(57)【要約】【課題】生体組織における生体活動中の動きを、変化情報として的確に取得することによって、外的要因に基づく生体組織の状態又は正常な生体組織との比較に基づく生体組織の状態において、生体活動中の生体組織の時系列変化を、解析することが可能な生体組織画像解析システム等を提供すること。【解決手段】画像処理装置３０は、撮像値１０において時系列に生成された複数の生体組織画像データのそれぞれに対して所定の画像処理を実行し、当該画像処理の対象（撮像対象領域）となる対象生体組織の視野位置（画角位置）の固定しつつ、各対象生体組織の形状の特定、及び、当該特定した各対象生体組織の形状から観察された生体組織の時系列の変化情報を抽出する構成を有している。【選択図】図２
2018077155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体活動中の生体組織が時系列に画像化された複数の生体組織画像を生体組織画像データとして取得する取得手段と、
所定の画像処理を実行することによって、基準画像として予め画像化されている生体組織の形状を示す基準形状に基づいて、前記取得された各生体組織画像データの生体組織画像に画像化されている前記生体組織の形状を示す対象形状を構成する所与の要素の画像上の位置を、対応する当該基準形状を構成する所与の要素の画像上の位置に合わせる形状位置合わせ手段と、
前記基準画像の基準形状を構成する所与の要素に位置合わせされた前記対象形状を構成する構成要素を示す位置合わせ済み構成要素に対して、各生体組織画像上のそれぞれの座標位置を特定する特定手段と、
前記特定された位置合わせ済み構成要素の各生体組織画像上のそれぞれの座標位置に基づいて、前記生体活動中の生体組織の変化に関する変化情報を抽出する抽出手段と、
前記抽出された生体組織の変化情報を出力する出力制御手段と、
を備えることを特徴とする生体組織画像解析システム。
【請求項２】
請求項１に記載の生体組織画像解析システムにおいて、
前記抽出手段が、
前記生体活動中の生体組織の変化に関する変化情報として、前記特定された位置合わせ済み構成要素の各生体組織画像上のそれぞれの座標位置に基づく前記生体活動中の生体組織における変動量を算出する、生体組織画像解析システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の生体組織画像解析システムにおいて、
前記取得された各生体組織画像データの生体組織画像に対して所定の画像処理を実行することによって、各生体組織画像間における各生体組織画像内の各要素の位置を合わせる画像間位置合わせ手段を更に備え、
前記形状位置合わせ手段が、
前記各生体組織画像内の各要素の位置合わせが実行された各生体組織の対象形状に対して、対応する当該基準形状の画像上の位置に合わせる、生体組織画像解析システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体組織画像解析システムにおいて、
前記形状位置合わせ手段が
所定の演算処理を用いて、前記基準形状を構成する所与の要素毎に、前記取得された各生体組織画像データの生体組織画像における対象形状を構成する要素であって当該基準形状の要素に対応する要素を特定することによって、前記対象形状を構成する所与の要素の画像上の位置を、対応する基準形状を構成する所与の要素の画像上の位置に合わせる、生体組織画像解析システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体組織画像解析システムにおいて、
記憶手段に予め記憶された生体組織画像、又は、前記取得された複数の生体組織画像データのうち基準となる生体組織画像に画像化されている生体組織画像を前記基準画像として用いる、生体組織画像解析システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体組織画像解析システムにおいて、
前記取得手段が、
第１の軸方向の動きが制限された当該第１の軸方向と直角となる第２の軸方向及び第１及び第２の軸方向とそれぞれ直角となる第２の軸方向に変動する生体組織を２次元に画像化された前記生体組織画像を前記生体組織画像データとして取得し、
前記抽出手段が、
前記生体活動中の生体組織における２次元上の変化を前記変化情報として算出する、生体組織画像解析システム。
【請求項７】
コンピュータを、
生体活動中の生体組織が時系列に画像化された複数の生体組織画像を生体組織画像データとして取得する取得手段、
所定の画像処理を実行することによって、基準画像として予め画像化されている生体組織の形状を示す基準形状に基づいて、前記取得された各生体組織画像データの生体組織画像に画像化されている前記生体組織の形状を示す対象形状を構成する所与の要素の画像上の位置を、対応する当該基準形状を構成する所与の要素の画像上の位置に合わせる形状位置合わせ手段、
前記基準画像の基準形状を構成する所与の要素に位置合わせされた前記対象形状を構成する構成要素を示す位置合わせ済み構成要素に対して、各生体組織画像上のそれぞれの座標位置を特定する特定手段、
前記特定された位置合わせ済み構成要素の各生体組織画像上のそれぞれの座標位置に基づいて、前記生体活動中の生体組織の変化に関する変化情報を抽出する抽出手段、及び、
前記抽出された生体組織の変化情報を出力する出力制御手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項８】
生体活動中の生体組織を撮像して画像化された生体組織画像を生成する撮像装置と、
前記撮像装置によって生成された生体組織画像を生体組織画像データとして時系列に複数取得し、当該取得した複数の生体組織画像データに対して所定の画像処理を実行する画像解析装置と、
を備え、
前記画像解析装置が、
生体活動中の生体組織が時系列に画像化された複数の生体組織画像を生体組織画像データとして取得する取得手段と、
所定の画像処理を実行することによって、基準画像として予め画像化されている生体組織の形状を示す基準形状に基づいて、前記取得された各生体組織画像データの生体組織画像に画像化されている前記生体組織の形状を示す対象形状を構成する所与の要素の画像上の位置を、対応する当該基準形状を構成する所与の要素の画像上の位置に合わせる形状位置合わせ手段と、
前記基準画像の基準形状を構成する所与の要素に位置合わせされた前記対象形状を構成する構成要素を示す位置合わせ済み構成要素に対して、各生体組織画像上のそれぞれの座標位置を特定する特定手段と、
前記特定された位置合わせ済み構成要素の各生体組織画像上のそれぞれの座標位置に基づいて、前記生体活動中の生体組織の変化に関する変化情報を抽出する抽出手段と、
前記抽出された生体組織の変化情報を出力する出力制御手段と、
を備えることを特徴とする画像処理システム。
【請求項９】
生体活動中の生体組織が時系列に画像化された複数の生体組織画像を生体組織画像データとして取得する取得手段と、
所定の画像処理を実行することによって、基準画像として予め画像化されている生体組織の形状を示す基準形状に基づいて、前記取得された各生体組織画像データの生体組織画像に画像化されている前記生体組織の形状を示す対象形状を構成する所与の要素の画像上の位置を、対応する当該基準形状を構成する所与の要素の画像上の位置に合わせる形状位置合わせ手段と、
