(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
心筋細胞の動き量または方向を観察領域の部分領域毎に決定し、決定された前記部分領域毎の前記心筋細胞の動き量または方向についての分布を生成する生成部
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記生成部は、前記決定された部分領域毎の前記心筋細胞の動き量または方向についての分布を表示させる
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記生成部は、前記決定された部分領域毎の前記心筋細胞の動き量または方向についての度数分布を表示させる
請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記生成部は、薬剤投与前後での前記分布を表示させる
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記分布の変化に基づき、前記心筋細胞の動きの伝搬を評価する評価部をさらに備える
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記評価部は、薬剤投薬前後での前記分布の変化を評価する
請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記評価部は、投与した薬剤の毒性または効果を評価する
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記評価部は、心筋細胞の拍動の伝搬を評価する
請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記部分領域は、前記観察領域の全体または部分を構成する
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記生成部は、前記決定された部分領域毎の前記心筋細胞の動き量および方向についての分布を表示させる
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記心筋細胞の動きを前記観察領域の前記部分領域毎に検出する動き検出部と、
前記動き検出部により検出された前記心筋細胞の動きの量または方向を算出する動き算出部と
をさらに備える請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記動き検出部は、前記心筋細胞の動画像の各フレームについて前記動きを検出し、
前記動き算出部は、前記心筋細胞の動画像の各フレームについて前記動き量または方向を算出する
請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
心筋細胞の動き量または方向を観察領域の部分領域毎に決定し、決定された前記部分領域毎の前記心筋細胞の動き量または方向についての分布を生成する
画像処理方法。
【請求項１４】
コンピュータを、
心筋細胞の動き量または方向を観察領域の部分領域毎に決定し、決定された前記部分領域毎の前記心筋細胞の動き量または方向についての分布を生成する生成部
として機能させるためのプログラム。
【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、並びに、プログラムに関し、特に、拍動の伝搬を容易かつ非侵襲に観察することができるようにした画像処理装置および方法、並びに、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
再生医療の分野においては、細胞を培養して製造した培養細胞を利用し、事故や病気などにより失われた体の細胞、組織、器官などの再生、また機能の回復を図るということが行われている。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つに心筋細胞があり、心臓の治療に用いられる。この培養心筋細胞はそれ自体が拍動に相当する動きをする。そこで、培養心筋細胞の製造段階においては、例えば上記の動きが良好かどうかについての品質評価を行うことが必要になってくる。
【０００３】
このような培養心筋細胞の品質評価を行うにあたり、例えば現状においては、目視による観察が行われている。また、培養心筋細胞に電極を刺して電位を測定するということも行われている。しかし、目視による観察では、観察者の主観によるところが大きく、客観的で的確な評価結果を得ることが難しい。また、電位を測定する場合においては培養心筋細胞に電極が接触するために非侵襲ではないという問題がある。また、この電位による測定に基づいて定量化できる情報は例えば拍動時間程度に限られる。さらに、測定対象が電極上に制限される。
【０００４】
そこで、従来技術として、心筋細胞を撮影して得られる撮像画面中に測定点を設定し、この測定点の輝度を自動計測して、その計測値から心筋細胞の変形周期を測定しようとする構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、培養心筋細胞の位相差観察動画の解析によって求めた様々な領域の拍動は、培養日数依存的に協同的な拍動を示すが、様々な薬剤の投与によって変動を示す。このような変動を何らかの方法によって検出することで、創薬の際の薬剤毒性や効果等を事前に評価することが可能となり、近年注目されている。
【０００６】
従来では、例えば、培養皿の底に配置した電極によって細胞の外場電位を検出し細胞の膜電位変化によって細胞の拍動挙動を捉える方法があった。また、細胞内にカルシウムに結合して発光する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、また、細胞の情報伝搬パターンを評価する方法もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−２３３３９２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、培養皿に電極を配置し、電位変化を検出する方法の場合、特定の培養皿が必要であった。また、拍動の伝搬検出は培養皿上に設置する電極の密度に依存するので、既存の装置の密度では複雑な伝搬パターンの検出が困難であった。また、蛍光色素を入れ込む方法の場合、蛍光色素が高価であり、蛍光色素を入れ込む作業が煩雑で時間を要し、さらに退色の恐れもあった。さらに、これらの手法では、観察対象に対して電圧を印加したり、蛍光色素を入れ込んだりするので、観察対象に対して影響を及ぼす可能性があった。すなわち、これらの手法では、拍動の伝搬の観察を容易かつ非侵襲に行うことができない恐れがあった。
【０００９】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、拍動の伝搬を容易かつ非侵襲で観察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】
【００１０】
本開示の一側面は、心筋細胞の動き量または方向を観察領域の部分領域毎に決定し、決定された前記部分領域毎の前記心筋細胞の動き量または方向についての分布を生成する生成部を備える画像処理装置である。
【００１１】
前記生成部は、前記決定された部分領域毎の前記心筋細胞の動き量または方向についての分布を表示させることができる。
前記生成部は、前記決定された部分領域毎の前記心筋細胞の動き量または方向についての度数分布を表示させることができる。
【００１２】
前記生成部は、薬剤投与前後での前記分布を表示させることができる。
【００１３】
前記分布の変化に基づき、前記心筋細胞の動きの伝搬を評価する評価部をさらに備える
