專利名稱：病理組織圖像分析設(shè)備、病理組織圖像分析方法和病理組織圖像分析程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種病理組織圖像分析系統(tǒng)，其支持通過分析生物組織圖像而執(zhí)行的病理組織圖像診斷。
背景技術(shù)：
已經(jīng)公開了通過對(duì)數(shù)字化病理組織圖像進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理來執(zhí)行對(duì)于診斷病理組織圖像有效的分析的有關(guān)圖像分析設(shè)備和系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)。例如，考慮這樣一種方法，該方法包括基于由細(xì)胞核區(qū)域圍繞的封閉區(qū)域來檢測病理組織圖像內(nèi)的腺管(duct)和由多個(gè)不同腺管構(gòu)成的腺管區(qū)域的模塊，以及基于在腺管區(qū)域的外圍的特定寬度內(nèi)的細(xì)胞核數(shù)目檢測腺管的模塊；并且通過評(píng)價(jià)由那些模塊檢測的腺管中包含的細(xì)胞核的核尺寸的均一性與核形狀以及極性的異常，執(zhí)行對(duì)病理組織圖像的分析。在病理組織圖像中，特別是在結(jié)腸活檢中觀察到的高分化腺癌包括許多蜿蜒的腺管并且其形狀的大部分決非基本上圓形的形狀。另外，其特征還在于為具有大量腫大空泡狀核。另外，腺管區(qū)域中細(xì)胞核的偽分層是顯著的。因而，細(xì)胞核的分層部分并未布置在基底側(cè)上，且是不規(guī)則分布的，并且這種趨勢明顯。因此，當(dāng)細(xì)胞核不是按有序方式布置時(shí)或者當(dāng)存在空泡狀細(xì)胞核時(shí)，不可能利用上述方法作為由細(xì)胞核區(qū)域圍繞的封閉區(qū)域來提取該區(qū)域。另外，同樣當(dāng)基于腺腔區(qū)域檢測腺管時(shí)，也不可能在腺腔區(qū)域不封閉時(shí)提取該區(qū)域。另外，當(dāng)形成腺管的多個(gè)細(xì)胞核被連接時(shí)，即使使用高倍放大圖像，也難以分別判別出每個(gè)細(xì)胞核。再者，空泡狀細(xì)胞核在圖像上被示為白色，使得空泡狀細(xì)胞核無法被識(shí)別為核。因此，不可能精確地評(píng)價(jià)腺管中包含的細(xì)胞核的尺寸的均一性與形狀以及極性的異常。作為其一種相關(guān)技術(shù)，公開了如下系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于NC比率(細(xì)胞中核的面積/ 細(xì)胞中細(xì)胞質(zhì)的面積)獲取病理圖像中包含的細(xì)胞核核細(xì)胞質(zhì)的分布信息，該NC比率以定量方式示出組織圖像中細(xì)胞質(zhì)占據(jù)細(xì)胞的面積相對(duì)于細(xì)胞中細(xì)胞核的面積的比例，并且該系統(tǒng)基于該信息確定癌部位的分布和癌的進(jìn)展程度(專利文獻(xiàn)1)。這種方法特別是在前列腺癌診斷中被認(rèn)為是有效的。另外，作為其一種相關(guān)技術(shù)，公開了如下方法，該方法基于亮度信息選擇腺腔，設(shè)定圖像中腺腔的輪廓，獲取在腺腔的等距離曲線上暗紫色的頻率分布，通過觀察峰位置將腺管與血管區(qū)分開來而來判別腺管，以及分析病理圖像中包含的同心狀結(jié)構(gòu)(特別是前列腺的結(jié)構(gòu))(專利文獻(xiàn)2)。再者，作為其一種相關(guān)技術(shù)，公開了如下方法，該方法通過使用圖像處理而提取細(xì)胞核的構(gòu)造信息，并且通過將它用作特征量搜索過去類似案例圖像(類似圖像搜索)從而使得有可能支持醫(yī)生的診斷(專利文獻(xiàn)幻。這種方法特別地被認(rèn)為在胃活檢診斷是有效的。為了提取細(xì)胞核的構(gòu)造信息，這種相關(guān)技術(shù)首先通過使用判別/分析方法根據(jù)用于分離細(xì)胞核區(qū)域的亮度分量來獲取閾值，并且通過略微偏移閾值而檢測細(xì)胞核構(gòu)造區(qū)域。隨后，這種相關(guān)技術(shù)提供類似搜索方法，該方法使用面積占有率作為細(xì)胞核構(gòu)造特征量，該面積占有率示出占據(jù)細(xì)胞質(zhì)的區(qū)域的細(xì)胞核構(gòu)造面積與細(xì)胞核構(gòu)造區(qū)域的平均面積之比。細(xì)胞核構(gòu)造區(qū)域示出腺管區(qū)域。專利文獻(xiàn)1 特開2004-286666號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開2005-352571號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 特開2009_擬90號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，專利文獻(xiàn)1中公開的相關(guān)技術(shù)是一種使用NC比率的診斷，并且它簡單地以綜合的方式比較圖像內(nèi)特定區(qū)域中包含的細(xì)胞核的面積和細(xì)胞質(zhì)的面積，但是不評(píng)價(jià)每個(gè)細(xì)胞核的排列。因而，基于NC比率可以被測量的癌細(xì)胞的特征僅僅限于核的腫大等。因此，NC比率的信息不足以用于評(píng)價(jià)腺管，使得評(píng)價(jià)無法精確地完成。另外，盡管專利文獻(xiàn)2中公開的相關(guān)技術(shù)可以被調(diào)適以適于判別腺管與血管，但是在評(píng)價(jià)腺管的形成時(shí)由于腺管厚度的原因，是通過超出等距離曲線上的腺管區(qū)域的邊界來進(jìn)行該評(píng)價(jià)的。再者，這是一種基于如下假設(shè)而采用的方法，即假設(shè)腺腔是封閉區(qū)域并且等距離線是封閉曲線。因此，它無法應(yīng)用到包括諸如實(shí)際腺管的突起結(jié)構(gòu)以及環(huán)狀和褶邊狀結(jié)構(gòu)的情形，且無法應(yīng)用到腺腔不是封閉區(qū)域的情形。再者，利用專利文獻(xiàn)3中公開的技術(shù)，在亮度分量的判別分析中，著色成暗藍(lán)色的高亮度的淋巴細(xì)胞被誤檢測為腺管區(qū)域。另外，利用專利文獻(xiàn)3中公開的技術(shù)，被蘇木精-伊紅著色劑(HE)著色成淺顏色的腺管區(qū)域中存在的杯狀細(xì)胞被作為背景區(qū)域處理。因而，腺管區(qū)域的檢測變得不精確。再者，用于表征腺管的量為比率，并且僅僅利用比率的原始統(tǒng)計(jì)不足以評(píng)價(jià)腺管。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種病理組織圖像分析設(shè)備、病理組織圖像分析方法以及病理組織圖像分析程序，其可以在通過執(zhí)行病理組織圖像分析進(jìn)行的病理診斷中有效地提高癌的鑒別精度。為了實(shí)現(xiàn)前述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的病理組織圖像分析設(shè)備是如下的病理組織圖像分析設(shè)備，其包括圖像分析主單元，該圖像分析主單元進(jìn)行對(duì)從外部輸入的生物組織圖像的分析，基于分析結(jié)果提取包含在生物組織圖像的組織區(qū)域中的腺管，以及從包含腺管的腺管區(qū)域提取特定異型程度的腺管，其中該圖像分析主單元特征在于包括腺管區(qū)域檢測模塊，其基于預(yù)設(shè)的腺管特征信息從組織區(qū)域檢測腺管區(qū)域，該預(yù)設(shè)的腺管特征信息示出組織區(qū)域中腺管的特征；細(xì)胞核提取模塊，其基于預(yù)設(shè)的色素基準(zhǔn)提取所檢測的腺管區(qū)域中包含的細(xì)胞核；以及腺管異型程度計(jì)算模塊，其基于所提取的細(xì)胞核相對(duì)于腺管中預(yù)設(shè)的基底區(qū)域的分布狀態(tài)計(jì)算腺管的異型程度。另外，根據(jù)本發(fā)明的病理組織圖像分析方法是如下的病理組織圖像分析方法，其對(duì)從外部輸入的生物組織圖像進(jìn)行分析，并且基于分析結(jié)果從包含在生物組織圖像的組織區(qū)域中的腺管提取特定異型程度的腺管，并且該方法特征在于包括基于預(yù)設(shè)的腺管特征信息從組織區(qū)域檢測腺管區(qū)域，該預(yù)設(shè)的腺管特征信息示出組織區(qū)域中腺管的特征；基于預(yù)設(shè)的色素基準(zhǔn)提取所檢測的腺管區(qū)域中包含的細(xì)胞核；以及基于所提取的細(xì)胞核相對(duì)于腺管中預(yù)設(shè)的基底區(qū)域的分布狀態(tài)計(jì)算腺管的異型程度。