前記基準画像の基準形状を構成する所与の要素に位置合わせされた前記対象形状を構成する構成要素を示す位置合わせ済み構成要素に関する画像を表示手段に表示させる出力制御手段と、
を備えることを特徴とする生体組織画像解析システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の生体組織画像解析システムにおいて、
前記取得された各生体組織画像データの生体組織画像に対して所定の画像処理を実行することによって、各生体組織画像間における各生体組織画像内の各要素の位置を合わせる画像間位置合わせ手段を更に備え、
前記出力制御手段が、
前記各生体組織画像内の各要素の位置合わせが実行された各生体組織の対象形状に関する画像を、表示手段に表示させる、生体組織画像解析システム。
【請求項１１】
コンピュータを、
生体活動中の生体組織が時系列に画像化された複数の生体組織画像を生体組織画像データとして取得する取得手段、
所定の画像処理を実行することによって、基準画像として予め画像化されている生体組織の形状を示す基準形状に基づいて、前記取得された各生体組織画像データの生体組織画像に画像化されている前記生体組織の形状を示す対象形状を構成する所与の要素の画像上の位置を、対応する当該基準形状を構成する所与の要素の画像上の位置に合わせる形状位置合わせ手段、及び、
前記基準画像の基準形状を構成する所与の要素に位置合わせされた前記対象形状を構成する構成要素を示す位置合わせ済み構成要素に関する画像を表示手段に表示させる出力制御手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の画像処理を実行して生体組織の画像を解析する生体組織画像解析システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＲＩやＣＴなどで撮影された画像を取得し、当該画像を解析することによって病巣の部位の指摘又は特定や病状の評価といった診断を支援するＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）と呼ばれるシステムが発展してきている。
【０００３】
このようなＣＡＤシステムは、基準となる臓器などの生体組織の画像と検査対象の生体組織の画像を比較することによって、検査対象となる部位における正常時との差異に基づく生体組織における病態を定量化する構成を有している。
【０００４】
そして、このようなＣＡＤシステムは、生体組織の病態を定量化する際に、個人差による臓器形状（すなわち、生体組織）の差異、又は、心拍や呼吸による臓器形状の変化を補正した上で診断をすることが要求されている。
【０００５】
例えば、脳ＭＲＩ画像に基づく診断を行う場合には、ＣＡＤシステムは、ＳＰＭ（Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｍａｐｐｉｎｇ）などの統計処理を用いて、標準的な脳（以下、「標準脳」という。）と患者の脳（以下、「患者脳」という。）の形状合わせを実行するようになっている。
【０００６】
特に、臓器のように柔らかく変形を伴う物体同士の形状合せを実行する場合には、ＣＡＤシステムは、非剛体レジストレーション、ＦＦＤ（Ｆｒｅｅ−Ｆｏｒｍ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、ＴＰＳ（Ｔｈｉｎ  Ｐｌａｔｅ  Ｓｐｌｉｎｅ）又はＤｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌなどの処理を用いるようになっている。
【０００７】
また、生体活動中に形状が変化する肺や腹部などの生体組織において、ＣＴ画像に基づく診断を行う場合には、ＣＡＤシステムは、画像処理を用いた形状合わせを実行するようになっており、当該画像処理によって生体組織の形状の変化を補正し、当該生体組織の形状の変化を補正した上で、形状合わせを実行するようになっている。
【０００８】
そして、形状合せを実行するためには、生体組織内の各部分の位置を合わせなければならず、従来、このような画像処理においては、被検体が非剛体であることを考慮した上で、取得した生体組織の画像情報に基づいて、画像間における変形の補正を含めた位置合わせを行うシステムが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１１９６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１にあっては、画像処理を実行することによって、対象となる生体組織を画像化し、当該生体組織が変形した場合における変形補正を画像処理として実行するものの、当該生体組織における各細胞における生体活動中における時系列の変化を画像処理として解析するには十分に補正することができない。
【００１１】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、生体組織における生体活動中の動きを、変化情報として的確に取得すること、及び、その結果、外的要因に基づく生体組織の状態又は正常な生体組織との比較に基づく生体組織の状態において、生体活動中の生体組織の時系列変化を、解析することが可能な生体組織画像解析システム等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明は、生体活動中の生体組織が時系列に画像化された複数の生体組織画像を生体組織画像データとして取得する取得手段と、所定の画像処理を実行することによって、基準画像として予め画像化されている生体組織の形状を示す基準形状に基づいて、前記取得された各生体組織画像データの生体組織画像に画像化されている前記生体組織の形状を示す対象形状を構成する所与の要素の画像上の位置を、対応する当該基準形状を構成する所与の要素の画像上の位置に合わせる形状位置合わせ手段と、前記基準画像の基準形状を構成する所与の要素に位置合わせされた前記対象形状を構成する構成要素を示す位置合わせ済み構成要素に対して、各生体組織画像上のそれぞれの座標位置を特定する特定手段と、前記特定された位置合わせ済み構成要素の各生体組織画像上のそれぞれの座標位置に基づいて、前記生体活動中の生体組織の変化に関する変化情報を抽出する抽出手段と、前記抽出された生体組織の変化情報を出力する出力制御手段と、
を備える構成を有している。
【００１３】
この構成により、本発明は、取得した生体組織画像データにおける拍動や呼吸を含む生体の動作に伴う生体活動中の生体組織（筋肉、皮膚、臓器などの複数種類の決まった細胞が一定のパターンで集合した構造を有する組織）の形状（生体組織の一部の形状（部位）を含む。）を、基準画像に画像化された形状と位置合わせすることによって、当該特定した形状における時系列の変動量などの生体組織における変化を抽出することができる。
【００１４】
したがって、本発明は、外的要因に基づく生体組織の状態又は正常な生体組織との比較に基づく生体組織の状態など、対象となる生体組織における時系列の形状変化や局所的な部位を含む当該生体組織の伸縮量などの当該生体組織における生体活動中の動きを、変化情報として、的確に抽出することができる。
【００１５】