ようにすることができる。
前記評価部は、薬剤投薬前後での前記分布の変化を評価することができる。
【００１４】
前記評価部は、投与した薬剤の毒性または効果を評価することができる。
前記評価部は、心筋細胞の拍動の伝搬を評価することができる。
【００１６】
前記部分領域は、前記観察領域の全体または部分を構成するようにすることができる。
【００１７】
前記生成部は、前記決定された部分領域毎の前記心筋細胞の動き量および方向についての分布を表示させることができる。
【００１８】
前記心筋細胞の動きを前記観察領域の前記部分領域毎に検出する動き検出部と、前記動き検出部により検出された前記心筋細胞の動きの量または方向を算出する動き算出部とをさらに備えるようにすることができる。
【００１９】
前記動き検出部は、前記心筋細胞の動画像の各フレームについて前記動きを検出し、前記動き算出部は、前記心筋細胞の動画像の各フレームについて前記動き量または方向を算出することができる。
【００２０】
本開示の一側面は、また、心筋細胞の動き量または方向を観察領域の部分領域毎に決定し、決定された前記部分領域毎の前記心筋細胞の動き量または方向についての分布を生成する画像処理方法である。
【００２１】
本開示の一側面は、さらに、コンピュータを、心筋細胞の動き量または方向を観察領域の部分領域毎に決定し、決定された前記部分領域毎の前記心筋細胞の動き量または方向についての分布を生成する生成部として機能させるためのプログラムである。
【００２２】
本開示の一側面においては、心筋細胞の動き量または方向が観察領域の部分領域毎に決定され、その決定された部分領域毎の心筋細胞の動き量または方向についての分布が生成される。
【発明の効果】
【００２３】
本開示によれば、画像を処理することができる。特に、拍動の伝搬を容易かつ非侵襲に観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】動きの協同性を説明する図である。
【図２】動きの協同性を説明する図である。
【図３】薬剤評価装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図４】薬剤投与による拍動の伝搬への影響の様子の例を画像化した図である。
【図５】薬剤投与による拍動の伝搬への影響の様子の他の例を画像化した図である。
【図６】薬剤投与による拍動の伝搬への影響の様子の、さらに他の例を画像化した図である。
【図７】評価指標データ生成部の主な構成例を示すブロック図である。
【図８】評価対象画像データの構成例を説明する図である。
【図９】動き検出部の主な構成例を示すブロック図である。
【図１０】フレーム画像データのブロック分割の例を説明する図である。
【図１１】動き検出データの構成例を説明する図である。
【図１２】評価部の主な構成例を示すブロック図である。
【図１３】動き評価部の主な構成例を示すブロック図である。
【図１４】動き量重心評価の様子の例を説明する図である。
【図１５】相関ヒストグラム評価の様子の例を説明する図である。
【図１６】相関ヒストグラム評価の様子の例を説明する、図１５に続く図である。
【図１７】相関ヒストグラム評価の様子の例を説明する、図１６に続く図である。
【図１８】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１９】評価指標データ生成処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図２０】影響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２１】動き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２２】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】
【００２５】
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（薬剤評価装置）
２．第２の実施の形態（パーソナルコンピュータ）
【００２６】
＜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。図１Ａに示される培養細胞１は、心筋細胞を培養し、成育させたものである。心筋細胞を培養した培養細胞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。
【００２７】
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、培養心筋細胞である培養細胞１も、その全体が収縮と弛緩を繰り返すように、例えば図１Ｂに示される動きベクトル２のように、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、培養細胞１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、培養細胞１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、培養細胞１を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細胞１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、培養細胞１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。
【００２８】
図１Ｃは、培養細胞１の観察領域を複数の部分領域（ブロック）に分割し、ブロック毎に動き量（動きベクトル）を検出し、その時間的推移を観察したものである。例えば、図１Ｃのグラフ４−１は、ブロック３−１の動き量の時間的推移を示すものであり、グラフ４−２は、ブロック３−２の動き量の時間的推移を示すものである。
【００２９】
図２Ａのグラフ５−１乃至グラフ５―３は、グラフ４−１に示されるブロック３−１の細胞の動き量と、グラフ４−２に示されるブロック３−２の細胞の動き量との関係の時間的推移を示すものである。
【００３０】
生体から採取された当初、ブロック３−１に存在する細胞の動き量と、ブロック３−２に存在する細胞の動き量は、グラフ５−１に示されるように、互いの相関性は低いものである。しかしながら、時間が経過し、培養が進むと、グラフ５−２に示されるように徐々に両者の相関性が強くなり、さらに時間が経過すると、グラフ５―３に示されるように、両者の相関性がとても強くなる。
【００３１】
つまり、図２Ｂに示されるグラフのように、成育した培養細胞１の複数の位置の間の動き量の相関係数は、大きな値に安定する。つまり、各領域の細胞の動きの協同性が強くなる。理想的には、各細胞の動作が互いに関連するようになり、培養細胞１全体が１つの生体組織として拍動するようになる。
【００３２】
成育した培養細胞１は、複数の細胞により構成されるが、その細胞間ではギャップジャンクションを介して信号の伝達が行われる。これにより細胞間で動きに相関性が生じ、培養細胞１全体が１つの生体組織として拍動するようになる。このように生育した培養細胞１においては、拍動が細胞間を伝播するようになる。
【００３３】
このように高い相関性（協同性）を有し、拍動が伝搬する培養細胞１ｊは、薬剤の評価に利用することができる。例えば、この培養細胞１に薬剤を投与し、その前後の動きを観察することにより、培養細胞１の動きの変化から薬剤の効果や毒性等を評価することができる。
【００３４】
［薬剤評価装置］
図３は、薬剤評価装置の主な構成例を示すブロック図である。
【００３５】