再者，根據(jù)本發(fā)明的病理組織圖像分析程序是如下的病理組織圖像分析程序，其用于對(duì)從外部輸入的生物組織圖像進(jìn)行分析，并且基于分析結(jié)果從包含在生物組織圖像的組織區(qū)域中的腺管提取特定異型程度的腺管，并且該程序特征在于致使預(yù)設(shè)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行腺管區(qū)域檢測功能，其基于預(yù)設(shè)的腺管特征信息從組織區(qū)域檢測腺管區(qū)域，該預(yù)設(shè)的腺管特征信息示出組織區(qū)域中腺管的特征；細(xì)胞核提取功能，其基于預(yù)設(shè)的色素基準(zhǔn)提取所檢測的腺管區(qū)域中包含的細(xì)胞核；以及腺管異型程度計(jì)算功能，其基于所提取的細(xì)胞核相對(duì)于腺管中預(yù)設(shè)的基底區(qū)域的分布狀態(tài)計(jì)算腺管的異型程度。本發(fā)明采用了如下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括通過提取/除去病理組織圖像中的基質(zhì)而檢測腺管區(qū)域的模塊以及評(píng)價(jià)通過腺管單元形成腺管的細(xì)胞核的排列分布的模塊，從而使得每個(gè)腺管的異型程度可以精確地被計(jì)算。這使得有可能在通過執(zhí)行病理組織圖像分析進(jìn)行病理診斷時(shí)以高精度鑒別出癌，以及有效地支持醫(yī)生所進(jìn)行的診斷。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的病理組織圖像分析設(shè)備的示例性實(shí)施例的示意性框圖；圖2為示出大腸活檢的示例的說明圖像，其為圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備的輸入圖像；圖3為一說明圖像，其為圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備的輸入圖像的部分放大圖像；圖4為流程圖，其示出圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備的整體動(dòng)作處理步驟；圖5示出說明圖像，其將管狀腺瘤的示例示為圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備的輸入圖像中包含的良性上皮腫瘤；圖6示出說明圖像，其將高分化腺癌的示例示為圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備的輸入圖像中包含的惡性上皮腫瘤；圖7為流程圖，其示出用于從圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備的輸入圖像中提取基質(zhì)候選區(qū)域的整體動(dòng)作處理步驟；圖8A為說明圖，其示出S形曲線的示例，該S形曲線在由圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備執(zhí)行的值增強(qiáng)處理中使用，圖8B為說明圖，其示出在值增強(qiáng)處理中使用的藍(lán)色的值的直方圖的示例，以及圖8C為說明圖，其示出其中圖8B中的值被增強(qiáng)的直方圖的示例；圖9為流程圖，其示出用于從圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備的輸入圖像中提取腺管候選區(qū)域的動(dòng)作處理步驟；
圖IOA為說明圖像，其示出圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備的輸入圖像中示出的構(gòu)成高分化腺癌(為惡性上皮腫瘤)的基質(zhì)和腺管的細(xì)胞核以及腺管的上皮細(xì)胞的檢測示例，以及圖IOB為說明圖像，其示出管狀腺瘤(為良性上皮腫瘤)的輸入圖像中構(gòu)成基質(zhì)和腺管的細(xì)胞核以及腺管的上皮細(xì)胞的檢測示例；圖11為流程圖，其示出用于由圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備進(jìn)行腺管形成評(píng)價(jià)和判定的動(dòng)作處理步驟；圖12A為說明圖示，其示意性地示出圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備的輸入圖像中包含的管狀腺管，以及圖12B為說明圖，其示意性地示出該輸入圖像中包含的線狀
腺管；圖13為流程圖，其示出由圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備進(jìn)行的用于評(píng)價(jià)線狀腺管中的細(xì)胞核分布的動(dòng)作處理步驟；圖14A為示出細(xì)線化區(qū)域的說明圖，在該細(xì)線化區(qū)域中線狀腺管利用圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備的細(xì)線來表示，圖14B為示出這樣的情形的說明圖，其中圖14A的細(xì)線化區(qū)域向右側(cè)偏移一個(gè)像素，圖14C為示出這樣的情形的說明圖，其中圖14A的細(xì)線化區(qū)域向下側(cè)偏移一個(gè)像素，以及圖14D為示出這樣的情形的說明圖，其中圖14A的細(xì)線化區(qū)域向右下側(cè)偏移一個(gè)像素；以及圖15為說明圖示，其示意性地示出圖1中公開的病理組織圖像分析設(shè)備的輸入圖像中包含的線狀腺管的基底區(qū)域。
具體實(shí)施例方式接著，將描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)內(nèi)容。如圖1所示，生物圖像分析設(shè)備(圖像分析主單元)100包括輸入模塊101，該輸入模塊獲取從外部輸入的生物圖像(病理組織圖像)；圖像色調(diào)調(diào)整模塊102，該圖像色調(diào)調(diào)整模塊基于預(yù)先設(shè)定的色素信息，調(diào)整經(jīng)由輸入模塊101發(fā)送的生物圖像中組織區(qū)域 (組織圖像區(qū)域)的顏色；以及組織區(qū)域提取模塊103，該組織區(qū)域提取模塊通過從生物圖像除去背景區(qū)域而提取其顏色由所述圖像色調(diào)調(diào)整模塊102調(diào)整的組織區(qū)域。另外，該生物圖像分析設(shè)備(下文中稱為"圖像分析設(shè)備")100包括基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104，該基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊基于由組織區(qū)域提取模塊103提取的組織區(qū)域中包含的基質(zhì)的紋理(texture)特征，提取基質(zhì)區(qū)域候選；腺管候選區(qū)域提取模塊105， 該腺管候選區(qū)域提取模塊基于示出預(yù)先設(shè)定的腺管特征的特征信息，提取腺管區(qū)域(由多個(gè)不同腺管構(gòu)成)的候選；以及基質(zhì)區(qū)域/腺管區(qū)域檢測模塊106，該基質(zhì)區(qū)域/腺管區(qū)域檢測模塊整理由基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104和腺管候選區(qū)域提取模塊105提取為候選區(qū)域的基質(zhì)候選區(qū)域和腺管候選區(qū)域，以及通過設(shè)定每個(gè)區(qū)域以使得基質(zhì)區(qū)域和腺管區(qū)域變?yōu)榕潘麉^(qū)域，來確定基質(zhì)區(qū)域和腺管區(qū)域。另外，圖像分析設(shè)備100被構(gòu)造為包括腺管內(nèi)細(xì)胞核檢測模塊107，該腺管內(nèi)細(xì)胞核檢測模塊通過從所確定的腺管區(qū)域提取預(yù)先設(shè)定的蘇木精信號(hào)來檢測細(xì)胞核；腺管形成評(píng)價(jià)模塊108，該腺管形成評(píng)價(jià)模塊通過腺管中核的分布來評(píng)價(jià)(計(jì)算)每個(gè)腺管的異型程度；以及輸出模塊109，其在預(yù)先設(shè)定的顯示器上輸出腺管形成評(píng)價(jià)模塊108的異型程度的評(píng)價(jià)結(jié)果。
