ピークタイミングのずれ、又はピークの大きさの相違が所定の閾値以上（又は以下）であるか否かを判定することにより、興奮と収縮が連関しないような疾患や異常が見られるか否かを判定する。
【０１２４】
また、判定部３０２は、演算部にて算出されたずれ量が所定の閾値以上（又は以下）であるか否かを検出する。例えば、判定部３０２は、図１９に示されるように、ピークタイミングのずれ、又はピークの大きさの相違が所定の閾値以上（又は以下）であるか否かを判定することにより、投与した薬剤が対象物に対して効果又は副作用を及ぼしているか否かを判定する。
【０１２５】
なお、判定部３０２が行う評価の、対象、方法、および基準は任意である。
【０１２６】
［解析結果評価処理の流れ］
図２０のフローチャートを参照して、この場合の解析結果評価処理の流れの例を説明する。
【０１２７】
ステップＳ３０１およびステップＳ３０２の各処理は、図１６のステップＳ２０１およびステップＳ２０２の各処理と同様に実行される。
【０１２８】
演算部３０１は、ステップＳ３０３において、蛍光強度のピークを検出し、ステップＳ３０４において、動き量のピークを検出する。
【０１２９】
演算部３０１は、さらに、ステップＳ３０５において、蛍光強度と動き量との間でピークタイミングのずれ量を算出し、ステップＳ３０６において、蛍光強度と動き量との間でピークの大きさのずれ量を算出する。
【０１３０】
判定部３０２は、ステップＳ３０７において、ピークのタイミングや大きさのずれ量に基づいて、観察対象を評価する。例えば、判定部３０２は、ピークのタイミングや大きさのずれ量を閾値判定し、培養心筋細胞１０１が疾患を有するか否かを判定する。なお、この評価方法は任意であり、閾値判定以外であってもよい。例えばずれ量によって培養心筋細胞１０１の正常度を評価したり、所定の関数を用いて所定のパラメータを算出したりしてもよい。
【０１３１】
さらに、判定部３０２は、ステップＳ３０８において、ピークのタイミングや大きさのずれ量に基づいて、投与した薬剤を評価する。例えば、判定部３０２は、ピークのタイミングや大きさのずれ量を閾値判定し、培養心筋細胞１０１に投与した薬剤の影響の有無を判定する。なお、この評価方法は任意であり、閾値判定以外であってもよい。例えばずれ量によって薬剤の影響度を評価したり、所定の関数を用いて所定のパラメータを算出したりしてもよい。
【０１３２】
ステップＳ３０９において、表示用データ生成部２５３は、ステップＳ３０７またはステップＳ３０８において得られた評価結果の表示用データを生成する。ステップＳ３１０において、表示部２５４は、その表示用データの画像を表示する。
【０１３３】
ステップＳ３１１において、出力部３０３は、評価結果のデータを出力する。
【０１３４】
以上のように各処理を行うことにより、評価システム１００は、生体の動態の定量的な、より高度な評価をより容易に実現することができる。
【０１３５】
さらに、これらの評価方法は、現在も研究が進められており、今後新たな評価の仕方や評価基準が提案される可能性がある。本技術の場合、非侵襲に、観察対象の状態を観察することができるので、より多様な評価方法や評価基準への適用が容易である。
【０１３６】
本技術は、さらに、培養心筋細胞を観察することにより評価可能なものであればどのようなものを評価する場合にも適用することができる。例えば、気体であってもよいし、液体であってもよいし、固体であってもよい。また、観察時の環境条件（例えば、温度、湿度、気圧、明度、振動、磁場等）であってもよい。
【０１３７】
なお、本技術は、拍動の伝搬を容易に観察することができるので、蛍光色素を入れ込み、細胞の興奮（活動電位）によって変動するカルシウム濃度を検出することで細胞の拍動リズムを検出し、細胞の情報伝搬パターンを評価する方法にも適用することができる。
【０１３８】
＜２．第２の実施の形態＞
［パーソナルコンピュータ］
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。この場合、例えば、図２２に示されるようなパーソナルコンピュータとして構成されるようにしてもよい。
【０１３９】
図２１において、パーソナルコンピュータ９００のCPU（Central Processing Unit）９０１は、ROM（Read Only Memory）９０２に記憶されているプログラム、または記憶部９１３からRAM（Random Access Memory）９０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM９０３にはまた、CPU９０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１４０】
CPU９０１、ROM９０２、およびRAM９０３は、バス９０４を介して相互に接続されている。このバス９０４にはまた、入出力インタフェース９１０も接続されている。
【０１４１】
入出力インタフェース９１０には、キーボード、マウスなどよりなる入力部９１１、CRT（Cathode Ray Tube）やLCD（Liquid Crystal Display）などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部９１２、ハードディスクなどより構成される記憶部９１３、モデムなどより構成される通信部９１４が接続されている。通信部９１４は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０１４２】
入出力インタフェース９１０にはまた、必要に応じてドライブ９１５が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア９２１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部９１３にインストールされる。
【０１４３】
上述した一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１４４】
この記録媒体は、例えば、図２１に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM（Compact Disc - Read Only Memory）,DVD（Digital Versatile Disc）を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini Disc）を含む）、若しくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア９２１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM９０２や、記憶部９１３に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０１４５】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１４６】
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１４７】
また、本明細書において、システムとは、複数のデバイス（装置）により構成される装置全体を表すものである。
【０１４８】