図３に示される薬剤評価装置１００は、培養心筋細胞１１０の動きを観察することによりその培養心筋細胞１１０に投与された薬剤の評価を行う装置である。図３に示されるように、薬剤評価装置１００は、撮像部１０１、評価対象画像データ生成記録部１０２、評価指標データ生成部１０３、および評価部１０４を有する。
【００３６】
撮像部１０１は、観察対象である培養心筋細胞１１０を撮像する。撮像部１０１は、培養心筋細胞１１０を直接（他の部材を介さずに）撮像してもよいし、例えば顕微鏡等のような他の部材を介して培養心筋細胞１１０を撮像してもよい。
【００３７】
また、培養心筋細胞１１０は、撮像部１０１に対して固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。薬剤評価装置１００は、動き（位置の時間的変化）を検出するため、一般的には、培養心筋細胞１１０が撮像部１０１に対して固定されている方が望ましい。
【００３８】
撮像部１０１は、所定の期間培養心筋細胞１１０を撮像する。つまり、撮像部１０１は、培養心筋細胞１１０を被写体とする動画像を得る。撮像部１０１は、薬剤投与前と後で培養心筋細胞１１０を撮像する。なお、撮像部１０１が、例えば、所定時間経過毎等、所定の条件にしたがって、薬剤投与後に複数回培養心筋細胞１１０を撮像するようにしてもよい。
【００３９】
撮像部１０１は、撮像により得られた培養心筋細胞１１０の画像の画像信号１１１（動画像）を評価対象画像データ生成記録部１０２に供給する。
【００４０】
評価対象画像データ生成記録部１０２は、撮像部１０１から供給される画像信号を基にして評価対象画像データを生成し、生成した評価対象画像データを例えば内部の記録媒体に記録して保存する。ここで生成される評価対象画像データは、例えば培養心筋細胞１１０を撮像した画像信号から生成される動画像データとなる。
【００４１】
例えば、評価対象画像データ生成記録部１０２が、撮像部１０１から供給される複数のフレーム画像の中から一部の期間のフレーム画像のみを抽出し、それを評価対象画像データとするようにしてもよい。また、例えば、評価対象画像データ生成記録部１０２が、撮像部１０１から供給される各フレーム画像の一部の領域を小フレーム画像として抽出し、その小フレーム画像からなる動画像を評価対象画像データとするようにしてもよい。
【００４２】
さらに、例えば、評価対象画像データ生成記録部１０２が、撮像部１０１から供給される各フレーム画像に対して任意の画像処理を施し、その画像処理結果を評価対象画像データとするようにしてもよい。画像処理としては、例えば、画像の拡大、縮小、回転、変形、輝度や色度の補正、シャープネス、ノイズ除去、中間フレーム画像生成等が考えられる。もちろん、これら以外のどのような画像処理であってもよい。
【００４３】
評価対象画像データ生成記録部１０２は、記憶している評価対象画像データ１１２を、所定のタイミングにおいて、若しくは、評価指標データ生成部１０３の要求に基づいて、評価指標データ生成部１０３に供給する。
【００４４】
評価指標データ生成部１０３は、供給された評価対象画像データ１１２の各フレーム画像間において、観察対象（培養心筋細胞１１０）の画像の全領域を複数に分割した部分領域であるブロック毎に、観察対象（培養心筋細胞１１０）の動き検出を行う。
【００４５】
評価指標データ生成部１０３は、その検出した各ブロックの動きを動きベクトルとして表し、その動きベクトルの大きさ（動き量）を求める。なお、この動き量は、絶対値であるので、以下において、この動き量のことを動き量絶対値とも称する。
【００４６】
評価指標データ生成部１０３は、その動き量絶対値を、評価指標データ１１３として評価部１０４に供給する。
【００４７】
評価部１０４は、評価指標データ１１３として供給された動き量絶対値を、２次元カラーマップにマッピングし、拍動の伝搬の様子を表現したり、さらに、その様子を定量的に評価したりすることにより、薬剤の評価を行う。評価部１０４は、その２次元カラーマップや定量的な評価結果を評価値１１４として出力する。
【００４８】
２次元カラーマップは、平面上の各位置のパラメータの大きさを色で表すものである。この場合、平面は培養心筋細胞１１０の観察領域を表し、色は動き量絶対値（値の大きさ）を表す。つまり、動き量絶対値の位置が平面上の位置で表され、値の大きさが色で表される。つまり、観察領域内の動き量絶対値の分布が、平面上の色の変化で示される。
【００４９】
このような２次元カラーマップの例を図４乃至図６に示す。図４に示される８枚のカラーマップは、それぞれ、観察領域内の動き量絶対値の分布を示しており、このカラーマップ上の位置は観察領域内の位置を示し、色濃度が濃い部分ほど動き量絶対値が大きいことを示している。つまり、色濃度が濃い部分は、激しく拍動中（収縮中若しくは弛緩中）であることを示している。なお、カラーマップ上の矢印は、説明のために描画したものであり、実際のカラーマップ上に描かれたものではない。
【００５０】
８枚のカラーマップの内、左側の４枚のカラーマップは、有機溶媒（control）の投与後の拍動の伝搬の様子を示す例である。有機溶媒は、基本的に培養心筋細胞１１０の拍動に影響を及ぼさない。有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド（dimethyl sulfoxide））等がある。この４枚のカラーマップのそれぞれは、上から順に、投与直後（０ms）、投与から４０ms経過後、投与から８０ms経過後、投与から１２０ms経過後の拍動の様子を示している。
【００５１】
また、右側の４枚のカラーマップは、１−ヘプタノール（1-Heptanol）の投与後の拍動の伝搬の様子を示す例である。１−ヘプタノールは、細胞間のシグナル伝達を中継するギャップジャンクションの機能を阻害することが知られている。この４枚のカラーマップのそれぞれは、上から順に、投与直後（０ms）、投与から８０ms経過後、投与から１６０ms経過後、投与から２４０ms経過後の拍動の様子を示している。
【００５２】
図４の左側の場合（有機溶媒のみを投与した例の場合）、矢印に示されるように、拍動（色濃度の濃い部分）は、時間の経過とともにその範囲を広げながらも、おおよそ右上から左下の方向に、最初の位置から遠ざかるように直線的に伝搬している。これは、キャップジャンクションが正常に機能し、伝搬がスムーズに進行している様子を示している。
【００５３】
これに対して、図４の右側の場合（１−ヘプタノールを投与した例の場合）、矢印に示されるように、拍動（色濃度の濃い部分）は、時間の経過とともに回転するように向きを変えながら曲線的に伝搬している。すなわち、時に最初の位置に戻る方向にも進む（逆行する）。その上、左側に比べて拍動の伝搬に長時間を要する（伝搬の速度が遅い）。これは、ギャップジャンクションの機能が阻害され、伝搬がスムーズに進行していない様子を示している。
【００５４】
図５のカラーマップは、有機溶媒（control）の投与後と１８−β−グリチルレチン酸（18-β-Glycyrrhetinic acid）の投与後とで、拍動の伝搬の様子を比較するものである。１８−β−グリチルレチン酸は、１−ヘプタノールと同様に、ギャップジャンクションを阻害することが知られている。図５の右側の５枚のカラーマップのそれぞれは、上から順に、投与直後（０ms）、投与から８０ms経過後、投与から１２０ms経過後、投与から１６０ms経過後、投与から２４０ms経過後の拍動の様子を示している。
【００５５】
図５の左側の場合（有機溶媒のみを投与した例の場合）、図４の左側の場合と同様に、矢印に示されるように、拍動（色濃度の濃い部分）は、時間の経過とともに、おおよそ上から下の方向に、最初の位置から遠ざかるように略直線的に伝搬している。これは、キャップジャンクションが正常に機能し、伝搬がスムーズに進行している様子を示している。