圖像分析設(shè)備100為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且CPU (處理器)執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的程序的運(yùn)行處理，以實(shí)現(xiàn)提供到圖像分析設(shè)備(圖像分析主單元)100的每個(gè)模塊(圖1)的動(dòng)作。用于在軟件上構(gòu)造圖像分析裝置的每個(gè)模塊的程序被記錄在記錄介質(zhì)上，并且作為商業(yè)交易的目標(biāo)來處理。輸入模塊101具有臨時(shí)存儲(chǔ)從圖像分析設(shè)備100的外部輸入并且數(shù)字化的生物圖像(圖像數(shù)據(jù))的存儲(chǔ)器區(qū)域。示例性實(shí)施例的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)HE染料處理，其中每個(gè)細(xì)胞的核(細(xì)胞核)被染成藍(lán)紫色，并且細(xì)胞質(zhì)成分以及基質(zhì)成分被染成粉色。圖2示出了輸入到輸入模塊101的圖像數(shù)據(jù)的示例。此圖像數(shù)據(jù)示出通過HE染色被染色的大腸活檢圖像的示例。圖3示出圖2的區(qū)域的一部分的放大圖像。圖像色調(diào)調(diào)整模塊102具有色調(diào)調(diào)整功能，其基于預(yù)設(shè)的白色和蘇木精，調(diào)整從輸入模塊101輸入的生物圖像(圖像數(shù)據(jù))中的白色和蘇木精中的顏色信號(hào)。另外，圖像色調(diào)調(diào)整模塊102將經(jīng)過色調(diào)調(diào)整的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到組織區(qū)域提取模塊 103。組織區(qū)域提取模塊103基于飽和度和圖像數(shù)據(jù)中的值，執(zhí)行用于在從圖像色調(diào)調(diào)整模塊102發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)上除去接近白色的背景區(qū)域的處理(背景區(qū)域除去處理功能)。另外，通過執(zhí)行掩埋比預(yù)設(shè)的閾值面積小的白色孔的圖像處理，組織區(qū)域提取模塊103將組織區(qū)域提取為大塊組織。藉此，組織區(qū)域提取模塊103可以設(shè)定組織區(qū)域，該組織區(qū)域包含空泡狀核中白色的部分(例如，圖3中的區(qū)域302)，接近白色的杯狀細(xì)胞(例如，圖3中的區(qū)域303)，以及基質(zhì)中白色的部分?；|(zhì)候選提取模塊104從經(jīng)由組織區(qū)域提取模塊103發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)中提取圖像區(qū)域作為組織區(qū)域中的基質(zhì)候選區(qū)域，該圖像區(qū)域呈現(xiàn)如下紋理特征，其中為基質(zhì)特征的粉色、染成暗藍(lán)色的平坦小片淋巴細(xì)胞(例如，圖3中的區(qū)域301)、以及顏色褪色到白色的基質(zhì)包含在馬賽克圖案中。腺管候選區(qū)域提取模塊105提取蘇木精信號(hào)高并且被評(píng)估為細(xì)胞核的區(qū)域，為腺管上皮細(xì)胞的、被染成紫色的區(qū)(紫色區(qū)域)域，以及顏色接近白色且圓形程度高的被評(píng)估為杯狀細(xì)胞的區(qū)域。另外，腺管候選區(qū)域提取模塊105基于預(yù)先設(shè)定的色素信息執(zhí)行對(duì)這三個(gè)區(qū)域的評(píng)估判定，以提取(檢測)其中包含有組織區(qū)域中的腺管的腺管候選區(qū)域?，F(xiàn)在，將詳細(xì)地描述當(dāng)從生物圖像提取腺管候選區(qū)域時(shí)腺管候選區(qū)域提取模塊 105的動(dòng)作。首先，腺管候選區(qū)域提取模塊105基于生物圖像中的色相(hue)，提取紫色區(qū)域 (紫色區(qū)域)。此處注意，生物圖像中的紫色表示構(gòu)成腺管的上皮細(xì)胞。用于提取紫色的處理檢測在預(yù)設(shè)HSV值(色相(H)、飽和度( 和值(V))的色相H的顏色范圍內(nèi)的像素。另外，腺管候選區(qū)域提取模塊105從生物圖像提取類似白色、比預(yù)先設(shè)定的面積小并且圓形程度高于特定圓形程度的杯狀區(qū)域(gobletarea)(杯狀區(qū)域提取功能)。此處注意，腺管候選區(qū)域提取模塊105根據(jù)圓形程度(=(4 π X面積)/(周長X 周長))、通過橢圓近似形狀而獲取的平坦度(=(長軸-短軸)/長軸)、偏心率(=焦點(diǎn)之間距離/長軸)等等，來測量上述圓形程度。另外，腺管候選區(qū)域提取模塊105將在步驟S901和步驟S902中提取的區(qū)域的并集(union)設(shè)定為腺管上皮候選區(qū)域(印itheliarea)。此處注意，腺管上皮候選區(qū)域(印itheliarea)被設(shè)定為下述表達(dá)式1中示出的紫色區(qū)域(purplearea)和杯狀區(qū)域(gobletarea)的并集。[表達(dá)式1]epitheliarea = purplearea U gobletarea另外，腺管候選區(qū)域提取模塊105具有細(xì)胞核區(qū)域提取功能，其從生物圖像提取被蘇木精染成藍(lán)紫色的區(qū)域作為細(xì)胞核區(qū)域(nucleiarea)。在提取細(xì)胞核區(qū)域時(shí)，腺管候選區(qū)域提取模塊105在蘇木精信號(hào)的灰階圖像上應(yīng)用高斯濾波器，基于預(yù)先設(shè)定的閾值將其變換為二值圖像，選擇尺寸對(duì)應(yīng)于細(xì)胞核的集群， 并且執(zhí)行用于掩埋比特定值的孔圖像小的孔的處理以提取細(xì)胞核區(qū)域。用于掩埋小孔的處理通過掩埋空泡狀細(xì)胞核而將它們除去，藉此使得有可能容易地指定將被提取的腺管候選區(qū)域。另外，腺管候選區(qū)域提取模塊105將所提取的區(qū)域的并集設(shè)定為腺管候選區(qū)域 (ductarea)。也就是說，如下述表達(dá)式2所示，腺管候選區(qū)域提取模塊105將腺管候選區(qū)域 (ductarea)檢測為腺管上皮細(xì)胞候選區(qū)域(印itheliarea)和細(xì)胞核區(qū)域(nucleiarea)的并集。[表達(dá)式2]ductarea = epitheliarea U nucleiarea腺管由以下各項(xiàng)構(gòu)成形成腺管的細(xì)胞核、染成紫色的上皮細(xì)胞以及存在于上皮細(xì)胞中的杯狀細(xì)胞。另外，腺管候選區(qū)域提取模塊105掩埋由所設(shè)定的腺管候選區(qū)域(ductarea)圍繞的面積小的孔，并且通過包含其中孔被掩埋的上皮細(xì)胞區(qū)域(印itheliarea)而更新腺管候選區(qū)域(ductarea)。另外，在上面的解釋中使用的閾值和特定寬度可以是基于腺管圖像數(shù)據(jù)預(yù)先計(jì)算的值。再者，此閾值可以是通過使用學(xué)習(xí)算法、判別/分析方法等預(yù)先計(jì)算的值?；|(zhì)區(qū)域/腺管區(qū)域檢測模塊106具有候選區(qū)域比較功能，其整理和比較由基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104和腺管候選區(qū)域提取模塊105提取作為候選區(qū)域的基質(zhì)候選區(qū)域和腺管候選區(qū)域；以及基質(zhì)/腺管區(qū)域設(shè)定功能，其確定每個(gè)區(qū)域以使得基質(zhì)區(qū)域和腺管區(qū)域是排它的，以及將與由組織區(qū)域提取模塊103提取的組織區(qū)域重疊的區(qū)域提取為基質(zhì)區(qū)域和腺管區(qū)域。腺管內(nèi)細(xì)胞核檢測模塊107具有細(xì)胞核檢測功能，其通過提取由基質(zhì)區(qū)域/腺管區(qū)域檢測模塊106設(shè)定的腺管區(qū)域與高蘇木精信號(hào)的區(qū)域彼此重疊的區(qū)域，來檢測腺管內(nèi)細(xì)胞核。