この結果、本発明は、生体組織に薬剤を投与した場合などの外的要因に基づく生体組織の状態又は正常な生体組織との比較に基づく対象の生体組織の状態において、生体活動中の生体組織の時系列変化を、定量化された情報等の客観的な指標や情報に基づいて解析することができるので、新薬開発の促進や病態を特定する際の迅速性や的確性を飛躍的に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、生体組織に薬剤を投与した場合などの外的要因に基づく生体組織の状態又は正常な生体組織との比較に基づく対象の生体組織の状態において、生体活動中の生体組織の時系列変化を、解析することができるので、新薬開発の促進や病態を特定する際の迅速性や的確性を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る生体解析用画像処理システムの一実施形態の構成を示す構成図である。
【図２】一実施形態の生体解析用画像処理システムの画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】一実施形態の画像処理装置におけるデータ処理部において生態組織の変化情報抽出処理に含まれる画像間位置合わせ処理、形状位置合わせ処理、座標位置特定処理、抽出処理及び出力処理について説明するための図（その１）である。
【図４】一実施形態の画像処理装置におけるデータ処理部において生態組織の変化情報抽出処理に含まれる画像間位置合わせ処理、形状位置合わせ処理、座標位置特定処理、抽出処理及び出力処理について説明するための図（その２）である。
【図５】一実施形態の画像処理装置におけるデータ処理部において生態組織の変化情報抽出処理に含まれる画像間位置合わせ処理、形状位置合わせ処理、座標位置特定処理、抽出処理及び出力処理について説明するための図（その３）である。
【図６】一実施形態において、変化情報抽出処理によって画像化された生体組織の画像の一例を示す図（その１）である。
【図７】一実施形態において、変化情報抽出処理によって画像化された生体組織の画像の一例を示す図（その２）である。
【図８】一実施形態において、変化情報抽出処理によって画像化された生体組織の画像のその他の例を示す図である。
【図９】一実施形態の画像処理装置において実行される変化情報抽出処理の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、多光子顕微鏡によって画像化された生体活動中の生体組織の画像（以下、「生体組織画像」という。）を解析する生体解析用画像処理システムに対して、本発明に係る生体組織画像解析システム、プログラム及び画像処理システムを適用した場合の実施形態である。ただし、本発明は、その技術的思想を含む範囲内で以下の実施形態に限定されない。
【００１９】
［１］生体解析用画像処理システムの概要
まず、図１を用いて本実施形態における生体解析用画像処理システム１の構成及び概要について説明する。なお、図１は、本実施形態における生体解析用画像処理システム１の構成を示すシステム構成図である。
【００２０】
本実施形態の生体解析用画像処理システム１は、生体活動中の生体組織を時系列に生体組織画像として画像化し、当該画像化された複数の生体組織の画像データ（以下、「生体組織画像データ」という。）に対して所定の画像処理を実行し、生体活動中における生体組織の動きを変化情報として取得するシステムである。
【００２１】
通常、拍動や呼吸を含む生体の動作に伴う生体活動中の筋肉、皮膚、又は、臓器などの複数種類の決まった細胞（細胞塊）が一定のパターンで集合した構造を有する生体組織は、撮像対象としては微小のサイズ（数百μｍ程度）である。
【００２２】
したがって、撮像装置の固定や対象物となる生体組織の固定を実施したとしても、観察対象となる予め定められた領域（すなわち、撮像対象領域）が動くことによって、視野となる撮像装置の画角内から当該撮像対象領域（生体組織）が外れてしまうことも多く、当該観察対象の撮像対象領域の時系列変化を連続して適切に観察すること難しい。
【００２３】
また、このような撮像対象領域においても、生態活動中に、常時、形状が変化（変形）するため、当該撮像対象領域の画角位置（すなわち、視野）を固定した場合であっても、当該撮像対象領域を時系列に沿って的確に追跡することは難しい場合も多い。
【００２４】
そこで、本実施形態の生体解析用画像処理システム１は、画像処理的に生体活動中の生体組織である撮像対象領域の画角位置の視野を固定化し、かつ、撮像対象領域に対する基準となる形状（以下、「基準形状」という。）を用いて当該撮像対象領域における時系列の変化を的確に追跡し、その時系列の変化を示す変化情報を抽出する構成を有している。
【００２５】
特に、本実施形態の生体解析用画像処理システム１は、生体組織における時系列の形状変化や局所的な部位を含む当該生体組織の伸縮量などの当該生体組織における生体活動中の動きの変化を、例えば、変動量などによって変化情報として定量化し、当該変化情報を出力することが可能な構成を有している。
【００２６】
具体的には、本実施形態の生体解析用画像処理システム１は、解析の対象となる生体素組織を時系列に撮像して得られた生体組織画像の画像データを生体組織画像データとして生成する撮像装置１０と、ネットワーク２０と、時系列に得られた複数の生体組織画像データに対して所定の画像処理を実行して当該生体組織に関する変化情報を取得して提示する画像処理装置３０と、から構成される。
【００２７】
撮像装置１０は、例えば、ネットワーク２０に接続し、データの授受を行う通信機能と、タイムラプス画像などの所定の画像を時系列に取得することが可能な撮像機能と、生体組織を観察するための顕微鏡機能と、を有する装置である。
【００２８】
特に、撮像装置１０は、撮像機能によって、一定間隔毎（例えば、１／３０秒毎）に解析の対象の生体組織を画像化し、生体組織画像のタイムラプス画像として、生体組織画像データを生成するとともに、通信機能によって、生成した生体組織画像データを、撮像時刻を示す時刻情報とともに画像処理装置３０に送信する構成を有している。
【００２９】
例えば、撮像装置１０は、生体組織画像データを画像処理装置３０に送信する際には、ＬＡＮ（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の所定の通信規格を用いて有線にて直接又は図示しないアクセスポイントを介して無線にて画像処理装置３０に送信する構成を有している。
【００３０】
また、撮像装置１０は、顕微鏡機能として、多光子顕微鏡としての各種の構成を有している。
【００３１】
例えば、撮像装置１０は、多光子顕微鏡としての光学システムと、当該光学システムから入力された光学画像を電気信号に変換するＣＣＤＩセンサ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）と、ＣＣＤＩセンサにおいて生成された電気信号に基づいて画像データを生成する生成部と、を有している。
【００３２】
そして、撮像装置１０は、例えば多光子顕微鏡として実行する顕微鏡機能としては、画像処理を実行する際には、光学システムに設定可能なレンズのとの距離を一定するために、ステージ上における解析の対象になる生体活動中のＺ軸方向（具体的には、ステージからレンズへの第１の軸）への動きを制限するスタビライザを用いる構成を有している。