【００５６】
これに対して、図５の右側の場合（１８−β−グリチルレチン酸を投与した例の場合）、矢印に示されるように、拍動（色濃度の濃い部分）は、右から左、下から上、左から右等、様々な方向に伝搬する。また、途中、拍動の伝搬が一時的に停止する（観察対象領域において拍動の伝搬が生じない）場合がある。その上、左側に比べて拍動の伝搬に長時間を要する（伝搬の速度が遅い）。これは、ギャップジャンクションの機能が阻害され、伝搬がスムーズに進行していない様子を示している。
【００５７】
図６のカラーマップは、有機溶媒（control）の投与後とＤＬ−ソタロール（dl-sotalol）の投与後とで、拍動の伝搬の様子を比較するものである。ＤＬ−ソタロールは、カリウムチャネルを阻害することが知られている。図６の右側の６枚のカラーマップのそれぞれは、上から順に、投与直後（０ms）、投与から４０ms経過後、投与から８０ms経過後、投与から１２０ms経過後、投与から１６０ms経過後、投与から２００ms経過後の拍動の様子を示している。
【００５８】
図６の左側の場合（有機溶媒のみを投与した例の場合）、図４や図５の左側の場合と同様に、矢印に示されるように、拍動（色濃度の濃い部分）は、時間の経過とともに、おおよそ左上から右下の方向に、最初の位置から遠ざかるように略直線的に伝搬している。これは、各細胞の拍動が安定しており、伝搬がスムーズに進行している様子を示している。
【００５９】
これに対して、図６の右側の場合（ＤＬ−ソタロールを投与した例の場合）、矢印に示されるように、拍動（色濃度の濃い部分）は、左上から右下に伝搬するが観察領域内において、その伝搬が停止する。また、その後、左下から右上に向かう拍動の伝搬が始まる。なお、観察期間中、観察領域の右側の一部の領域においては、拍動が生じない。つまり、拍動は、この右側の一部の領域には伝播されない。さらに、左側に比べて拍動の伝搬の速度が遅い。
【００６０】
ＤＬ−ソタロールを投与すると弛緩過程で働くカリウムチャネル機能の変化によって弛緩過程が変化する。これにより、各細胞の拍動の波形がばらつきが生じ、図４乃至図６の左側の例のように、拍動が滑らかに伝搬しなくなる。
【００６１】
評価部１０４は、各ブロックの動き量絶対値をこのような２次元カラーマップで表現する。評価部１０４は、図４乃至図６に示されるように、所定のフレーム間隔（毎フレームでもよいし、複数フレームおきでもよい）でこのような２次元カラーマップを生成する。つまり、評価部１０４は、この２次元カラーマップの時間的変化により、拍動の伝搬を表現する。
【００６２】
評価部１０４は、この２次元カラーマップを画像としてユーザに提示することができる。つまり、薬剤評価装置１００は、拍動の伝搬の様子を、容易かつ非侵襲に観察し、その観察結果を提示することができる。ユーザは、提示されたこの２次元カラーマップの画像における拍動の伝搬の様子から、投与した薬剤による影響（効果や毒性等）を、容易かつ非侵襲に評価することができる。
【００６３】
なお、評価部１０４は、この２次元カラーマップを用いて、拍動が伝搬する様子を定量的に評価することもできる。図４の例の場合、右のマップに示される薬剤投与後における拍動の伝搬の様子（直線的に伝搬する様子）は、左のマップに示される薬剤投与前における拍動の伝搬の様子（観察領域内を回転するように伝搬する様子）とは異なる。評価部１０４は、例えば、このような薬剤投与前後での拍動の伝搬の様子を比較し、その差分値の大きさに基づいて薬剤投与後の拍動の伝搬の様子が正常であるか否かを判定することができる。
【００６４】
また、評価部１０４は、伝搬の向きの変化や方向（例えば逆向き等）を検出することにより、薬剤投与後の拍動の伝搬の様子が正常であるか否かを判定することもできる。さらに、評価部１０４は、伝搬速度が十分に速いか否かを判定することにより、薬剤投与後の拍動の伝搬の様子が正常であるか否かを判定することもできる。
【００６５】
評価部１０４は、このような評価結果を評価値１１４として出力することができる。すなわち、薬剤評価装置１００は、拍動の伝搬の様子を、容易かつ非侵襲に観察し、評価対象（投与した薬剤による影響）を、容易かつ非侵襲に評価することができる。
【００６６】
なお、薬剤評価装置１００は、観察対象として培養心筋細胞１１０以外のものを用いるようにしてもよい。例えば、心筋細胞以外の細胞を観察対象としてもよいし、細胞以外を観察対象としてもよい。ただし、観察対象は、自身が動き、その動きの評価によって、その観察対象に投与した薬剤を評価可能なものであることが望ましい。なお、この動きは、自律的（自発的）なものであってもよいし、外部から供給される電気信号等によるものであってもよい。
【００６７】
［評価指標データ生成部］
図７は、図１の評価指標データ生成部１０３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、評価指標データ生成部１０３は、動き検出部１２１、動き量絶対値算出部１２２、および動き量絶対値格納部１２３を有する。
【００６８】
動き検出部１２１は、評価対象画像データ生成記録部１０２から記録された評価対象画像データ１１２を入力してブロック毎に動き検出を行い、その検出結果（動きベクトル）を動き検出データとして、動き量絶対値算出部１２２に供給する。
【００６９】
動き量絶対値算出部１２２は、供給された各動き検出データ（動きベクトル）の大きさである動き量絶対値を算出する。動き量絶対値算出部１２２は、算出した動き量絶対値を動き量絶対値格納部１２３に供給し、格納させる。
【００７０】
動き量絶対値格納部１２３は、所定のタイミングにおいて若しくは評価部１０４からの要求に基づいて、格納している動き量絶対値を評価指標データ１１３として評価部１０４に供給する。
【００７１】
なお、動き検出部１２１乃至動き量絶対値格納部１２３は、評価対象画像データの各フレーム画像についてこの処理を行う。
【００７２】
［評価対象画像データの構造］
図８は、評価指標データ生成部１０３に供給される評価対象画像データ１１２の構造例を示している。撮像は、所定の長さの評価区間（例えばＴ＋１フレーム（Ｔは任意の自然数））行われる。つまり、評価指標データ生成部１０３に供給される評価対象画像データ１１２は、例えばその評価区間に対応する１番目から（Ｔ＋１）番目までのフレーム画像データ１３２−１乃至１３２−（Ｔ＋１）から成る。
【００７３】
［動き検出部の構成例］
図９は、動き検出部１２１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、動き検出部１２１は、フレームメモリ１４１および動きベクトル算出部１４２を有する。フレームメモリ１４１は、評価対象画像データ１１２として１フレーム期間ごとに順次入力されてくるフレーム画像データ１３２を保持する。
【００７４】
動きベクトル算出部１４２は、現時刻の評価対象画像データ１１２として入力されるフレーム画像データと、フレームメモリ１４１に保持されている１つ先の（時間的に前の）時刻のフレーム画像データとを入力する。そして、これらの２つフレーム画像データ間の動きを示す動きベクトルを、ブロック毎に算出する。算出された動きベクトルは、動き検出データ１５１として動き量絶対値算出部１２２に供給される。
【００７５】
図９の動き検出部１２１が実行する処理についてより詳細に説明する。動きベクトル算出部１４２は、現時刻のフレーム画像データ１３２と１つ先の（時間的に前の）時刻のフレーム画像データ１３２を入力する。動きベクトル算出部１４２は、これらの入力したフレーム画像データ１３２を、図１０に示されるように、Ｍ×Ｎ個（Ｍ、Ｎは任意の自然数）のブロック１６１に分割し、各ブロック１６１について、例えばフレーム画像間のブロックマッチングなどの手法により動き検出を行い、動きベクトルを生成する。ブロック１６１の各々は、例えば（１６×１６）による画素から成る。