また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成を分割し、複数の装置（または処理部）として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成をまとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部を他の装置（または他の処理部）の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本技術は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１４９】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１） 蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部と、
前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部と、
前記蛍光解析部により算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量算出部により算出された前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部と
を備える画像処理装置。
（２） 前記評価部は、
前記蛍光強度データおよび前記動き量データを表示する表示用データを生成する表示用データ生成部と、
前記表示用データ生成部により生成された前記表示用データの画像を表示する表示部と
を備える前記（１）に記載の画像処理装置。
（３） 前記評価部は、
前記蛍光強度データおよび前記動き量データを用いて評価対象を評価するための評価用パラメータを算出する評価用パラメータ算出部と、
前記評価用パラメータ算出部により算出された前記評価用パラメータを用いて、前記評価対象の評価を行う判定部と
を備える前記（１）に記載の画像処理装置。
（４） 前記評価用パラメータは、前記蛍光強度データの時系列データのピークと、前記動き量データの時系列データのピークとの、タイミングのずれ量である
前記（３）に記載の画像処理装置。
（５） 前記評価用パラメータは、前記蛍光強度データの時系列データのピークと、前記動き量データの時系列データのピークとの、大きさのずれ量である
前記（３）または（４）に記載の画像処理装置。
（６） 前記判定部は、前記評価用パラメータを閾値判定することにより、前記評価対象の評価を行う
前記（３）乃至（５）のいずれかに記載の画像処理装置。
（７） 前記評価対象は、所定の疾患である
前記（３）乃至（６）のいずれかに記載の画像処理装置。
（８） 前記評価対象は、前記生体に投与された薬剤の影響である
前記（３）乃至（７）のいずれかに記載の画像処理装置。
（９） 前記評価部は、
前記判定部による前記評価対象の評価結果を表示する表示用データを生成する表示用データ生成部と、
前記表示用データ生成部により生成された前記表示用データの画像を表示する表示部と
をさらに備える前記（３）乃至（８）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１０） 前記評価部は、
前記判定部による前記評価対象の評価結果を示すデータを出力する出力部をさらに備える
前記（３）乃至（１０）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１１） 前記蛍光解析部は、所定の注目領域の蛍光強度の平均値を前記蛍光強度データとして算出し、
前記動き量解析部は、所定の注目領域の動き量の平均値を前記動き量データとして算出する
前記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１２） 前記蛍光像および前記位相差像の両方を含む蛍光位相差画像を、画像処理によって、前記蛍光像を含む蛍光画像と、前記位相差像を含む位相差画像とに分離する画像分離部をさらに備える
前記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１３） 前記画像分離部は、
前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データの極小値を算出する極小値算出部と、
前記極小値算出部により算出された極小値の回帰曲線を算出する回帰曲線算出部と、
前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから、前記回帰曲線算出部により算出された前記回帰曲線分を減算することにより、前記蛍光画像を抽出する減算部と、
前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから、前記減算部により抽出された前記蛍光画像分を減算することにより、前記位相差画像を抽出する演算部と
を備える前記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１４） 前記画像分離部は、
前記蛍光位相差画像の所定の注目画素の周辺領域の平均輝度を算出する平均輝度算出部をさらに備え、
前記極小値算出部は、前記平均輝度算出部により算出された前記平均輝度の時系列データの極小値を算出する
前記（１３）に記載の画像処理装置。
（１５） 前記画像分離部は、前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから高周波成分を抽出するハイパスフィルタを備える
前記（１２）に記載の画像処理装置。
（１６） 前記生体を撮像し、前記蛍光像および前記位相差像の両方を含む蛍光位相差画像を得る撮像部をさらに備える
前記（１）乃至（１５）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１７） 前記生体は、心筋細胞である
前記（１）乃至（１６）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１８） 画像処理装置の画像処理方法であって、
蛍光解析部が、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出し、
動き量解析部が、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出し、
評価部が、算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う
画像処理方法。
（１９） コンピュータを、
蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部、
前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部、
算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部
として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（２０） コンピュータを、
蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部、
前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部、
算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部
として機能させるためのプログラム。
【符号の説明】
【０１５０】
１００ 評価システム， １０１ 培養心筋細胞， １１１ 撮像装置， １１２ 画像分離装置， １１３ 蛍光画像解析装置， １１４ 位相差画像解析装置， １１５ 解析結果評価装置， １２０ 画像処理装置，１３０ 画像処理装置， １７１ 平均輝度算出部， １７２ 極小値検出部， １７３ 回帰曲線算出部， １７４ 減算部， １７５ 演算部， ２０１ 蛍光画像バッファ， ２０２ 注目領域設定部， ２０３ 蛍光強度データ生成部， ２２１ 位相差画像バッファ， ２２２ 注目領域設定部， ２２３ 動き量データ生成部， ２５１ 蛍光強度データバッファ， ２５２ 動き量データバッファ， ２５３ 表示用データ生成部， ２５４ 表示部， ３０１ 演算部， ３０２ 判定部， ３０３ 出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部と、