【００３３】
さらに、撮像装置１０は、生体組織を、ステージ上におけるＸ軸（Ｚ軸方向と直角となる第２の軸）方向及びＹ軸（Ｚ軸及びＸ軸と直角となる第３の軸）方向の２次元画像として生体組織画像を時系列に複数生成し、当該生成した生体組織画像を生体組織画像データとして画像処理装置３０に出力する構成を有している。
【００３４】
なお、以下の説明においては、明示した場合を除き、撮像装置１０は、Ｚ軸方向への動きが制限された状態の生体活動中の生体組織画像を画像処理装置３０に提供するものとして説明する。
【００３５】
ネットワーク２０は、例えば、有線若しくは無線のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ネットワーク２０、又は、携帯電話網を含む公衆電話回線網その他のネットワーク２０によって構成されている。
【００３６】
画像処理装置３０は、例えば、パーソナルコンピュータなどの所定の演算処理やアプリケーションの実行が可能な装置であって、撮像装置１０と連動し、各生体組織画像データに対して所定の画像処理を実行して当該生体組織に関する情報を取得して提示する装置である。
【００３７】
特に、画像処理装置３０は、撮像装置１０において時系列に生成された複数の生体組織画像データのそれぞれに対して所定の画像処理を実行し、当該画像処理の対象（すなわち、撮像対象領域）となる生体組織（以下、「対象生体組織」という。）の視野位置（画角位置）を固定しつつ、各対象生体組織の形状の特定、及び、当該特定した各対象生体組織の形状から観察された生体組織の時系列の変化を変化情報として抽出する構成を有している。
【００３８】
そして、画像処理装置３０は、対象生体組織に関する時系列の変化情報として、生体組織における時系列の形状変化や局所的な部位を含む当該生体組織の伸縮量などの当該生体組織における生体活動中の動き（すなわち変動）を情報として抽出する処理（以下、「生態組織の変化情報抽出処理」という。）を実行する構成を有している。
【００３９】
具体的には、画像処理装置３０は、生態組織の変化情報抽出処理としては、
（１）撮像装置１０から時系列に複数の生体組織画像データを取得し、
（２）所定の画像処理を実行することによって、基準画像として予め画像化されている生体組織の形状（すなわち、基準形状）に基づいて、取得した各生体組織画像データの生体組織画像に画像化されている生体組織の形状（以下、「対象形状」という。）を構成する要素（例えば、画素（ピクセル））の画像上の位置を、対応する当該基準形状を構成する要素の画像上の位置に合わせ、
（３）基準画像の基準形状を構成する要素に位置合わせされた対象形状を構成する要素（以下、「位置合わせ済み構成要素」）に対して、各生体組織画像上のそれぞれの座標位置を特定し、
（４）特定した位置合わせ済み構成要素の各生体組織画像上のそれぞれの座標位置に基づいて、生体活動中の生体組織の変化に関する変化情報を抽出し、
（５）抽出した生体組織の変化情報を出力する
各種の処理を実行する構成を有している。
【００４０】
また、画像処理装置３０は、生態組織の変化情報抽出処理においては、上記の各処理に加えて
（６）取得した各生体組織画像データの生体組織画像に対して所定の画像処理を実行することによって、各生体組織画像間における各生体組織画像内の各要素（例えば、画素）の位置を合わせ、
（７）各生体組織画像内の生体組織における各要素の位置合わせが実行された各生体組織の対象形状に対して対応する当該基準形状の画像上の位置に合わせる、
各処理を実行する構成を有している。
【００４１】
なお、画像処理装置３０は、（４）の処理としては、特定した位置合わせ済み構成要素の各生体組織画像上のそれぞれの座標位置に基づく生体活動中の生体組織における変動量を、生体活動中の生体組織の変化に関する変化情報として、算出（抽出）する、構成を有している。
【００４２】
このような構成により、本実施形態の生体解析用画像処理システム１においては、取得した生体組織画像データにおける拍動や呼吸を含む生体の動作に伴う生体活動中の生体組織（筋肉、皮膚、臓器などの複数種類の決まった細胞が一定のパターンで集合した構造を有する組織）の形状（生体組織の一部の形状（部位）を含む。）を、基準画像に画像化された形状と位置合わせすることによって、当該特定した形状における時系列の変動量などの生体組織における変化を抽出することができるようになっている。
【００４３】
したがって、本実施形態の生体解析用画像処理システム１は、外的要因に基づく生体組織の状態又は正常な生体組織との比較に基づく生体組織の状態など、対象となる生体組織における時系列の形状変化や局所的な部位を含む当該生体組織の伸縮量などの当該生体組織における生体活動中の動きを、例えば、数値化（すなわち、定量化）された変化情報（すなわち、特徴量）として、的確に抽出することができるようになっている。
【００４４】
この結果、本実施形態の生体解析用画像処理システム１においては、生体組織に薬剤を投与した場合などの外的要因に基づく生体組織の状態又は正常な生体組織との比較に基づく対象の生体組織の状態において、生体活動中の生体組織の時系列変化を、客観的な指標など的確な情報に基づいて解析することができるので、新薬開発の促進や病態を特定する際の迅速性や的確性を飛躍的に向上させることができるようになっている。
【００４５】
［２］画像処理装置
次に、図２を用いて本実施形態の画像処理装置３０の構成について説明する。なお、図２は、本実施形態の画像処理装置３０のブロックを示すブロック図である。
【００４６】
具体的には、本実施形態の画像処理装置３０は、図２に示すように、各種のプログラムが実行される際に用いられる各種のデータを記録するデータ記憶部３００と、撮像装置１０から送信された時系列の複数の生体組織画像データを受信する通信制御部３１０と、受信した生体組織画像データに対して画像処理を実行し、生態組織の変化情報抽出処理を実行するデータ処理部３２０と、液晶パネル等により構成される表示部３４０と、表示部３４０を制御する表示制御部３５０と、操作部３７０と、各部を制御する管理制御部３８０と、を有する。
【００４７】
そして、上述の各部は、バス３１によって相互に接続され、各構成要素間におけるデータの転送が実行される。
【００４８】
なお、例えば、本実施形態の画像処理装置３０は、本発明の画像解析装置を構成し、データ記憶部３００は、本発明の記憶手段を構成する。また、例えば、本実施形態の通信制御部３１０は、データ処理部３２０と連動して本発明の取得手段を構成し、データ処理部３２０は、本発明の形状位置合わせ手段、特定手段及び抽出手段を構成する。さらに、例えば、本実施形態の表示部３４０は、データ処理部３２０及び表示制御部３５０と連動して本発明の出力制御手段を構成する。
【００４９】
データ記憶部３００は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等により構成され、生態組織の変化情報抽出処理など各処理を実行するアプリケーションプログラムが記憶されるアプリケーション記憶部３０１と、撮像装置１０によって撮像されて生成された生体組織画像データが記憶される画像データ記憶部３０２と、各種の画像処理に用いる各種のデータが記憶される参照データ記憶部３０３と、生態組織の変化情報抽出処理によって得られた当該生態組織に関する変化情報をデータとして記憶される出力データ記憶部３０４と、プログラムの実行中にワークエリアとして用いられるＲＯＭ／ＲＡＭ３０６と、を有している。