【００７６】
動きベクトル算出部１４２は、この動き検出処理を１番目から（Ｔ＋１）番目までのフレーム画像データ１３２を順次利用して実行していく。つまり、動きベクトル算出部１４２は、（Ｔ＋１）個のフレーム画像を用いて、（Ｍ×Ｎ×Ｔ）個の動き検出データ（動きベクトル）を生成する。動きベクトル算出部１４２は、このように算出した動きベクトルを動き検出データとして、動き量絶対値算出部１２２に供給される。
【００７７】
Ｔ番目と（Ｔ＋１）番目のフレーム画像データ１３２を利用した最後の動き検出処理が完了すると、動き量絶対値算出部１２２には、図１１に示されるように、Ｔ個のフレーム単位動き検出データ１７１−１乃至１７１−Ｔから成る動き検出データが供給される。
【００７８】
フレーム単位動き検出データ１７１−１乃至１７１−Ｔのそれぞれは、フレーム期間ごとに得られる現時刻のフレーム画像データ１３２と１つ先の（時間的に前の）フレーム画像データ１３２とを対象に動き検出処理を行って得られたものとなる。
【００７９】
例えば、３番目のフレーム単位動き検出データ１７１−３は、４番目のフレーム画像データ１３２−４と３番目のフレーム画像データ１３２−３を、それぞれ現時刻と１つ先の時刻のフレーム画像データとして入力して動き検出を行うことで得られる。
【００８０】
また、フレーム単位動き検出データ１７１−１乃至１７１−Ｔの各々は、（Ｍ×Ｎ）個のブロック単位動き検出データ１８１により形成される。ブロック単位動き検出データ１８１は、それぞれが１つのブロック１６１に対応し、対応するブロック１６１について検出された動きベクトルを示すデータとなる。
【００８１】
このように、本実施の形態の動き検出データ１５１は、フレーム単位動き検出データ１７１ごとに（Ｍ×Ｎ）個のブロック単位動き検出データ１８１を有する構造となっている。
【００８２】
［評価部］
図１２は、評価部１０４の主な構成例を示すブロック図である。図１２に示されるように、評価部１０４は、動き量絶対値取得部２０１、マッピング部２０２、経時変化解析部２０３、動き評価部２０４、表示部２０５、および出力部２０６を有する。
【００８３】
動き量絶対値取得部２０１は、評価指標データ生成部１０３の動き量絶対値格納部１２３から、所望の（例えば、ユーザに観察対象として指定された）評価対象画像データ１１２の動き量絶対値を評価指標データ１１３として取得する。動き量絶対値取得部２０１は、取得した動き量絶対値をマッピング部２０２に供給する。
【００８４】
マッピング部２０２は、供給された動き量絶対値を、そのブロックの座標に応じて平面上にマッピングし、図４に示されるような２次元カラーマップを生成する。マッピング部２０２は、複数フレーム（評価対象画像データ１１２の全部または一部のフレーム）について、上述した２次元カラーマップを生成する。
【００８５】
マッピング部２０２は、生成した２次元カラーマップを、表示部２０５に供給してその画像を表示させたり、出力部２０６に供給してデータを薬剤評価装置１００の外部（他の装置等）に出力させたりする。また、マッピング部２０２は、生成した２次元カラーマップを経時変化解析部２０３にも供給する。
【００８６】
なお、マッピング部２０２は、動き量絶対値の分布を示すことができる情報を生成すれば良く、生成する情報は、２次元カラーマップに限らない。例えば、３次元以上のカラーマップであってもよい。また、カラーマップでなくグレースケールのマップであってもよい。さらに、マッピング部２０２が、動き量絶対値を曲面上にマッピングするようにしてもよい。
【００８７】
経時変化解析部２０３は、供給された各２次元カラーマップ（動き量絶対値の分布）の時間的変化（経時変化）の様子を解析する。例えば、経時変化解析部２０３は、２次元カラーマップ内の所定の特徴を有する領域（若しくは点）を注目領域（若しくは注目点）として設定し、その経時変化を求める。経時変化解析部２０３は、各２次元カラーマップと、この経時変化解析結果（例えば、注目領域の大きさ、形、位置等の経時変化）とを動き評価部２０４に供給する。
【００８８】
動き評価部２０４は、供給された情報に基づいて動き量分布を評価する。例えば、動き評価部２０４は、注目領域の動き等についての評価を行う。例えば、動き評価部２０４は、薬剤投与前後で注目領域の経路に変化があるか否かを判定したり、注目領域の進行方向の極端な変化があるか否かを判定したり、注目領域の進行速度が変化するか否かを判定したりする。動き評価部２０４は、これらのような評価結果のデータを表示部２０５に供給して表示させたり、出力部２０６に供給して薬剤評価装置１００の外部（他の装置等）に出力させたりする。
【００８９】
表示部２０５は、任意の表示デバイスを有し、マッピング部２０２から供給される２次元カラーマップを画像化し、その表示デバイスに表示させる。また、表示部２０５は、動き評価部２０４から供給される評価結果を画像化し、その表示デバイスに表示させる。
【００９０】
出力部２０６は、任意の出力インタフェースを有し、マッピング部２０２から供給される２次元カラーマップのデータを、その出力インタフェースを介して薬剤評価装置１００の外部の装置やネットワーク等に出力する。また、出力部２０６は、動き評価部２０４から供給される評価結果のデータを、その出力インタフェースを介して薬剤評価装置１００の外部の装置やネットワーク等に出力する。
【００９１】
［動き評価部］
図１３は、図１２の動き評価部２０４の主な構成例を示すブロック図である。図１３に示されるように、動き評価部２０４は、不動領域評価部２１１、拍動伝搬速度評価部２１２、動き量重心評価部２１３、および相関ヒストグラム評価部を有する。
【００９２】
不動領域評価部２１１は、拍動が伝搬しない領域（すなわち、拍動しない領域）の数、面積、またはそれらの時間的変化を評価する。
【００９３】
投薬後、観察領域内に、明らかに動かない（拍動しない）領域（不動領域）が存在する場合がある。例えば、図６の場合、ＤＬ−ソタロールを投与後、観察領域の右側の部分に拍動が伝搬しない。つまり、拍動が停止している。
【００９４】
ＤＬ−ソタロールはカリウムチャネルを阻害する。培養心筋細胞にＤＬ−ソタロールを投与すると弛緩過程で働くカリウムチャネル機能の変化によって弛緩過程が変化し、拍動時間（例えば活動電位維持時間）が延長する場合がある。また、場合によっては、拍動そのものが停止する場合も考えられる。このように薬剤の毒性により細胞の運動が停止する場合がある。
【００９５】
このような不動領域の数や面積（若しくはそれらの時間的変化）は、投与した薬剤の毒性と関連性がある場合がある。例えば、投薬後、不動領域の数が多いほど、若しくは、不動領域の面積が広いほど、薬剤の毒性が強いと評価することができる場合もある。また、投与直後から不動領域が増大するまでの時間や、その後、不動領域が低減するまでの時間等によっても薬剤の毒性の強さを評価することができる場合もある。
【００９６】
そこで、不動領域評価部２１１は、例えば、不動領域を注目領域とし、投薬前と投薬後とで２次元カラーマップ内の注目領域を比較し、その差分の大きさ（変化量）によって不動領域の数、大きさ、位置、形状等を評価する。もちろん、不動領域評価部２１１は、投薬後の複数時刻における２次元カラーマップ内の注目領域を比較することもできる。不動領域評価部２１１は、このような不動領域の評価により、投与した薬剤の毒性や効果を評価する。
【００９７】
拍動伝搬速度評価部２１２は、観察領域内における拍動の伝搬速度、または、その時間的変化を評価する。
【００９８】