在此示例性實(shí)施例中，其中蘇木精信號(hào)介于細(xì)胞核提取功能中給定閾值之間的區(qū)域被當(dāng)作細(xì)胞核區(qū)域(nucleiarea)。另外，如下述表達(dá)式3所示，不是腺管細(xì)胞核區(qū)域的上皮細(xì)胞區(qū)域 (epitheliarea)被腺管內(nèi)細(xì)胞核檢測模塊107檢測為腺管區(qū)域和不是細(xì)胞核區(qū)域的區(qū)域的積集。[表達(dá)式3]epitheliarea = ductarea Π nucIeiarea此處注意，圖IOA和圖IOB分別示出檢測作為惡性上皮腫瘤的高分化腺癌的以及作為為良性上皮腫瘤的管狀腺瘤的圖像中構(gòu)成基質(zhì)和腺管的細(xì)胞核以及腺管上皮細(xì)胞的示例。腺管形成評(píng)價(jià)模塊108通過進(jìn)行下述評(píng)價(jià)來計(jì)算腺管的異型程度該評(píng)價(jià)涉及所檢測的腺管內(nèi)細(xì)胞核是基于預(yù)設(shè)的基底區(qū)域的位置不規(guī)則分布還是分布并排列在基底區(qū)域側(cè)上。例如，當(dāng)所計(jì)算的異型程度低于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)異型程度時(shí)，可以將其判定為正常的腺管或良性癌。當(dāng)異型程度更高時(shí)，則可以判定為惡性癌。腺管形成評(píng)價(jià)模塊108評(píng)價(jià)腺管內(nèi)細(xì)胞核是不規(guī)則分布還是排列并分布在預(yù)先設(shè)定的基底側(cè)(基底區(qū)域)。藉此，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108評(píng)價(jià)腺管中細(xì)胞核的分布狀態(tài) (排列狀態(tài))的規(guī)則性(細(xì)胞核分布評(píng)價(jià)功能)。這里，將詳細(xì)描述評(píng)價(jià)腺管中細(xì)胞核分布狀態(tài)(排列狀態(tài))的規(guī)則性的功能(細(xì)胞核分布評(píng)價(jià)功能)。腺管形成評(píng)價(jià)模塊108提取被基質(zhì)區(qū)域/腺管區(qū)域檢測模塊106檢測為單獨(dú)集群的生物圖像中的每個(gè)腺管，并且標(biāo)記每個(gè)腺管(腺管標(biāo)記處理功能)。另外，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108基于各個(gè)下述條件1-3，按照每個(gè)腺管來執(zhí)行閾值判定處理(1-3)(腺管閾值判定功能)。首先，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108判定每個(gè)腺管中細(xì)胞核的集群數(shù)目是否大于預(yù)先設(shè)定的特定值(條件1 稱為"集群判定閾值")(閾值判定處理1)。例如，細(xì)胞核以有序方式排列在組織區(qū)域中的管狀腺瘤中，使得細(xì)胞核區(qū)域以接連方式(連續(xù)地)被檢測。因而存在這樣的趨勢所設(shè)定的細(xì)胞核的集群數(shù)目小于集群判定閾值。同時(shí)，對(duì)于高分化腺癌的情形，細(xì)胞核的排列是無序的。因而，即使在單個(gè)細(xì)胞核的情形下，空泡狀細(xì)胞核并非以接連方式被檢測。因此，檢測到所設(shè)定的細(xì)胞核的更多數(shù)目的集群。另外，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108判定腺管的面積相對(duì)于細(xì)胞核的面積之和的比例 (細(xì)胞核的面積之和/腺管的面積)是否大于預(yù)先設(shè)定的特定值(條件2 稱為"腺管區(qū)域判定閾值")(閾值判定處理2)。此處注意，管狀腺瘤的細(xì)胞核的面積從基底側(cè)約為上皮細(xì)胞的1/2，從而使得認(rèn)為核相對(duì)于腺管的面積比率不這么大地超過1/2。另外，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108判定細(xì)胞核的平均面積，即細(xì)胞核的數(shù)目相對(duì)于細(xì)胞核的面積之和的比例(細(xì)胞核的面積之和/細(xì)胞核的數(shù)目)是否大于預(yù)先設(shè)定的特定值 (條件3 稱為“細(xì)胞核平均面積判定閾值")(閾值判定處理3)。此處注意，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108可以評(píng)價(jià)細(xì)胞核的尺寸，這是因?yàn)楦叻只侔┑募?xì)胞核通常是腫大的。另外，正常的腺管的細(xì)胞核的面積小，從而使得通過基于條件(條件幻的判定，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108可以更精確地區(qū)別正常的腺管(管狀腺瘤)與高分化腺癌。
再者，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108具有腺管形狀判定功能，其判定腺管的形狀是管狀形狀還是線狀形狀。此處注意，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108具有縮退(degeneration)處理功能，其對(duì)預(yù)先二值化的圖像數(shù)據(jù)中的每個(gè)腺管執(zhí)行縮退處理(縮退圖像處理)，從而判定腺管的形狀。圖12A以示意性方式示出管狀腺管，并且圖12B以示意性方式示出線狀腺管。利用縮退圖像處理，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108執(zhí)行用于掩埋圖像中腺管中的孔(例如，圖12A的1203)的圖像處理。此處注意，圖12A中的區(qū)域1201例如為通過縮退圖像處理除去的區(qū)域，并且圖12A 中的1202示出即使在縮退處理之后仍保留的區(qū)域。另外，當(dāng)在對(duì)腺管的區(qū)域執(zhí)行縮退圖像處理后保留的區(qū)域(圖12A中的1202)的面積比率等于或大于預(yù)先設(shè)定的特定值時(shí)，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108判定腺管的形狀為管狀形狀(管狀腺管判定功能)。腺管形成評(píng)價(jià)模塊108具有管狀腺管細(xì)胞核分布判定功能，該功能關(guān)于被判定為管狀形狀的腺管(管狀腺管)，評(píng)價(jià)腺管中的細(xì)胞核排列的分布。腺管形成評(píng)價(jià)模塊108將通過執(zhí)行縮退圖像處理而除去的區(qū)域(例如，圖12A中的1201)當(dāng)作管狀腺管的基底區(qū)域，并且計(jì)算在基底區(qū)域側(cè)上細(xì)胞核的占據(jù)面積比率。另外，當(dāng)細(xì)胞核的占據(jù)面積比率小于預(yù)先設(shè)定的特定值時(shí)，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108 判定細(xì)胞核并未分布(排列)在基底區(qū)域側(cè)上。這種情況下，輸出模塊109將腺管作為異型腺管輸出。再者，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108關(guān)于未被腺管形狀判定功能判定為管狀腺管的腺管，即關(guān)于被判定為線狀腺管的腺管，評(píng)價(jià)和判定線狀腺管中的細(xì)胞核的分布狀態(tài)(排列) (線狀腺管細(xì)胞核分布判定功能)。這里，將詳細(xì)描述用于評(píng)價(jià)線狀腺管中的細(xì)胞核排列的線狀腺管細(xì)胞核分布判定功能的內(nèi)容。腺管形成評(píng)價(jià)模塊108對(duì)輸入圖像中被判定為線狀的腺管(線狀腺管)執(zhí)行細(xì)線化處理(細(xì)線化處理功能)以生成細(xì)線化圖像。細(xì)線化圖像為例如如圖14A所示的細(xì)線化線狀腺管的圖像，并且它由細(xì)線化區(qū)域 (=1)和背景區(qū)域(=0)的像素構(gòu)成。