前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部と、
前記蛍光解析部により算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量算出部により算出された前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部と
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記評価部は、
前記蛍光強度データおよび前記動き量データを表示する表示用データを生成する表示用データ生成部と、
前記表示用データ生成部により生成された前記表示用データの画像を表示する表示部と
を備える請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記評価部は、
前記蛍光強度データおよび前記動き量データを用いて評価対象を評価するための評価用パラメータを算出する評価用パラメータ算出部と、
前記評価用パラメータ算出部により算出された前記評価用パラメータを用いて、前記評価対象の評価を行う判定部と
を備える請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記評価用パラメータは、前記蛍光強度データの時系列データのピークと、前記動き量データの時系列データのピークとの、タイミングのずれ量である
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記評価用パラメータは、前記蛍光強度データの時系列データのピークと、前記動き量データの時系列データのピークとの、大きさのずれ量である
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記評価用パラメータを閾値判定することにより、前記評価対象の評価を行う
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記評価対象は、所定の疾患である
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記評価対象は、前記生体に投与された薬剤の影響である
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記評価部は、
前記判定部による前記評価対象の評価結果を表示する表示用データを生成する表示用データ生成部と、
前記表示用データ生成部により生成された前記表示用データの画像を表示する表示部と
をさらに備える請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記評価部は、
前記判定部による前記評価対象の評価結果を示すデータを出力する出力部をさらに備える
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記蛍光解析部は、所定の注目領域の蛍光強度の平均値を前記蛍光強度データとして算出し、
前記動き量解析部は、所定の注目領域の動き量の平均値を前記動き量データとして算出する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記蛍光像および前記位相差像の両方を含む蛍光位相差画像を、画像処理によって、前記蛍光像を含む蛍光画像と、前記位相差像を含む位相差画像とに分離する画像分離部をさらに備える
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記画像分離部は、
前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データの極小値を算出する極小値算出部と、
前記極小値算出部により算出された極小値の回帰曲線を算出する回帰曲線算出部と、
前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから、前記回帰曲線算出部により算出された前記回帰曲線分を減算することにより、前記蛍光画像を抽出する減算部と、
前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから、前記減算部により抽出された前記蛍光画像分を減算することにより、前記位相差画像を抽出する演算部と
を備える請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記画像分離部は、
前記蛍光位相差画像の所定の注目画素の周辺領域の平均輝度を算出する平均輝度算出部をさらに備え、
前記極小値算出部は、前記平均輝度算出部により算出された前記平均輝度の時系列データの極小値を算出する
請求項１３に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記画像分離部は、前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから高周波成分を抽出するハイパスフィルタを備える
請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記生体を撮像し、前記蛍光像および前記位相差像の両方を含む蛍光位相差画像を得る撮像部をさらに備える
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記生体は、心筋細胞である
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
画像処理装置の画像処理方法であって、
蛍光解析部が、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出し、
動き量解析部が、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出し、
評価部が、算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う
画像処理方法。
【請求項１９】
コンピュータを、
蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部、
前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部、
算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部
として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項２０】
コンピュータを、
蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部、
前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部、
算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部
として機能させるためのプログラム。
【請求項１】
蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部と、
前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部と、