【００５０】
特に、画像データ記憶部３０２には、所定のタイミング（例えば１／３０秒）毎に撮像装置１０から出力された複数の対象生態組織が画像化された生態組織画像データ（具体的にはフレームデータ）及び撮像された時刻を示す情報などの画像化された生態組織に関するデータが、予め定められたタイミング毎に、時系列に沿って記憶される。
【００５１】
参照データ記憶部３０３には、対象生態組織と同一の生態組織における画像処理の基準となる生体組織が画像化された生体組織画像（以下、「基準画像」という。）の画像データ、及び、画像処理を含む生態組織の変化情報抽出処理に用いる各種のパラメータなどの各種の処理に用いるデータが記憶されている。
【００５２】
例えば、参照データ記憶部３０３には、基準画像としては、対象生態組織と同一の生態組織における形状、サイズ及び画像上の座標位置などが基準として定まって画像化されている生体組織画像が、基準画像データとして記憶されている。
【００５３】
通信制御部３１０は、所定のネットワークインターフェースであり、撮像装置１０と通信回線を構築し、当該撮像装置１０によって取得されたと種々のデータの授受を行う。
【００５４】
データ処理部３２０は、ＲＯＭ／ＲＡＭ３０６に記録されている所定の画像処理を含む生態組織の変化情報抽出処理を実行するアプリケーションに基づいて、
（１）通信制御部３１０と連動し、撮像装置１０から出力された生体組織画像データの受信又は画像データ記憶部３０２から記憶された生体組織画像データの読み出しなど当該生体組織画像データを取得する取得処理、
（２）取得した各生体組織画像データの生体組織画像に対して所定の画像処理を実行することによって、各生体組織画像間における各生体組織画像に画像化された生体組織を構成する各画素（ピクセル）の位置を合わせる画像間位置合わせ処理、
（３）所定の画像処理を実行することによって、基準画像における基準形状に基づいて、各生体組織画像内の所定の領域における画像内の位置合わせが実行された各生体組織の対象形状を構成する各画素を、対応する当該基準形状の画像上の位置に合わせる形状位置合わせ処理、
（４）基準画像の基準形状を構成する各画素に位置合わせされた対象形状を構成する各画素（以下、「位置合わせ済み構成画素」という。）に対して、各生体組織画像上のそれぞれの座標位置を特定する座標位置特定処理、
（５）特定した位置合わせ済み構成画素の各生体組織画像上のそれぞれの座標位置に基づいて、生体活動中の生体組織の変化に関する変化情報を抽出し、
（６）表示部３４０及び表示制御部３５０と連動し、表示出力やデータ記憶部３００への記憶など、抽出した生体組織の変化情報（例えば、その動きの変化を画像化した画像やその変動量）を出力する出力処理、
の各処理を実行する。
【００５５】
特に、データ処理部３２０は、生態組織の変化情報抽出処理のアプリケーションを実行することによって、取得処理及びデータ記憶部３００を管理するデータ管理部３２１と、画像間位置合わせ処理を実行する画像間位置合わせ制御部３２２と、形状位置合わせ処理を実行する形状位置合わせ制御部３２３と、座標位置特定処理を実行する座標位置特定処理部３２４と、抽出処理及び出力処理を実行する抽出出力処理部３２５と、を実現する。
【００５６】
例えば、本実施形態のデータ管理部３２１は、通信制御部３１０とともに本発明の取得手段を構成し、画像間位置合わせ制御部３２２は、本発明の画像間位置合わせ手段を構成する。また、例えば、本実施形態の形状位置合わせ制御部３２３は、本発明の形状位置合わせ手段を構成し、座標位置特定処理部３２４は、本発明の特定手段を構成する。そして、例えば、本実施形態の抽出出力処理部３２５は、本発明の抽出手段を構成するとともに、表示制御部３５０と連動して本発明の出力制御手段を構成する。
【００５７】
なお、本実施形態におけるデータ処理部３２０の各部の詳細及び生態組織の変化情報抽出処理の詳細については、後述する。
【００５８】
表示部３４０は、液晶素子又はＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子のパネルによって構成され、表示制御部３５０において生成された表示データに基づいて所定の画像を表示する。
【００５９】
表示制御部３５０は、管理制御部３８０及びデータ処理部３２０の制御の下、表示部３４０に所定の画像を描画させるために必要な描画データを生成し、生成した描画データを当該表示部３４０に出力する。
【００６０】
操作部３７０は、各種の確認ボタン、各操作指令を入力する操作ボタン、テンキー等の多数のキーであって、表示部３４０上に設けられたタッチセンサにより構成され、各操作を行う際に用いられるようになっている。
【００６１】
管理制御部３８０は、主に中央演算処理装置（ＣＰＵ）によって構成され、プログラムを実行することによって、画像処理装置３０の全体的な管理制御、及び、その他の各種の制御を行う。
【００６２】
［３］データ処理部及び生態組織の変化情報抽出処理
次に、図３〜図８を用いて本実施形態の画像処理装置３０におけるデータ処理部３２０及び生態組織の変化情報抽出処理の詳細について説明する。なお、図３〜図５は、本実施形態のデータ処理部３２０において生態組織の変化情報抽出処理に含まれる画像間位置合わせ処理、形状位置合わせ処理、座標位置特定処理、抽出処理及び出力処理について説明するための図であり、図６〜図８は、変化情報抽出処理によって画像化された生体組織の画像例を示す図である。
【００６３】
（データ管理部）
データ管理部３２１は、通信制御部３１０を介して撮像装置１０から時系列に沿って出力された複数の生体組織画像データや図示しない他の装置や記憶装置に記憶された時系列の複数の生体組織画像データを、画像データ記憶部３０２に記憶する。
【００６４】
そして、データ管理部３２１は、生態組織の変化情報抽出処理を実行する際に、操作者の指示に基づいて、記憶された複数の生体組織画像データを読み出して生態組織の変化情報抽出処理のために各部に提供する。
【００６５】
また、データ管理部３２１は、操作者の指示に基づいて、参照データ記憶部３０３への各種のパラメータの登録などを実行する。
【００６６】
特に、本実施形態のデータ管理部３２１は、撮像装置１０などから生体活動中において、Ｚ軸方向の動きが制限されたＸ軸方向及びＹ軸方向に変動する生体組織をＸ軸及びＹ軸平面によって２次元に画像化された生体組織画像を生体組織画像データとして取得する。
【００６７】
例えば、データ管理部３２１は、図３（Ａ）に例示するような心筋の生体組織が画像化された生体組織画像を、対象生体組織画像の生体組織画像データとして、画像データ記憶部３０２に記憶する。
【００６８】
そして、データ管理部３２１は、生態組織の変化情報抽出処理が実行される際に、操作者の指示に基づいて画像データ記憶部３０２に記憶されている生体組織画像データを読み出す。
【００６９】
なお、データ管理部３２１は、通信制御部３１０を介して撮像装置１０から時系列に沿って出力された複数の生体組織画像データを直接取得してもよい。