這樣定義以使得細(xì)線化圖像的細(xì)線化區(qū)域被設(shè)定在沿著線狀腺管的縱向方向?qū)⒕€狀腺管的寬度一分為二的位置。隨后，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108執(zhí)行用于將細(xì)線化圖像中每個(gè)像素(圖14A)向周圍八個(gè)方向(豎直地、橫向地、偏斜地)偏移一個(gè)像素的處理。這里，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108由細(xì)線化圖像中的像素，來計(jì)算偏移像素(其像素位與原始像素位不重疊)的數(shù)目，并且確定不重疊像素的數(shù)目變?yōu)樽畲蟮姆较?偏移方向確定功能)。具體地，圖14B例如示出當(dāng)細(xì)線化圖像向右偏移一個(gè)像素時(shí)，細(xì)線化圖像的細(xì)線化區(qū)域(1)并未重疊的像素(灰色區(qū)域)。另外，圖14C示出當(dāng)細(xì)線化圖像向下側(cè)偏移一個(gè)像素時(shí)，原始細(xì)線化圖像的細(xì)線化區(qū)域(1)并未重疊的像素(灰色區(qū)域)，以及圖14D示出當(dāng)細(xì)線化圖像向右下側(cè)偏移一個(gè)像素時(shí)，原始細(xì)線化圖像的細(xì)線化區(qū)域(1)并未重疊的像素(灰色區(qū)域)。這種情況下，圖14D為這樣的情形，其中不重疊像素的數(shù)目變?yōu)樽畲?。因而，不重疊像素的數(shù)目變?yōu)樽畲蟮姆较虮淮_定為"右下"方向。腺管形成評(píng)價(jià)模塊108在腺管厚度的范圍內(nèi)在所計(jì)算的方向上偏移細(xì)線化區(qū)域， 并且提取所偏移的像素作為偏移/提取的像素(偏移像素提取處理)。這種處理在線狀腺管的一個(gè)縱向方向上對(duì)輪廓連續(xù)地執(zhí)行，并且獲取偏移/提取的像素和腺管區(qū)域的并集(基底區(qū)域設(shè)定功能)。藉此，從細(xì)線化區(qū)域被預(yù)先設(shè)定的位置到線狀腺管的輪廓的區(qū)域，S卩，當(dāng)線狀腺管的縱向方向被當(dāng)作豎直時(shí)，線狀腺管中的豎直半分區(qū)域可以被提取作為基底區(qū)域。此處所提取的基底區(qū)域?yàn)榫€狀腺管的豎直(縱向)半分區(qū)域，例如如圖15的陰影區(qū)域1501所示。腺管形成評(píng)價(jià)模塊108計(jì)算腺管的所提取的豎直半分區(qū)域(基底區(qū)域)中細(xì)胞核的占據(jù)面積比率。當(dāng)所計(jì)算的占據(jù)面積比率在預(yù)先設(shè)定的特定值范圍內(nèi)時(shí)，S卩，當(dāng)判定細(xì)胞核并未不均勻地分布在腺管的一個(gè)豎直半分區(qū)域中時(shí)，輸出模塊109將腺管作為異型腺管輸出。輸出模塊109具有輸出顯示功能，其將由腺管形成評(píng)價(jià)模塊108計(jì)算的腺管的異型程度作為計(jì)算結(jié)果在預(yù)先設(shè)定的顯示器上輸出。輸出模塊109通過輸出顯示功能將由圖像分析設(shè)備100的任意模塊計(jì)算的結(jié)果以及其處理結(jié)果輸出在顯示器上。接著，將描述示例性實(shí)施例的全體動(dòng)作的概述。首先，基質(zhì)區(qū)域/腺管區(qū)域檢測模塊106基于預(yù)先設(shè)定的腺管特征信息從圖像測腺管區(qū)域，該腺管特征信息示出組織區(qū)域中的腺管的特征(腺管區(qū)域檢測步驟)。腺管內(nèi)細(xì)胞核檢測模塊107基于預(yù)先設(shè)定的色素基準(zhǔn)提取在所檢測的腺管區(qū)域中包含的細(xì)胞核(細(xì)胞核提取步驟)，以及腺管形成評(píng)價(jià)模塊108基于每個(gè)腺管中所提取的細(xì)胞核相對(duì)于預(yù)先設(shè)定的基底區(qū)域的分布狀態(tài)，計(jì)算腺管的異型程度(腺管異型程度計(jì)算步驟)。此處注意，腺管區(qū)域檢測步驟、細(xì)胞核提取步驟和腺管異型程度計(jì)算步驟的執(zhí)行內(nèi)容可以置于程序中以使其由計(jì)算機(jī)執(zhí)行。接著，將通過參考圖4的流程圖詳細(xì)地描述示例性實(shí)施例的動(dòng)作。首先，圖像色調(diào)調(diào)整模塊102將生物圖像中的白色和蘇木精調(diào)整為預(yù)先設(shè)定的顏色(色調(diào))(步驟S401 色調(diào)調(diào)整步驟)。此處注意，白色的色相值范圍和藍(lán)紫色的色相值范圍被預(yù)先設(shè)定，并且色相被偏移以將顏色調(diào)整所設(shè)定的范圍。隨后，組織區(qū)域提取模塊103通過在經(jīng)過由圖像色調(diào)調(diào)整模塊102執(zhí)行的色調(diào)調(diào)整處理的生物圖像中除去接近白色的背景區(qū)域，提取生物圖像中的組織區(qū)域(組織區(qū)域提取處理)(步驟S402 組織區(qū)域提取步驟)。在組織區(qū)域提取處理中，組織區(qū)域提取模塊103基于飽和度和預(yù)先設(shè)定的值對(duì)類似于白色的顏色執(zhí)行閾值處理，從而執(zhí)行用于掩埋生物圖像中尺寸等于或小于給定區(qū)域尺寸的孔的處理。另外，組織區(qū)域提取模塊103提取等于或大于預(yù)先設(shè)定的特定區(qū)域尺寸的大組織區(qū)域作為評(píng)價(jià)目標(biāo)組織區(qū)域，從而除去小片組織和噪聲。隨后，基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104檢測生物圖像(從其提取組織區(qū)域)中不是腺管區(qū)域的區(qū)域(基質(zhì)區(qū)域)作為基質(zhì)候選區(qū)域(步驟S403 基質(zhì)候選區(qū)域檢測步驟)?，F(xiàn)在，基于下文示出的子步驟(步驟S701-705 圖7)，通過參考圖7的流程圖詳細(xì)描述由基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104執(zhí)行的用于從生物圖像(諸如病理組織圖像數(shù)據(jù))提取基質(zhì)候選區(qū)域的動(dòng)作(基質(zhì)候選區(qū)域檢測步驟)。首先，基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104基于色相從生物圖像提取粉色區(qū)域 (pinkarea)。另外，基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104對(duì)生物圖像的每個(gè)像素上執(zhí)行顏色處理，并且檢測被伊紅染成粉色的像素(步驟S701)。用于提取粉色區(qū)域的顏色處理(粉色區(qū)域提取處理)檢測在預(yù)先設(shè)定的HSV值的色相H的顏色范圍中的像素作為由伊紅染色的顏色。盡管此示例性實(shí)施例利用基于HSV值的顏色范圍作為由伊紅染色的顏色，但是也有可能利用RGB(紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B))值或CMY(青、品紅、黃)值。隨后，基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104從生物圖像提取小于預(yù)先設(shè)定的面積的、高暗藍(lán)色蘇木精信號(hào)的淋巴細(xì)胞區(qū)域(lympharea)(步驟S702)。蘇木精對(duì)細(xì)胞核染色，并且也很好地對(duì)淋巴細(xì)胞染色。另外，被蘇木精染色的淋巴細(xì)胞的顏色為暗藍(lán)色，其值高于細(xì)胞核被染成的顏色藍(lán)紫色的值。因而，基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104增強(qiáng)藍(lán)色的值(值增強(qiáng)處理)，并且計(jì)算蘇木精信號(hào)以用于區(qū)別淋巴細(xì)胞和細(xì)胞核。在值增強(qiáng)處理中，基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104通過使用S形曲線(圖8A)將藍(lán)色的值的直方圖(圖8B)變換為值被增強(qiáng)的直方圖(圖8C)，例如從而將它計(jì)算為蘇木精信號(hào)。