投与した薬剤の毒性により拍動の伝搬が阻害されれば、拍動の伝搬速度にも影響を及ぼす場合がある。例えば、各細胞の拍動時間が延長すると、拍動伝搬速度が変化する場合がある。つまり、拍動の伝搬速度の変化は、投与した薬剤の毒性と関連性がある場合がある。例えば、投薬後、拍動の伝搬速度の低減幅が大きいほど、薬剤の毒性が強いと評価することができる場合もある。また、投与直後から伝搬速度が低減するまでの時間や、その後、伝搬速度が回復するまでの時間等によっても薬剤の毒性の強さを評価することができる場合もある。
【００９９】
そこで、拍動伝搬速度評価部２１２は、例えば、大きく拍動する部分を注目領域とし、投薬前と投薬後とで２次元カラーマップ内の注目領域の動き（速さ）を比較し、その注目領域の動きの速さ（所定時間内の移動量）の差によって拍動の伝搬速度の変化を評価する。もちろん、拍動伝搬速度評価部２１２は、投薬後の複数時刻における２次元カラーマップ内の注目領域の動きを比較することもできる。拍動伝搬速度評価部２１２は、このような拍動の伝搬速度の評価により、投与した薬剤の毒性や効果を評価する。
【０１００】
動き量重心評価部２１３は、観察領域内における動き量の重心の位置や軌跡を評価する。
【０１０１】
一般的に、拍動が伝搬すると、観察領域内の各部分の動きも変化するので、観察領域内の動き量の重心の位置も変化する。つまり、拍動の伝搬は、この動き量の重心の位置の軌跡により表すことができる。換言するに、投与した薬剤の毒性により拍動伝搬の様子（経路や速度等）が変化すると、動き量の重心の位置の変化の仕方にも影響を及ぼす。
【０１０２】
例えば、図４乃至図６を参照して説明したように、投薬前は１方向に直線的に伝搬していた拍動が、投薬後、回転するように伝搬したり、複数方向に伝搬したりする場合がある。例えば、投薬により不動領域が発生すると、拍動の伝搬が、その不動領域の周囲を回り込む（回転する）場合がある。また、不動領域にまでならなくても、領域間で各細胞の拍動周期に偏りが生じると、その偏りに応じて伝搬方向が変化する（回転する）場合がある。
【０１０３】
さらに、不動領域等において拍動伝搬が複数方向に分割される場合がある。また、心筋細胞では、一部の細胞がペースメークの役割を担い、その細胞の拍動を基準として他の細胞への拍動の伝搬が行われる。薬剤投与の影響により、このペースメークを行う細胞が他の細胞に代わることもある。場合によっては、そのペースメークを行う細胞の数が増減する場合もある。その場合、拍動伝搬経路が大幅に変化する。
【０１０４】
また、伝搬が途中で止まる場合もある。例えば、不動領域において拍動伝搬が途絶える場合もある。さらに、伝搬の速度が変化する場合もある。例えば、各細胞の拍動時間が延長することにより伝搬速度が変化する場合がある。
【０１０５】
これらのような伝搬の様子の変化により、同一領域に複数方向から互いに異なるタイミングで拍動が伝搬される場合がある。その場合、各細胞の拍動に乱れが生じ、局部的にリエントリが発生する場合がある（不整脈の要因となる場合がある）。
【０１０６】
これらのような拍動伝搬の変化により、動き量の重心の軌跡も変化する。そこで、動き量重心評価部２１３は、図１４Ａに示されるように、２次元カラーマップの全領域を、縦方向にＮ個横方向にＭ個の小領域に分割し、その小領域（m,n）毎に動き量v(m,n)を求める。動き量重心評価部２１３は、以下の式（１）および式（２）のように動きの重心の座標（Gx,Gy）を算出する。
【０１０７】
【数１】
0006436142.tif 000002
・・・（１）
【数２】
0006436142.tif 000003
・・・（２）
【０１０８】
各２次元カラーマップについて、このように動き量の重心の座標を求めると、動き量重心評価部２１３は、図１４Ｂに示されるように、各２次元カラーマップ（各時刻）の重心の位置を２次元マップ上にプロットし、その変化（軌跡）を描く。動き量重心評価部２１３は、このような重心の軌跡を、投薬前後で比較し、その軌跡の変化を評価する。もちろん、動き量重心評価部２１３は、投薬後の複数時刻における重心の軌跡を比較することもできる。動き量重心評価部２１３は、このような動き量の重心の軌跡の評価により、投与した薬剤の毒性や効果を評価する。
【０１０９】
なお、軌跡を評価する重心は複数であっても良い。また、重心の動き量（拍動の大きさ）も併せて評価するようにしてもよい。例えば、動き量重心評価部２１３が、動き量の重心を、ＸＹ座標で位置を表し、Ｚ座標で動き量を表す３次元マップ上にプロットするようにしてもよい。重心の動き量の算出方法は任意である。例えば、求められた重心の位置の動き量を重心の動き量としてもよいし、その重心の近傍の動き量の平均値を重心の動き量としてもよい。また、観察領域全体の動き量を用いて重心の動き量が算出されるようにしてもよい。
【０１１０】
相関ヒストグラム評価部２１４は、観察領域内の動きの分布（速度や方向等）を評価する。
【０１１１】
投薬前、正常な状態において、心筋細胞は、所定のリズムで拍動を繰り返す。したがって、観察領域内の動きの分布（速度や方向等）は略一定となる。投薬後、投与した薬剤の毒性により、上述したように拍動の伝搬の様子が変化すると、この動きの分布も変化することになる。そこで、相関ヒストグラム評価部２１４は、投薬前後で、この動きの速度や方向について分布（ヒストグラム）を求め、その分布の変化を評価することにより、投与した薬剤の毒性や効果を評価する。
【０１１２】
より具体的な例について説明する。例えば、相関ヒストグラム評価部２１４は、図１５に示されるように、隣接する小領域間の拍動の相関係数ｄを求める。この相関係数ｄは、図１５の中央に示されるように、拍動のタイミングのズレを示すパラメータであり、図１５の右側に示されるように、そのズレが大きいほど、値が大きくなる。つまり、相関係数ｄは、両少領域の拍動タイミングが半周期分ズレた状態が最も大きい。両少領域の拍動タイミングが一致する場合、相関係数ｄの値は０となる。
【０１１３】
相関ヒストグラム評価部２１４は、このような相関係数ｄを、図１６Ａに示されるように、処理対象の小領域の上下左右に隣接する小領域についてそれぞれ算出する（d0乃至d3）。相関ヒストグラム評価部２１４は、その相関係数ｄ（d0乃至d3）を用いて、以下の式（３）および式（４）のように、水平方向の動き量vxと垂直方向の動き量vyとを算出する。
【０１１４】
【数３】
0006436142.tif 000004
・・・（３）
【数４】
0006436142.tif 000005
・・・（４）
【０１１５】
相関ヒストグラム評価部２１４は、それらの動き量vxと動き量vyとから、図１６Ｂに示されるように、処理対象の小領域(m,n)の動き量v(m,n)と、その方向θ(m,n)を求める。相関ヒストグラム評価部２１４は、各小領域について、このように動き量およびその方向を求め、図１７に示されるような、動き量（速度）と方向のヒストグラム（度数分布）をそれぞれ生成する。
【０１１６】
図１７Ａは、薬剤投与前の、動きの速度と方向のヒストグラムを示し、図１７Ｂは、薬剤投与後の、動きの速度と方向のヒストグラムを示す。図１７Ａと図１７Ｂに示されるように、投薬前後で、これらの分布が異なる場合、薬剤投与による影響があると判定することができる。つまり、相関ヒストグラム評価部２１４は、投薬前と後とで、この動きの速度や方向について分布（ヒストグラム）を求め、その分布の変化を評価することにより、投与した薬剤の毒性や効果を評価する。
【０１１７】
不動領域評価部２１１乃至相関ヒストグラム評価部２１４は、それぞれ、得られた評価結果を評価結果データ生成部２１５に供給する。評価結果データ生成部２１５は、各評価結果を適宜まとめ、評価結果データとして、表示部２０５や出力部２０６（図１２）に供給する。
【０１１８】