【００７０】
また、画像データ記憶部３０２に記憶される複数の生態組織画像データとしては、２以上のデータであればよい。ただし、本実施形態としては、生体組織画像データとしては、１８００フレーム（例えば、１フレームが１／３０秒で６０秒間の生態組織画像）程度の画像データが記憶されていることが好ましい。
【００７１】
（画像間位置合わせ制御部）
画像間位置合わせ制御部３２２は、生態組織の変化情報抽出処理を実行する際に、例えば、剛体レジストレーション、非剛体レジストレーション、アフィン変換、ホモグラフィ変換又はパターンマッチングなどの画像処理を実行し、取得した各生体組織画像データにおいて、生体組織画像間における各生体組織画像に画像化された対象生体組織の画像内の位置を合わせる画像間位置合わせ処理を実行する。
【００７２】
具体的には、画像間位置合わせ制御部３２２は、生体組織画像間における各生体組織画像に画像化された対象生体組織を構成する各画素の画像内の座標位置を統一する。
【００７３】
すなち、画像間位置合わせ制御部３２２は、生体組織画像において、画像処理上画角が固定された共通の画像上の座標系（Ｘ座標及びＹ座標）を用いて、生体組織画像間における各生体組織画像に画像化された対象生体組織が所定の座標位置又は座標範囲内に配置されるように、各生体組織画像において対応する各画素（同一の特徴を有する各画素）の座標位置を、各生体組織画像間で統一するための座標変換を行う。
【００７４】
具体的には、画像間位置合わせ制御部３２２は、画像処理としての剛体レジストレーションを実行することによって、取得した各生体組織画像データの生体組織画像間において対応する各画素を特定し、対応するそれぞれの画素の座標位置を共通する予め定められた画像（以下、「視野画像」という。）内の予め定められた座標又は座標範囲に変換する。
【００７５】
例えば、心筋が生体組織の場合における図３（Ａ）に示す生体組織画像データの生体組織画像に対して画像間位置合わせ処理が実行される場合であって、生体組織画像上の左上（図面に向かって左上）に生体組織として心筋が画像化されている場合を想定する。また、画像変換後の予め定められた座標又は座標範囲として、視野画像における中心座標に対象形状の画像特徴点を配置する場合を想定する。
【００７６】
この場合において、画像間位置合わせ制御部３２２は、図３（Ｂ）に示すように、取得した生体組織画像に画像化された生体組織の画像特徴点の画素を特定し、当該特定した生体組織の画像特徴点のいずれかの画素（代表画素）を視野画像の中心座標に変換するとともに、代表画素以外の画像特徴点及びそれ以外の生体組織を構成する構成要素画素を、生体組織画像上の代表点との距離に基づいて、対応する視野画像上の画素に変換する。
【００７７】
このとき、画像間位置合わせ制御部３２２は、生体組織画像に対してエッジ検出におけるエッジ部分（又は、エッジ部分の中でもエッジ強度の高い部分）の画素、又は、輝度値などの色特徴量を所定の閾値で２値化して一方の値を有する画素を、画像特徴点として特定し、当該特定した画像特徴点の中から中心付近に配置されていると想定される画像特徴点を代表画素として設定する。
【００７８】
なお、画像間位置合わせ制御部３２２は、視野画像の予め定められた座標又は座標範囲として、参照データ記憶部３０３に記憶されている基準画像又は取得した複数の生体組織画像データのうち時系列的に最初の生体組織画像データの生体組織画像（以下、こちらも「基準画像」という。）を用いてもよい。
【００７９】
また、画像間位置合わせ制御部３２２は、操作者の目視によって対象生体組織画像における生体組織の領域を特定し、当該領域内における画像特徴点の中から当該領域の中心付近に配置されている画像特徴点を代表画素として設定する。ただし、画像間位置合わせ制御部３２２は、操作者の指示に基づいて手動で各画像特徴点を含めて代表画素を特定してもよいし、位置合わせ自体を操作者の指示に基づいて手動で実行してもよい。
【００８０】
また、画像間位置合わせ制御部３２２は、視野画像上に配置するための中心座標や各構成要素画素の配置位置など取得した各生体組織画像データにおける生体組織画像に対して、操作者における操作部３７０への操作に基づいて、視野画像に各生体組織の配置を手動で行ってもよい。
【００８１】
（形状位置合わせ制御部）
形状位置合わせ制御部３２３は、生態組織の変化情報抽出処理を実行する際に、例えば、非剛体レジストレーション（具体的には、ＦＦＤ：Ｆｒｅｅ  Ｆｏｒｍ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ又はＴＰＳ−ＲＰＭ：Ｔｈｉｎ  Ｐｌａｔｅ  Ｓｐｌｉｎｅ  −  Ｒｏｂｕｓｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｍａｔｃｈｉｎｇ）などの画像処理を実行し、予め定められた基準画像における基準形状に基づいて、取得した複数の生体組織画像データにおいて、各生体組織画像内の画像間位置合わせ処理が実行された各生体組織の対象形状を、対応する当該基準形状の画像上の位置に合わせる形状位置合わせ処理を実行する。
【００８２】
具体的には、形状位置合わせ制御部３２３は、非剛体レジストレーションによって、参照データ記憶部３０３に記憶されている基準画像に画像化された生体組織の基準形状又は取得した複数の生体組織画像データのうち最初に取得した生体組織画像データの生体組織画像（以下、「最初の生体組織画像」という。）に画像化された生体組織の形状（以下、この場合も「基準形状」という。）を構成する各画素に対応する、各対象生体組織画像に画像化された生体組織の対象形状を構成する各画素を特定する。
【００８３】
例えば、形状位置合わせ制御部３２３は、生体組織が心筋の場合であって、図４（Ａ）に示すような参照データ記憶部３０３に記憶されている基準画像を用いる場合には、非剛体レジストレーションを実行することによって、図４（Ｂ）に示すように、当該基準画像に画像化されている生体組織における基準形状を構成する各画素と、対応する画素であって、取得した各生体組織画像データの生体組織画像に画像化された生体組織を構成する各画素を特定する。
【００８４】
また、例えば、形状位置合わせ制御部３２３は、生体組織が心筋の場合であって最初の生体組織画像を用いる場合には、同様に、非剛体レジストレーションを実行することによって、当該基準画像に画像化されている生体組織における基準形状を構成する各画素と、対応する画素であって、取得した各生体組織画像データの生体組織画像に画像化された生体組織を構成する各画素を特定する。
【００８５】
なお、形状位置合わせ制御部３２３は、非剛体レジストレーションに代えて生体組織の部位毎に射影変換（ホモグラフィ変換）などの変形された部位に対する剛体レジストレーションによって形状位置合わせ処理を実行してもよい。
【００８６】
（座標位置特定処理部）
座標位置特定処理部３２４は、基準画像の基準形状を構成する各画素に位置合わせされた各生体組織画像に画像化された対象形状を構成する各画素（すなわち、位置合わせ済み構成画素）に対して、各生体組織画像上のそれぞれの座標位置を特定する座標位置特定処理を実行する。
【００８７】
すなわち、座標位置特定処理部３２４は、形状位置合わせ処理によって位置合わせされた各生体組織画像に画像化された対象形状を構成する各位置合わせ済み構成画素を、元の座標系に戻し、その元の座標系における座標位置を特定し、当該座標位置に設定する。