通過由基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104來變換到蘇木精信號(hào)并且執(zhí)行閾值處理，可以提高基于顏色的細(xì)胞核和淋巴細(xì)胞的區(qū)別精度。隨后，基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104將在步驟S701和步驟S702中提取的區(qū)域的并集設(shè)定為基質(zhì)候選區(qū)域(步驟S703)。如下述表達(dá)式4所示，基質(zhì)候選區(qū)域(stromaarea)被設(shè)定為粉色區(qū)域(pinkarea) 和淋巴細(xì)胞區(qū)域(lympharea)的并集。[表達(dá)式4]stromaarea = pinkarea U lympharea作為基質(zhì)區(qū)域的紋理特征，伊紅染色的粉色、被染色的淋巴細(xì)胞的暗藍(lán)色以及白色(褪色的顏色)排列在馬賽克圖案中。隨后，基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104執(zhí)行用于掩埋小于預(yù)先設(shè)定的面積的孔的圖像處理(所述孔類似白色并且被步驟S703中設(shè)定的基質(zhì)候選區(qū)域圍繞)從而更新預(yù)先設(shè)定的基質(zhì)候選區(qū)域(步驟S704 基質(zhì)候選區(qū)域更新設(shè)定)。隨后，基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104執(zhí)行對(duì)更新設(shè)定的基質(zhì)區(qū)域的擴(kuò)展/縮退處理， 以更新基質(zhì)候選區(qū)域(步驟S705)。隨后，腺管候選區(qū)域提取模塊105檢測生物圖像的腺管候選區(qū)域(步驟S404)。這里，將通過參考圖9中示出的子步驟(步驟S901_S9(^)的流程圖來描述用于從生物圖像提取腺管候選區(qū)域的動(dòng)作。首先，腺管候選區(qū)域提取模塊105基于生物圖像的色相提取紫色區(qū)域 (purp learea)(步驟 S901)。隨后，腺管候選區(qū)域提取模塊105從生物圖像提取杯狀區(qū)域(gobletarea)，該杯狀區(qū)域接近白色，小于預(yù)先設(shè)定的區(qū)域，并且圓形程度更高(步驟S902 杯狀區(qū)域提取步
驟)ο隨后，腺管候選區(qū)域提取模塊105將在步驟S901和步驟S902中提取的區(qū)域的并集設(shè)定為腺管上皮細(xì)胞候選區(qū)域(印itheliarea)(步驟S903)。隨后，腺管候選區(qū)域提取模塊105從生物圖像將被蘇木精染成藍(lán)紫色的區(qū)域提取為細(xì)胞核區(qū)域(nucleiarea)(步驟S904 細(xì)胞核區(qū)域提取步驟)。隨后，腺管候選區(qū)域提取模塊105將在步驟S903和步驟S904中提取的區(qū)域的并集設(shè)定為腺管候選區(qū)域(ductarea)(步驟S905)。接著，腺管候選區(qū)域提取模塊105掩埋在步驟905中設(shè)定的腺管候選區(qū)域(ductarea)所圍繞的小面積孔，并且通過將被掩埋的孔包括在上皮細(xì)胞區(qū)域 (epitheliarea)中來更新和設(shè)定腺管候選區(qū)域(ductarea)(步驟S906)。在此示例性實(shí)施例中，步驟S403和步驟S404的處理順序可以任意地確定。隨后，基質(zhì)區(qū)域/腺管區(qū)域檢測模塊106以如下方式檢測基質(zhì)區(qū)域(Stromaarea) 和腺管區(qū)域(ductarea)，該方式使得通過添加由組織區(qū)域提取模塊103提取的組織區(qū)域， 分別由基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊104和腺管候選提取模塊105檢測的基質(zhì)候選區(qū)域和腺管候選區(qū)域相對(duì)于彼此為排它的集合(步驟S405)。如下述表達(dá)式5所示，腺管區(qū)域(ductarea)被檢測為組織區(qū)域、腺管候選區(qū)域和不是基質(zhì)候選區(qū)域的區(qū)域的積集。[表達(dá)式5]ductarea = ductarea Π (—ι stromaarea) Π tissuearea)另外，如下述表達(dá)式6所示，基質(zhì)區(qū)域(stromaarea)被檢測為基質(zhì)候選區(qū)域和組織區(qū)域的積集。[表達(dá)式6]stromaarea = stromaarea Π tissuearea隨后，腺管內(nèi)細(xì)胞核檢測模塊107提取由基質(zhì)區(qū)域/腺管區(qū)域檢測模塊106檢測的腺管區(qū)域的細(xì)胞核(步驟S406)。隨后，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108評(píng)價(jià)腺管內(nèi)細(xì)胞核分布是不規(guī)則的還是排列在基底區(qū)域側(cè)上(步驟S407)。腺管中細(xì)胞核的分布狀態(tài)(排列狀態(tài))的規(guī)則性被評(píng)價(jià)(細(xì)胞核分布評(píng)價(jià)步驟)。這里，通過參考圖11的流程圖描述用于評(píng)價(jià)腺管中細(xì)胞核分布的動(dòng)作(由腺管形成評(píng)價(jià)模塊108執(zhí)行的細(xì)胞核分布評(píng)價(jià)步驟)。首先，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108提取由基質(zhì)區(qū)域/腺管區(qū)域檢測模塊106檢測的生物圖像中的每個(gè)腺管作為單獨(dú)集群，并且標(biāo)記每個(gè)腺管(步驟SllOl 腺管標(biāo)記處理步驟)。隨后，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108按照每個(gè)腺管基于各個(gè)下述條件1-3執(zhí)行閾值判定處理(1-3)(步驟S1102 腺管閾值判定功能)。
首先，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108判定每個(gè)腺管中細(xì)胞核的集群數(shù)目是否大于預(yù)先設(shè)定的特定值(條件1 稱為"集群判定閾值")(閾值判定處理1)。例如，細(xì)胞核在管狀腺瘤中以有序方式排列，從而使得細(xì)胞核區(qū)域以接連方式(連續(xù)地)被檢測。因此，細(xì)胞核的所設(shè)定的集群數(shù)目趨于小于集群判定閾值。同時(shí)，在高分化腺癌的情形下，細(xì)胞核的排列是無序的。因而，即使在單個(gè)細(xì)胞核的情形下，空泡狀細(xì)胞核也不是以接連方式被檢測。因此，檢測到更多數(shù)目的所設(shè)定的細(xì)胞核的集群。另外，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108判定腺管的面積相對(duì)于細(xì)胞核的面積之和的比例 (細(xì)胞核的面積之和/腺管的面積)是否大于預(yù)先設(shè)定的特定值(條件2 稱為"腺管區(qū)域判定閾值")(閾值判定處理2)。此處注意，管狀腺瘤的細(xì)胞核的面積從基底側(cè)約為上皮細(xì)胞的1/2，從而使得認(rèn)為核相對(duì)于腺管的面積比率不這么大地超過1/2。另外，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108判定細(xì)胞核的平均面積，即細(xì)胞核的數(shù)目相對(duì)于細(xì)胞核的面積之和的比例(細(xì)胞核的面積之和/細(xì)胞核的數(shù)目)，是否大于預(yù)先設(shè)定的特定值 (條件3 稱為“細(xì)胞核平均面積判定閾值")(閾值判定處理3)。此處注意，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108可以評(píng)價(jià)細(xì)胞核的尺寸，這是因?yàn)楦叻只侔┑募?xì)胞核通常是腫大的。另外，正常的腺管的細(xì)胞核的面積小，從而使得腺管形成評(píng)價(jià)模塊108可以通過基于條件(條件幻進(jìn)行判定，而更精確地區(qū)別正常的腺管(管狀腺瘤)和高分化腺癌。