なお、以上に説明した動き評価部２０４の構成は、一例である。動き評価部２０４は、任意の構成を有することができ、観察対象の動きに関するものであれば、任意の指標の評価を行うことができる。
【０１１９】
以上のように、薬剤評価装置１００は、培養心筋細胞１１０の拍動の伝搬の様子を、容易かつ非侵襲に観察し、評価対象（投与した薬剤による影響）を、容易かつ非侵襲に評価することができる。
【０１２０】
［評価処理の流れ］
次に、図１８のフローチャートを参照して、薬剤評価装置１００により実行される評価処理の流れの例を説明する。
【０１２１】
評価処理が開始されると、薬剤評価装置１００の撮像部１０１は、ステップＳ１０１において、観察対象である培養心筋細胞１１０を撮像する。ステップＳ１０２において、評価対象画像データ生成記録部１０２は、ステップＳ１０１の撮像により得られた画像信号１１１から評価対象画像データ１１２を生成する。
【０１２２】
ステップＳ１０３において、評価指標データ生成部１０３は、ステップＳ１０２において生成された評価対象画像データ１１２を用いて動き検出を行い、動き量絶対値を算出し、評価指標データ１１３を生成する。ステップＳ１０４において、評価部１０４は、ステップＳ１０３において生成された評価指標データ１１３を用いて２次元カラーマップを生成し、評価値１１４を算出する。
【０１２３】
ステップＳ１０５において、評価部１０４は、ステップＳ１０４において算出された評価値１１４を出力し、評価処理を終了する。
【０１２４】
［評価指標データ生成処理の流れ］
次に、図１８のステップＳ１０３において実行される評価指標データ生成処理の流れの例を、図１９のフローチャートを参照して説明する。
【０１２５】
評価指標データ生成処理が開始されると、評価指標データ生成部１０３の動き検出部１２１は、ステップＳ１２１において、評価対象の動きをブロック毎に検出し、動きベクトルを生成する。ステップＳ１２２において、動き量絶対値算出部１２２は、ステップＳ１２１において生成された各ブロックの動きベクトルの動き量絶対値を算出する。
【０１２６】
ステップＳ１２３において、動き量絶対値格納部１２３は、ステップＳ１２２において算出された動き量絶対値を記憶する。
【０１２７】
ステップＳ１２４において、動き検出部１２１は、予め定められた所定の期間（評価区間）分のデータを処理したか否かを判定する。所定の評価区間において、動き検出を行っていないフレーム画像が存在すると判定された場合、動き検出部１２１は、処理をステップＳ１２１に戻し、新たな処理対象フレーム画像に対して動き検出を繰り返す。
【０１２８】
また、ステップＳ１２４において、所定の評価区間において処理対象とする全てのフレーム画像において動き検出を行ったと判定された場合、評価指標データ生成処理を終了し、処理を図１８に戻し、ステップＳ１０４に処理を進める。
【０１２９】
［相関評価処理の流れ］
次に、図２０のフローチャートを参照して、図１８のステップＳ１０４において実行される影響評価処理の流れの例を説明する。
【０１３０】
影響評価処理が開始されると、動き量絶対値取得部２０１は、ステップＳ１４１において、動き量絶対値格納部１２３から動き量絶対値を取得する。
【０１３１】
ステップＳ１４２において、マッピング部２０２は、ステップＳ１４１において取得された動き量絶対値を平面上にマッピングし、２次元カラーマップを作成する。
【０１３２】
ステップＳ１４３において、経時変化解析部２０３は、ステップＳ１４２において作成された動き量絶対値の各２次元カラーマップにおいて、２次元カラーマップの経時変化を解析する。
【０１３３】
ステップＳ１４４において、動き評価部２０４は、ステップＳ１４３において解析された２次元カラーマップの時間的変化（各２次元カラーマップ間での動き）を評価する。つまり、動き評価部２０４は、薬剤投与の影響を評価する。動き評価部２０４は、その評価値１１４を表示部２０５に表示させたり、出力部２０６を介して薬剤評価装置１００の外部に出力したりする。
【０１３４】
ステップＳ１４４の処理が終了すると、動き評価部２０４は、影響評価処理を終了し、処理を図１８に戻す。
【０１３５】
［動き評価処理の流れ］
次に、図２１のフローチャートを参照して、図２０のステップＳ１４４において実行される動き評価処理の流れの例を説明する。
【０１３６】
動き評価処理が開始されると、ステップＳ１６１において、不動領域評価部２１１は、不動領域を評価する。ステップＳ１６２において、拍動伝搬速度評価部２１２は、拍動伝搬速度を評価する。ステップＳ１６３において、動き量重心評価部２１３は、動き量の重心を評価する。ステップＳ１６４において、相関ヒストグラム評価部２１４は、拍動伝搬の速度や方向をヒストグラムで評価する。ステップＳ１６５において、評価結果データ生成部２１５は、出力または表示用の評価結果データを生成する。
【０１３７】
ステップＳ１６５の処理を終了すると、評価結果データ生成部２１５は、動き評価処理を終了し、処理を図２０に戻す。
【０１３８】
以上のように、各種処理を行うことにより、薬剤評価装置１００は、観察対象を容易かつ非侵襲に観察することができ、薬剤投与の培養心筋細胞１１０への影響を、より容易かつ非侵襲に評価することができる。
【０１３９】
つまり、本技術の場合、特殊な培養皿や蛍光試薬が不要であるため、簡便、非侵襲、安価に細胞拍動挙動の変化を捉えることができ、薬剤毒性等を容易かつ正確に評価することができる。また自動化にも好適である。
【０１４０】
なお、薬剤の毒性には、一般的に、大別して、投薬後、数秒から数分程度の短期間で影響が表れる短期毒性と、投薬後、数時間から数日程度の長期間経過後に影響が表れる長期毒性とがある。蛍光試薬や電極を用いる場合、観察対象に影響を及ぼすことから長期毒性の観察には不向きな場合がある。これに対して、本技術の場合、観察対象を非侵襲に観察することができる。また、本技術の場合、長期毒性の観察を、短期毒性を観察する場合と同様の方法で容易に行うことができる。したがって、本技術は、短期毒性の観察だけでなく、長期毒性の観察にも好適である。
【０１４１】
また、本技術は、短期毒性の観察と長期毒性の観察とを互いに同様の方法で行うことができるので、投薬直後から例えば数日間等、長期間の観察を行うことができる。つまり、本技術は、毒性の経時変化の観察や評価を行うことも可能である。
【０１４２】
なお、観察対象である培養細胞が成長して密になると、蛍光試薬による染色が一般的に困難になるが、本技術の場合、観察対象を非侵襲に観察することができるので、培養細胞の成長度合いに関わらず、安定的に観察や評価を行うことができる。
【０１４３】
ところで、心筋細胞の拍動は、収縮と弛緩により構成される。一般に心筋の弛緩は、心電図でいうところのＴ波に対応しており、心筋細胞膜の再分極に対応している。このＴ波の延長はＱ波とＴ波間時間の延長として一般にＱＴ延長と呼ばれ、この症状が出る場合、不整脈の可能性が指摘される。例えば、培養心筋細胞に投与された薬剤によりカリウムチャネルへのイオンの出し入れが阻害されると、このようなＱＴ延長が発生する。例えば、ＤＬ−ソタロールは、カリウムチャネルを阻害することが知られている。つまり、培養心筋細胞にＤＬ−ソタロールを投与すると弛緩過程で働くカリウムチャネル機能の変化によって弛緩過程が変化する。
【０１４４】
しかしながら、実際には、ＱＴ延長が発生する場合であっても、例えば心筋細胞全体で略一様なＱＴ延長が生じるときは、細胞間で拍動の大きなズレが生じないので、不整脈とならない場合も有り得る。また、逆に、上述したようにギャップジャンクションが阻害されるなどすると、ＱＴ延長が生じなくても不整脈が生じる恐れもある。本技術の場合、容易かつ非侵襲に拍動の伝搬を観察することができるので、このようなＱＴ延長の発生の有無に関わらず、不整脈の発生を検出することができる。