【００８８】
例えば、座標位置特定処理部３２４は、生体組織が心筋の場合には、図３（Ｂ）に示す位置合わせ処理が実行される前の（すなわち、画像間位置合わせ処理された際の）各対象生体組織における各画素の元の座標位置を予め記憶させ、図５（Ａ）に示すように、当該状位置合わせ処理が実行された際の各画素の座標位置から当該記憶された座標位置に戻す。
【００８９】
なお、座標位置特定処理部３２４は、形状位置合わせ処理が実行された際の座標変換時に変位量（視野画像としての各対象生体組織画像上の座標から基準画像上の座標までの距離）を算出している場合には、当該座標変換における逆変換を行うことによってその元の座標系における座標位置を特定し、当該座標位置に各位置合わせ済み構成画素を設定してもよい。
【００９０】
（抽出出力処理部）
抽出出力処理部３２５は、特定した位置合わせ済み構成画素の各生体組織画像上のそれぞれの座標位置に基づいて、生体活動中の生体組織の変化を画像化した画像（以下、「生体組織変化画像」という。）、又は、当該生体活動中の生体組織の変化を示す変動量を、変化情報として抽出する。
【００９１】
具体的には、抽出出力処理部３２５は、生体活動中における生体組織画像上に画像化された生体組織又は当該生体組織を構成する各要素の時系列変化を抽出する（すなわち、追跡する）ため、各生体組織画像上の位置合わせ済み構成画素における座標位置を、生体活動中に生体組織画像データを取得した順に連続的に表示するための生体組織変化画像（例えば、タイムラプス画像や動画像）を生成する。
【００９２】
また、抽出出力処理部３２５は、各生体組織画像上の対応する（すなわち、同一の要素としての）位置合わせ済み構成画素における座標位置を比較し、又は、各生体組織画像上の位置合わせ済み構成画素と対応する基準画像に画像化された生体組織の構成画素と比較し、生体組織における各位置合わせ済み構成画素の特徴点（例えば、端点）の距離、当該各位置合わせ済み構成画素の最大変位量及び最少変位量、又は、当該各位置合わせ済み構成画素の変位量の平均値など各生体組織の数値化し、かつ、定量化した変動量を算出する。
【００９３】
すなわち、抽出出力処理部３２５は、生体組織変化画像を生成することによって、又は、各生体組織の変動量を算出することによって、当該生体組織の変化を表現する変化情報として抽出する。
【００９４】
例えば、抽出出力処理部３２５は、生体組織が心筋の場合には、図５（Ｂ）に示すように、対象生体組織としての対象形状における特徴点画素の座標位置（上部最端点）と、当該基準形状画素に対応する各生体組織画像上の画素における座標位置（下部最端点）と、の変位量を算出する。
【００９５】
そして、抽出出力処理部３２５は、当該算出した各生体組織画像における変位量を時系列に比較することによって当該対象生体組織における時系列の変動量を算出する。
【００９６】
なお、抽出出力処理部３２５は、形状位置合わせ処理が実行される際に、非剛体レジストレーションなどの各画素の座標変換を実行する演算処理において、各画素の変位量が算出されている場合に、当該参照された各画素における変位量を用いて生体活動中の生体組織における変動量を算出（抽出）してもよい。
【００９７】
一方、抽出出力処理部３２５は、表示制御部３５０と連動し、表示出力やデータ記憶部３００への記憶など、生成したタイムラプス画像や動画像、又は、算出した対象生体組織の変動量を表示出力及び記憶する出力処理を実行する。
【００９８】
（変化情報抽出処理された生体組織の画像例）
図６（Ａ）に示すような元の生体組織画像が読み出された場合において、画像間位置合わせ制御部３２２によって、生体組織画像間における各生体組織画像に画像化された対象生体組織の画像内の位置を合わせる画像間位置合わせ処理が実行された場合を想定する。
【００９９】
この場合には、抽出出力処理部３２５は、表示制御部３５０と連動し、表示部３４０に、図６（Ｂ）に示すような画像間位置合わせ処理が完了した各対象生体組織画像（すなわち、視野画像）を表示させる。
【０１００】
また、画像間位置合わせ処理及び形状位置合わせ処理が完了した各対象生体組織画像に対して座標位置特定処理を実行することによって、生体活動中の動きのみを反映させた生体組織（すなわち、ノイズが除去された生体組織）の各時系列の複数の生体組織画像が取得された場合には、抽出出力処理部３２５は、表示制御部３５０と連動し、表示部３４０に、図６（Ｃ）に示すような生体活動中の動きについてノイズが除去された各生体組織画像を表示させる。
【０１０１】
なお、図６（Ｄ）には、形状位置合わせ処理に用いる基準画像の例を示す。すなわち、形状位置合わせ制御部３２３は、例えば、図６（Ｄ）に示す基準画像を用いて、画像間位置合わせした各対象生体組織画像に対して形状位置合わせ処理を実行するようになっている。
【０１０２】
また、抽出出力処理部３２５は、図７（Ａ）に示すように、表示制御部３５０と連動し、変化情報として、変化情報抽出処理された各対象生体組織画像に対して、グリッド線が重畳された画像を表示部３４０に表示させてもよい。
【０１０３】
特に、抽出出力処理部３２５は、図７（Ｂ）に示すような基準画像に対してグリッド線が重畳された画像を、比較画像として、グリッド線を有する変化情報抽出処理された各対象生体組織画像とともに、表示部３４０に、表示してもよい。
【０１０４】
なお、図６（Ａ）〜（Ｄ）並びに図７（Ａ）及び（Ｂ）の各図は、ラットにおける心臓の一部を対象生体組織として用いた場合の例であり、５１２×５１２ピクセル（図６（Ａ）〜(Ｄ)）で撮像可能な多光子顕微鏡で撮像された画像及び撮像された画像中心部を３５２×３５２ピクセル（図７（Ａ）及び（Ｂ））で切り出した画像である。ただし、１ピクセルは、１μｍとなっている。
【０１０５】
また、図６（Ａ）〜（Ｄ）並びに図７（Ａ）及び（Ｂ）の各図は、蛍光色素であるテトラメチルローダミンエチルエステルを加えて細胞内のミトコンドリアを標識した場合であって、赤い部分の組織が活動中を示し、黒い部分の組織は、画像認識外の部分又は死滅している部分となる。
【０１０６】
さらに、図６（Ａ）〜（Ｄ）並びに図７（Ａ）及び（Ｂ）の各図における撮像時の各条件は、高速多光子共焦点顕微鏡Ａ１Ｒ  ＭＰ＋
(ニコン社製)にて、共焦点用レーザーＣｈａｍｅｌｅｏｎ  Ｖｉｓｉｏｎ  ＩＩ(コヒレント社製)を使用し、励起波長は８００−８８０ｎｍ、対物レンズは２５倍水浸対物レンズ(ＣＦＩ  Ａｐｏ  ２５×Ｗ，ニコン社製)、バンドパスフィルターは６２９／５３ｎｍとなっている。
【０１０７】
一方、図８（Ａ）及び（Ｂ）は、蛍光タンパク質であるグリーンフルオレセントプロテインを発現するラットにおける心臓の一部を対象生体組織として用いた場合の画像例である。特に、図８（Ａ）及び（Ｂ）における撮像時の各条件は、高速多光子共焦点顕微鏡Ａ１Ｒ  ＭＰ＋(ニコン社製)にて、共焦点用レーザーＣｈａｍｅｌｅｏｎ  Ｖｉｓｉｏｎ  ＩＩ(コヒレント社製)を使用し、励起波長は８００−８８０ｎｍ、対物レンズは２５倍水浸対物レンズ(ＣＦＩ  Ａｐｏ  ２５×Ｗ，ニコン社製)、バンドパスフィルターは５２５／５０ｎｍとなっている。
【０１０８】