前記蛍光解析部により算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量算出部により算出された前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部と
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記評価部は、
前記蛍光強度データおよび前記動き量データを表示する表示用データを生成する表示用データ生成部と、
前記表示用データ生成部により生成された前記表示用データの画像を表示する表示部と
を備える請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記評価部は、
前記蛍光強度データおよび前記動き量データを用いて評価対象を評価するための評価用パラメータを算出する評価用パラメータ算出部と、
前記評価用パラメータ算出部により算出された前記評価用パラメータを用いて、前記評価対象の評価を行う判定部と
を備える請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記評価用パラメータは、前記蛍光強度データの時系列データのピークと、前記動き量データの時系列データのピークとの、タイミングのずれ量である
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記評価用パラメータは、前記蛍光強度データの時系列データのピークと、前記動き量データの時系列データのピークとの、大きさのずれ量である
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記評価用パラメータを閾値判定することにより、前記評価対象の評価を行う
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記評価対象は、所定の疾患である
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記評価対象は、前記生体に投与された薬剤の影響である
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記評価部は、
前記判定部による前記評価対象の評価結果を表示する表示用データを生成する表示用データ生成部と、
前記表示用データ生成部により生成された前記表示用データの画像を表示する表示部と
をさらに備える請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記評価部は、
前記判定部による前記評価対象の評価結果を示すデータを出力する出力部をさらに備える
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記蛍光解析部は、所定の注目領域の蛍光強度の平均値を前記蛍光強度データとして算出し、
前記動き量解析部は、所定の注目領域の動き量の平均値を前記動き量データとして算出する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記蛍光像および前記位相差像の両方を含む蛍光位相差画像を、画像処理によって、前記蛍光像を含む蛍光画像と、前記位相差像を含む位相差画像とに分離する画像分離部をさらに備える
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記画像分離部は、
前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データの極小値を算出する極小値算出部と、
前記極小値算出部により算出された極小値の回帰曲線を算出する回帰曲線算出部と、
前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから、前記回帰曲線算出部により算出された前記回帰曲線分を減算することにより、前記蛍光画像を抽出する減算部と、
前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから、前記減算部により抽出された前記蛍光画像分を減算することにより、前記位相差画像を抽出する演算部と
を備える請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記画像分離部は、
前記蛍光位相差画像の所定の注目画素の周辺領域の平均輝度を算出する平均輝度算出部をさらに備え、
前記極小値算出部は、前記平均輝度算出部により算出された前記平均輝度の時系列データの極小値を算出する
請求項１３に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記画像分離部は、前記蛍光位相差画像の画素値の時系列データから高周波成分を抽出するハイパスフィルタを備える
請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記生体を撮像し、前記蛍光像および前記位相差像の両方を含む蛍光位相差画像を得る撮像部をさらに備える
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記生体は、心筋細胞である
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
画像処理装置の画像処理方法であって、
蛍光解析部が、蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出し、
動き量解析部が、前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出し、
評価部が、算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う
画像処理方法。
【請求項１９】
コンピュータを、
蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部、
前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部、
算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部
として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項２０】
コンピュータを、
蛍光指示薬により染色された生体に流入する化学物質の濃度変化を表す蛍光像を解析し、蛍光の強度を示す蛍光強度データを算出する蛍光解析部、
前記生体の動きを表す位相差像を解析し、動き量を示す動き量データを算出する動き量解析部、
算出された前記蛍光強度データ、および、前記動き量データを用いた評価に関する処理を行う評価部
として機能させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−５３８５４（Ｐ２０１３−５３８５４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０１０５（Ｐ２０１１−１９０１０５）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２３年３月１日 東京女子医科大学 先端生命科学研究所主催の「第１０回 日本再生医療学会総会」において文書をもって発表
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２３年３月１日 東京女子医科大学 先端生命科学研究所主催の「第１０回 日本再生医療学会総会」において文書をもって発表
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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