【０１４５】
また、本技術の場合、観察領域は、例えば０．６mm平方程度と比較的狭い範囲でよく、少ない細胞数と少ない試薬で試験が可能である。また、一般的に市販されている高密度の培養プレート（１５３６穴プレート（１．７ｍｍ直径/1well）や３８４穴プレート（３．６ｍｍ直径/1well）によっても十分に評価可能であり、創薬における最初のスクリーニングにも好適である。なお、本技術の場合、観察範囲の広さに関わらず、同様の方法で観察が可能である。したがって観察範囲の変更にも容易に対応することができる。
【０１４６】
さらに、薬剤の毒性の評価方法は、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。
【０１４７】
本技術は、さらに、培養心筋細胞１１０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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
＜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。
【０１５０】
図２２において、パーソナルコンピュータ３００のCPU（Central Processing Unit）３０１は、ROM（Read Only Memory）３０２に記憶されているプログラム、または記憶部３１３からRAM（Random Access Memory）３０３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。RAM３０３にはまた、CPU３０１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。
【０１５１】
CPU３０１、ROM３０２、およびRAM３０３は、バス３０４を介して相互に接続されている。このバス３０４にはまた、入出力インタフェース３１０も接続されている。
【０１５２】
入出力インタフェース３１０には、キーボード、マウスなどよりなる入力部３１１、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３１２、ハードディスクなどより構成される記憶部３１３、モデムなどより構成される通信部３１４が接続されている。通信部３１４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。
【０１５３】
入出力インタフェース３１０にはまた、必要に応じてドライブ３１５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３２１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３１３にインストールされる。
【０１５４】
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。
【０１５５】
この記録媒体は、例えば、図２２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３２１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ROM３０２や、記憶部３１３に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）  観察対象の動きを観察領域の部分領域毎に検出する動き検出部と、
前記動き検出部により検出された各動きの動き量を算出する動き量算出部と、
前記動き量算出部により算出された各動き量の位置および大きさを表すマップを作成するマップ作成部と
を備える画像処理装置。
（２）  前記動き検出部は、前記観察対象の動画像の各フレームについて前記動きを検出し、
前記マップ作成部は、前記観察対象の動画像の各フレームについて前記マップを作成する
前記（１）に記載の画像処理装置。
（３）  前記マップ作成部により作成された各マップ間の動き量の分布を評価する動き評価部
をさらに備える前記（２）に記載の画像処理装置。
（４）  前記観察対象は心筋細胞である
前記（３）に記載の画像処理装置。
（５）  前記動き評価部は、前記拍動伝搬の方向、速度、回転、停止、およびそれらの経時変化の内、少なくともいずれか１つを評価する
前記（４）に記載の画像処理装置。
（６）  前記動き評価部は、投薬後の前記拍動伝搬の様子を評価する
前記（５）に記載の画像処理装置。
（７）  前記動き評価部は、拍動しない領域を評価する
前記（４）乃至（６）のいずれかに記載の画像処理装置。
（８）  前記動き評価部は、拍動伝搬速度の変化を評価する
前記（４）乃至（７）のいずれかに記載の画像処理装置。
（９）  前記動き評価部は、前記マップ毎の動き量の重心の軌跡を評価する
前記（４）乃至（８）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１０）  前記動き評価部は、前記拍動伝搬の速度および方向をヒストグラムにより評価する
前記（４）乃至（９）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１１）  前記動き評価部による評価の結果を表示する表示部をさらに備える
前記（３）乃至（１０）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１２）  前記動き評価部による評価の結果を出力する出力部をさらに備える
前記（３）乃至（１１）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１３）  前記マップの画像を表示する表示部をさらに備える
前記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１４）  前記マップのデータを出力する出力部をさらに備える
前記（１）乃至（１３）のいずれかに記載の画像処理装置。
（１５）  画像処理装置の画像処理方法であって、
動き検出部が、観察対象の動きを観察領域の部分領域毎に検出し、
動き量算出部が、検出された各動きの動き量を算出し、
マップ作成部が、算出された各動き量の位置および大きさを表すマップを作成する
画像処理方法。
（１６）  コンピュータを、
観察対象の動きを、観察領域の部分領域毎に検出する動き検出部、
検出された各動きの動き量を算出する動き量算出部、
算出された各動き量の位置および大きさを表すマップを作成するマップ作成部
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。
（１７）  コンピュータを、
観察対象の動きを、観察領域の部分領域毎に検出する動き検出部、
検出された各動きの動き量を算出する動き量算出部、
算出された各動き量の位置および大きさを表すマップを作成するマップ作成部
として機能させるためのプログラム。
【符号の説明】
【０１６１】
１００  薬剤評価装置，  １０１  撮像部，  １０２  評価対象画像データ生成記録部，  １０３  評価指標データ生成部，  １０４  評価部，  １２１  動き算出部，  １２２  動き量絶対値算出部，  １２３  動き量絶対値格納部，１４１  フレームメモリ，  １４２  動きベクトル算出部，  ２０１  動き量絶対値取得部，  ２０２  マッピング部，  ２０３  経時変化解析部，  ２０４  動き評価部，  ２０５  表示部，  ２０６  出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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