隨后，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108判定腺管的形狀是管狀形狀還是線狀形狀(步驟 S1103:腺管形狀判定步驟)。此處注意，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108對(duì)表示為二值圖像的每個(gè)腺管上執(zhí)行縮退圖像處理從而判定腺管的形狀。圖12A示出管狀腺管，并且圖12B以示意性方式示出線狀腺管。利用縮退圖像處理，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108執(zhí)行用于掩埋圖像中腺管中的孔的圖像處理(例如，圖12A的1203)。此處注意，圖12A中1201的區(qū)域例如為通過縮退圖像處理而除去的區(qū)域，并且圖 12A中的1202示出即使在縮退圖像處理之后仍保留的區(qū)域。另外，當(dāng)在對(duì)腺管的區(qū)域執(zhí)行縮退圖像處理之后保留的區(qū)域(圖12A中的1202) 的面積比率等于或大于預(yù)先設(shè)定的特定值時(shí)，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108判定腺管的形狀為管狀形狀(管狀腺管判定步驟)。當(dāng)判定腺管的形狀為管狀形狀時(shí)，該處理前進(jìn)到步驟S1104。當(dāng)判定腺管的形狀為線狀形狀時(shí)，該處理前進(jìn)到步驟S1105。隨后，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108執(zhí)行核分布狀態(tài)判定功能，以用于關(guān)于在步驟S1103 中被判定為管狀腺管的腺管，評(píng)價(jià)腺管細(xì)胞核排列的分布(步驟S1104 管狀腺管細(xì)胞核分布判定功能)。腺管形成評(píng)價(jià)模塊108將步驟S1102中通過執(zhí)行縮退圖像處理除去的區(qū)域(例如，圖12A中的1201)當(dāng)作管狀腺管的基底區(qū)域，并且計(jì)算在基底區(qū)域側(cè)上細(xì)胞核的占據(jù)面積比率。這里，當(dāng)細(xì)胞核的占據(jù)面積比率小于預(yù)先設(shè)定的特定值時(shí)，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108判定細(xì)胞核并未分布(排列)在基底區(qū)域側(cè)上，并且將腺管作為異型腺管輸出。同時(shí)，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108關(guān)于在步驟Sl 103 (腺管形狀判定步驟)中被判定為管狀腺管的腺管，即，關(guān)于判定為線狀腺管的腺管，評(píng)價(jià)和判定線狀腺管中的細(xì)胞核的分布狀態(tài)(排列)(步驟Sl 105 線狀腺管細(xì)胞核分布判定步驟)。這里，將通過參考圖13的流程圖描述用于評(píng)價(jià)線狀腺管中的細(xì)胞核排列的動(dòng)作 (線狀腺管細(xì)胞核分布判定步驟)。首先，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108執(zhí)行用于細(xì)線化輸入圖像中判定為線狀腺管的腺管 (線狀腺管)的處理(步驟S1301 細(xì)線化處理步驟)以生成細(xì)線化圖像。例如，細(xì)線化圖像為如圖14A所示的細(xì)線化線狀腺管的圖像，并且它用細(xì)線化區(qū)域(=1)和背景區(qū)域(=0)的像素構(gòu)成。這樣定義以使得細(xì)線化圖像的細(xì)線化區(qū)域被設(shè)定在沿著線狀腺管的縱向方向?qū)⒕€狀腺管的寬度一分為二的位置。隨后，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108執(zhí)行用于將細(xì)線化圖像中的每個(gè)像素(圖14A)向周圍八個(gè)方向(豎直地、橫向地、偏斜地)偏移一個(gè)像素的處理。這里，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108由細(xì)線化圖像中的像素計(jì)算偏移像素(其像素位與偏移之前的原始像素位不重疊)的數(shù)目，并且確定不重疊像素的數(shù)目變?yōu)樽畲蟮姆较?步驟S1302 偏移方向確定步驟)。具體地，圖14B例如示出當(dāng)細(xì)線化圖像向右偏移一個(gè)像素時(shí)，細(xì)線化圖像的細(xì)線化區(qū)域(1)不重疊的像素(灰色區(qū)域)。另外，圖14C示出當(dāng)細(xì)線化圖像向下側(cè)偏移一個(gè)像素時(shí)，原始細(xì)線化圖像的細(xì)線化區(qū)域(1)不重疊的像素(灰色區(qū)域)，以及圖14D示出當(dāng)細(xì)線化圖像向右下側(cè)偏移一個(gè)像素時(shí)，原始細(xì)線化圖像的細(xì)線化區(qū)域(1)不重疊像素(灰色區(qū)域)。在這種情況下，其中細(xì)線化圖像向右下側(cè)偏移的圖14D為這樣的情形，其中不重疊像素的數(shù)目變?yōu)樽畲?。因而，不重疊像素的數(shù)目變?yōu)樽畲蟮姆较虮淮_定為"右下"方向。隨后，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108在腺管厚度的范圍內(nèi)在步驟S1302中計(jì)算的方向上偏移細(xì)線化區(qū)域，并且提取所偏移的像素。對(duì)腺管的輪廓連續(xù)地執(zhí)行這種處理，以提取從預(yù)先設(shè)定細(xì)線化區(qū)域的位置到線狀腺管的輪廓的區(qū)域作為基底區(qū)域(步驟S1303 基底區(qū)域設(shè)定步驟)，即，當(dāng)線狀腺管的縱向方向被認(rèn)為豎直方向時(shí)的豎直半分區(qū)域(圖15中的陰影區(qū)域1501)。藉此，此處所提取的基底區(qū)域?yàn)榫€狀腺管的豎直(縱向)半分區(qū)域，例如如圖 15的陰影區(qū)域1501所示。隨后，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108計(jì)算在步驟S1303中提取的腺管的豎直半分區(qū)域 (基底區(qū)域)中細(xì)胞核的占據(jù)面積比率。當(dāng)所計(jì)算的占據(jù)面積比率在預(yù)先設(shè)定的特定值范圍中時(shí)，S卩，當(dāng)判定細(xì)胞核并未不均勻地分布在腺管的一個(gè)豎直半分區(qū)域中時(shí)，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108將腺管作為異型腺管發(fā)出(步驟S1304)。隨后，輸出模塊109輸出并在預(yù)先設(shè)定的顯示器上顯示由腺管形成評(píng)價(jià)模塊108 計(jì)算的腺管的異型程度(步驟S1106)。接著，腺管形成評(píng)價(jià)模塊108對(duì)每個(gè)腺管執(zhí)行評(píng)價(jià)處理(到步驟S1102)。如上所述，根據(jù)示例性實(shí)施例的病理組織圖像分析設(shè)備能夠通過從病理組織圖像(生物組織圖像)提取腺管區(qū)域并且評(píng)價(jià)腺管區(qū)域中的細(xì)胞核是不規(guī)則地分布還是排列在基底側(cè)上，而以高精度鑒別腺瘤與腺癌。另外，通過提取基質(zhì)的紋理特征和腺管的特征(腺管檢測步驟)，即使在以下情形下仍有可能以良好精度檢測腺管其中由空泡狀核構(gòu)成腺管的情形，其中構(gòu)成腺管的細(xì)胞核區(qū)域無法作為封閉區(qū)域被提取的情形，其中腺腔不封閉的情形，以及其中腺管具有環(huán)狀和褶邊狀結(jié)構(gòu)的情形。再者，即使在無法識(shí)別生物組織圖像中形成腺管的每個(gè)細(xì)胞核的情形中，也有可能通過提取腺管的基底側(cè)(基底區(qū)域)并且基于基底側(cè)評(píng)價(jià)細(xì)胞核的分布和區(qū)域占據(jù)比率而定量地計(jì)算腺管的異型程度。因此，通過使用腺管區(qū)域中細(xì)胞核分布的定量信息，病理學(xué)家可以診斷腺管中癌的良性程度或惡性程度，即，有可能提高病理診斷中關(guān)于癌的判定精度。盡管到目前為止通過參考實(shí)施例(以及各示例)描述了本發(fā)明，本發(fā)明不只是限于所述實(shí)施例(以及各示例)。本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的各種變化和調(diào)整均可以應(yīng)用到本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)，而不背離本發(fā)明的范圍。本申請(qǐng)主張基于2009年6月3日提交的日本專利申請(qǐng)No. 2009-134218的優(yōu)先權(quán)， 并且其公開內(nèi)容通過引用整體結(jié)合于此。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可以有效地應(yīng)用到對(duì)生物組織圖像進(jìn)行分析的計(jì)算機(jī)裝置。附圖標(biāo)號(hào)100 圖像分析設(shè)備101 輸入模塊102 圖像色調(diào)調(diào)整模塊103 組織區(qū)域提取模塊104 基質(zhì)候選區(qū)域提取模塊105 腺管候選區(qū)域提取模塊106 基質(zhì)區(qū)域/腺管區(qū)域檢測模塊107 腺管內(nèi)細(xì)胞核檢測模塊108 腺管形成評(píng)價(jià)模塊109 輸出模塊