この場合においては、抽出出力処理部３２５は、図８（Ａ）に示すように、画像間位置合わせ処理及び形状位置合わせ処理が完了した各対象生体組織画像に対して座標位置特定処理を実行することによって、生体活動中の動きのみを反映させた生体組織（すなわち、ノイズが除去された生体組織）の各時系列の複数の生体組織画像を取得すると、表示制御部３５０と連動し、表示部３４０に、図８（Ａ）に示すような生体活動中の動きについてノイズが除去された各生体組織画像を表示させる。
【０１０９】
また、抽出出力処理部３２５は、図８（Ｂ）に示すように、表示制御部３５０と連動し、変化情報として、変化情報抽出処理された各対象生体組織画像に対して、各要素（細胞）の伸縮変動をグリッド線の変形によって可視化した画像を表示部３４０に表示させる。
【０１１０】
［４］生態組織の変化情報抽出処理
次に、図９を用いて本実施形態の画像処理装置３０において実行される生態組織の変化情報抽出処理の詳細について説明する。なお、図９は、本実施形態のデータ処理部３２０において実行される生態組織の変化情報抽出処理の動作を示すフローチャートである。
【０１１１】
本動作は、時系列に沿って１／３０秒毎の６０秒間で撮像されて画像化された１８００フレームの生体組織画像に画像化された対象生体組織に対する変化情報抽出処理を実行する動作を用いて説明する。
【０１１２】
また、本動作は、画像データ記憶部３０２に記憶された基準画像データを用いて対象生体組織に対する変化情報抽出処理を実行するものとし、画像処理として、剛体レジストレーションによって画像間位置合わせ処理を実行し、かつ、非剛体レジストレーションによって形状位置合わせ処理を実行する場合について説明する。
【０１１３】
まず、データ管理部３２１は、操作者における操作部３７０の操作に基づいて、対象となる対象生体組織画像の選択を含む変化情報抽出処理の開始を検出すると（ステップＳ１０１）、画像データ記憶部３０２に記憶された該当する複数の生体組織画像データを読み出して取得する（ステップＳ１０２）。
【０１１４】
次いで、画像間位置合わせ制御部３２２は、取得した各生体組織画像データの生体組織画像のそれぞれについて、共通の視野画像上の座標系を用いて、生体組織画像間における各生体組織画像に画像化された対象生体組織が所定の座標位置（又は座標範囲内）に配置するため、生体組織画像の各画素における座標位置を設定（変換）する座標変換を実行する（画像間位置合わせ処理（ステップＳ１０３））。
【０１１５】
例えば、画像間位置合わせ制御部３２２は、各生体組織画像に画像化された生体組織の重心を示す画素を視野画像の中心座標に変換しつつ、当該重心の画像の視野画像上の座標に基づいて、生体組織画像のその他の画素における座標位置を変換する座標変換を実行する。
【０１１６】
次いで、形状位置合わせ制御部３２３は、基準画像に画像化された生体組織の基準形状又は取得した最初の生体組織画像に画像化された基準形状を構成する各画素に対応する、各対象生体組織画像に画像化された生体組織の対象形状を構成する各画素を特定する（形状位置合わせ処理（ステップＳ１０４））。
【０１１７】
このとき、形状位置合わせ制御部３２３は、各画素における元の生体組織画像（視野画像）上の座標位置を特定し、それぞれ、ＲＯＭ／ＲＡＭ３０６に記憶する。なお、形状位置合わせ制御部３２３は、各画素における元の生体組織画像（視野画像）上の座標位置から基準画像上の座標位置までの距離を示す変位量を算出し、当該算出した画素毎の変位量をＲＯＭ／ＲＡＭ３０６に記憶してもよい。
【０１１８】
次いで、座標位置特定処理部３２４は、形状位置合わせ処理によって位置合わせされた各生体組織画像に画像化された対象形状を構成する各画素（すなわち、位置合わせ済み構成画素）を、元の生体組織画像の座標系に戻し、その元の座標系における座標位置を特定して当該座標位置に各画素を設定する（座標位置特定処理（ステップＳ１０５））。
【０１１９】
次いで、抽出出力処理部３２５は、特定した位置合わせ済み構成画素の各生体組織画像上のそれぞれの座標位置に基づいて、生体活動中の生体組織の変化を画像化した生体組織変化画像（タイムラプス画像や動画像）、又は、当該生体活動中の生体組織の変化を示す変動量を、変化情報として抽出する（抽出処理（ステップＳ１０６））。
【０１２０】
次いで、抽出出力処理部３２５は、表示制御部３５０と連動し、抽出した変化情報を表示部３４０に表示する出力処理を実行して（ステップＳ１０７）本動作を終了させる。
【０１２１】
なお、抽出出力処理部３２５は、算出した生体活動中の生体組織における変動量については出力処理としてデータ記憶部３００に記憶してもよい。
【０１２２】
［５］変形例
［５．１］変形例１
上記実施形態においては、撮像装置１０及び画像処理装置３０が同室や同一敷地内で設置又は使用されてもよいし、それぞれが国外などの遠隔地に設置され、又は、遠隔地にて使用されて上述の各処理が実行されてもよい。
【０１２３】
また、画像処理装置３０は、ネットワーク２０を介して接続される図示しないデータベースを用いて生態組織の変化情報抽出処理を実行してもよいし、一又は複数の装置によって形成されていてもよい。なお、データベースを用いる場合には、データ記憶部３００の機能の一部（対象生体組織画像データの記録）をデータベースが担う。
【０１２４】
［５．２］変形例２
上記実施形態においては、撮像装置１０と画像処理装置３０によって生体解析用画像処理システムを実現しているが、スキャナや撮像機能を備えた画像データ生成部を設け、スタンドアロン型によって実現してもよい。
【０１２５】
［５．３］変形例３
上記実施形態において、画像間位置合わせ制御部３２２は、画像間位置合わせ処理として、手動などによって時系列の複数の生体組織画像データを取得する際に事前に実行され、既に画像間位置合わせ処理が実行された対象生体画像に対して生態組織の変化情報抽出処理を実行してもよい。すなわち、場合によっては、画像間位置合わせ制御部３２２は、生態組織の変化情報抽出処理において画像間位置合わせ処理を省略することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１  …  生体解析用画像処理システム
１０  …  撮像装置
２０  …  ネットワーク
３０  …  画像処理装置
３００  …  データ記憶部
３０１  …  アプリケーション記憶部
３０２  …  画像データ記憶部
３０３  …  参照データ記憶部
３２０  …  データ処理部
３２１  …  データ管理部
３２２  …  画像間位置合わせ制御部
３２３  …  形状位置合わせ制御部
３２４  …  座標位置特定処理部
３２５  …  抽出出力処理部
３４０  …  表示部
３５０  …  表示制御部
３７０  …  操作部
３８０  …  管理制御部
【図１】
2018077155.tif 000003
【図２】
2018077155.tif 000004
【図３】
2018077155.tif 000005
【図４】
2018077155.tif 000006
【図５】
2018077155.tif 000007
【図６】
2018077155.tif 000008
【図７】
2018077155.tif 000009
【図８】
2018077155.tif 000010
【図９】
2018077155.tif 000011