權(quán)利要求
1.一種病理組織圖像分析設(shè)備，其包括圖像分析主單元，該圖像分析主單元對(duì)從外部輸入的生物組織圖像進(jìn)行分析，基于分析結(jié)果提取包含在生物組織圖像的組織區(qū)域中的腺管，以及從包含腺管的腺管區(qū)域中提取特定異型程度的腺管，其中該圖像分析主單元包括腺管區(qū)域檢測模塊，其基于預(yù)設(shè)的腺管特征信息從組織區(qū)域檢測腺管區(qū)域，該預(yù)設(shè)的腺管特征信息示出組織區(qū)域中腺管的特征；細(xì)胞核檢測模塊，其基于預(yù)設(shè)的色素基準(zhǔn)提取所檢測的腺管區(qū)域中包含的細(xì)胞核；以及腺管異型程度計(jì)算模塊，其基于所提取的細(xì)胞核相對(duì)于腺管中預(yù)設(shè)的基底區(qū)域的分布狀態(tài)，計(jì)算腺管的異型程度。
2.如權(quán)利要求1所述的病理組織圖像分析設(shè)備，包括基質(zhì)區(qū)域檢測模塊，該基質(zhì)區(qū)域檢測模塊基于組織區(qū)域中預(yù)設(shè)的紋理特征來檢測由組織區(qū)域中包含的基質(zhì)構(gòu)成的基質(zhì)區(qū)域，其中該腺管區(qū)域檢測模塊包括區(qū)域確定/提取功能，其通過確定組織區(qū)域中彼此排他的基質(zhì)區(qū)域和腺管區(qū)域而提取腺管區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的病理組織圖像分析設(shè)備，其中該腺管異型程度計(jì)算模塊包括 縮退處理功能，其對(duì)所提取的腺管區(qū)域中包含的每個(gè)腺管執(zhí)行縮退處理，以及增強(qiáng)顯示每個(gè)腺管的形狀；以及腺管形狀檢測/判定功能，其檢測腺管的形狀并且判定每個(gè)腺管的形狀為管狀還是線狀。
4.如權(quán)利要求1所述的病理組織圖像分析設(shè)備，包括基質(zhì)區(qū)域檢測模塊，該基質(zhì)區(qū)域檢測模塊基于組織區(qū)域中預(yù)設(shè)的紋理特征來檢測由組織區(qū)域中包含的基質(zhì)構(gòu)成的基質(zhì)區(qū)域，其中腺管區(qū)域檢測模塊包括區(qū)域確定/提取功能，其通過確定組織區(qū)域中彼此排他的基質(zhì)區(qū)域和腺管區(qū)域而提取腺管區(qū)域；以及該腺管異型程度計(jì)算模塊包括縮退處理功能，其對(duì)所提取的腺管區(qū)域中包含的每個(gè)腺管執(zhí)行縮退處理，以及增強(qiáng)顯示每個(gè)腺管的形狀，以及腺管形狀檢測/判定功能，其檢測腺管的形狀并且判定每個(gè)腺管的形狀為管狀還是線狀。
5.如權(quán)利要求2和4所述的病理組織圖像分析設(shè)備，包括管狀腺管判定功能，其檢測腺管中每個(gè)細(xì)胞核的尺寸，并且當(dāng)細(xì)胞核的尺寸小于預(yù)設(shè)的細(xì)胞核基準(zhǔn)尺寸時(shí)，判定腺管為管狀腺管。
6.如權(quán)利要求2、4和5所述的病理組織圖像分析設(shè)備，包括管狀腺管判定功能，其對(duì)腺管中細(xì)胞核的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且在細(xì)胞核的數(shù)目小于預(yù)設(shè)的細(xì)胞核基準(zhǔn)數(shù)目時(shí)，判定腺管為管狀腺管。
7.如權(quán)利要求3和4所述的病理組織圖像分析設(shè)備，其中該腺管異型程度計(jì)算模塊包括管狀基底區(qū)域設(shè)定功能，該功能將判定為管狀腺管的每個(gè)腺管中對(duì)其執(zhí)行縮退處理的區(qū)域設(shè)定為管狀基底區(qū)域；以及管狀腺管異型程度計(jì)算功能，該功能基于管狀基底區(qū)域中分布的管狀腺管中細(xì)胞核的比例，計(jì)算腺管的異型程度。
8.如權(quán)利要求3和4所述的病理組織圖像分析設(shè)備，包括細(xì)線化圖像生成功能，其通過對(duì)判定為線狀腺管的每個(gè)腺管執(zhí)行細(xì)線化處理而生成細(xì)線化圖像；線狀基底區(qū)域設(shè)定功能，其將腺管的輪廓線的一個(gè)縱向方向中的輪廓線與細(xì)線化圖像之間的區(qū)域設(shè)定為線狀基底區(qū)域；以及線狀腺管異型程度計(jì)算功能，其基于線狀基底區(qū)域中分布的線狀腺管中細(xì)胞核的比例，計(jì)算腺管的異型程度。
9.一種病理組織圖像分析方法，其對(duì)從外部輸入的生物組織圖像進(jìn)行分析，并且基于分析結(jié)果從包含在生物組織圖像的組織區(qū)域內(nèi)的腺管中提取特定異型程度的腺管，該方法包括基于預(yù)設(shè)的腺管特征信息從組織區(qū)域檢測腺管區(qū)域，該預(yù)設(shè)的腺管特征信息示出組織區(qū)域中腺管的特征；基于預(yù)設(shè)的色素基準(zhǔn)提取所檢測的腺管區(qū)域中包含的細(xì)胞核；以及基于所檢測的細(xì)胞核相對(duì)于腺管中預(yù)設(shè)的基底區(qū)域的分布狀態(tài)，計(jì)算腺管的異型程度。
10.一種病理組織圖像分析程序，其用于對(duì)從外部輸入的生物組織圖像進(jìn)行分析，并且基于分析結(jié)果從包含在生物組織圖像的組織區(qū)域內(nèi)的腺管中提取特定異型程度的腺管，該程序致使預(yù)設(shè)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行腺管區(qū)域檢測功能，其基于預(yù)設(shè)的腺管特征信息從組織區(qū)域檢測腺管區(qū)域，該預(yù)設(shè)的腺管特征信息示出組織區(qū)域中腺管的特征；細(xì)胞核檢測功能，其基于預(yù)設(shè)的色素基準(zhǔn)提取所檢測的腺管區(qū)域中包含的細(xì)胞核；以及腺管異型程度計(jì)算功能，其基于所檢測的細(xì)胞核相對(duì)于腺管中預(yù)設(shè)的基底區(qū)域的分布狀態(tài)，計(jì)算腺管的異型程度。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)使用病理組織圖像分析提高病理診斷中癌鑒別的精度。其包括基質(zhì)區(qū)域/腺管區(qū)域檢測模塊(106)，其用于基于腺管特征信息從生物組織圖像檢測腺管區(qū)域，該腺管特征信息指示生物組織圖像中的組織區(qū)域中包括的腺管的特征；腺管內(nèi)細(xì)胞核檢測模塊(107)，其用于基于預(yù)設(shè)的色素基準(zhǔn)提取所檢測的腺管區(qū)域中包含的細(xì)胞核；以及腺管形成評(píng)價(jià)模塊(108)，其用于基于每個(gè)腺管中預(yù)先確定的基底區(qū)域的細(xì)胞核的分布狀態(tài)，計(jì)算每個(gè)腺管的異型程度。
文檔編號(hào)G06T1/00GK102460156SQ20108003112
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者岡島健治, 吉原慶子, 齋藤彰 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社