圖像處理裝置、方法以及程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本技術(shù)涉及一種圖像處理裝置、方法以及程序，更具體而言，涉及一種圖像處理裝 置、方法以及程序，其能夠簡單地并且無創(chuàng)傷地評估每個(gè)搏動(dòng)的傳播的穩(wěn)定性，而無需特別 準(zhǔn)備。
[0002] 〈相關(guān)申請的交叉引用〉
[0003] 本申請要求于2013年7月19日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP2013-150434的權(quán) 益，其全部內(nèi)容通過引證結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0004] 近年來，在細(xì)胞處理等的研究中，使用一種稱為鈣（Ca)成像的技術(shù)，其中，通過使 用與鈣離子結(jié)合并且發(fā)出熒光的色素（鈣熒光指示劑）給細(xì)胞著色，使得細(xì)胞可以作為圖 像信息觀察。
[0005] 在Ca成像中，與Ca結(jié)合并且發(fā)出熒光的熒光色素導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)，并且可以檢測由細(xì) 胞的興奮引起的Ca濃度變化，使得能夠可視化搏動(dòng)傳播（pulsationpropagation)。
[0006] 還使用多電極陣列（MEA)進(jìn)行搏動(dòng)傳播的評估。在使用MEA進(jìn)行搏動(dòng)傳播的評估 時(shí)，由設(shè)置在培養(yǎng)皿底部的電極檢測胞外基質(zhì)的電位變化，并且電位變換的峰值時(shí)間被顯 不為等時(shí)線。
[0007] 還提出了能容易地并且無創(chuàng)傷地觀察搏動(dòng)的傳播的圖像處理技術(shù)（例如，參照 PTL1)〇
[0008] 引用列表
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] PTL1 ：W0 2012/118049

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 技術(shù)問題
[0012] 然而，在Ca成像中，對細(xì)胞的熒光染色的操作復(fù)雜，并且此外還發(fā)生褪色。進(jìn)一 步，熒光色素會影響細(xì)胞。
[0013] 進(jìn)一步，在使用多電極陣列時(shí)，需要一種特殊的培養(yǎng)皿，并且僅僅可以評估細(xì)胞在 電極上的搏動(dòng)傳播。
[0014] 進(jìn)一步，在PTL1中，難以獲取每個(gè)搏動(dòng)的傳播速度和傳播方向，使得難以評估 (例如）每個(gè)搏動(dòng)的傳播速度和傳播方向。
[0015] 鑒于以上情況，公開了本技術(shù)，并且本技術(shù)使得能夠簡單地并且無創(chuàng)傷地評估每 個(gè)搏動(dòng)的傳播的穩(wěn)定性，而無需特殊準(zhǔn)備。
[0016] 問題的解決方案
[0017] 在一個(gè)實(shí)施方式中，一種圖像處理裝置，包括處理器電路，其被配置為：基于捕捉 的圖像來檢測在觀察區(qū)域中的物體的運(yùn)動(dòng)；計(jì)算各個(gè)檢測出的運(yùn)動(dòng)的量；并且計(jì)算針對所 述物體的搏動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的傳播速度和傳播方向中的至少一個(gè)。
[0018] 在另一個(gè)實(shí)施方式中，一種圖像處理方法包括：基于捕捉的圖像檢測在觀察區(qū)域 中的物體的運(yùn)動(dòng)；計(jì)算各個(gè)檢測出的運(yùn)動(dòng)的量；并且計(jì)算針對所述物體的搏動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的傳 播速度和傳播方向中的至少一個(gè)。
[0019] 在另一個(gè)實(shí)施方式中，具有一種儲存用于使計(jì)算機(jī)用作圖像處理裝置的計(jì)算機(jī)程 序的非暫存性計(jì)算機(jī)可讀儲存介質(zhì)，所述圖像處理裝置包括處理器電路，其被配置為：基于 捕捉的圖像檢測在觀察區(qū)域中的物體的運(yùn)動(dòng)；計(jì)算各個(gè)檢測出的運(yùn)動(dòng)的量；并且計(jì)算針對 所述物體的搏動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的傳播速度和傳播方向中的至少一個(gè)。
[0020] 本技術(shù)的另一方面是一種圖像處理裝置，包括：運(yùn)動(dòng)檢測器，其根據(jù)拾取的圖像來 檢測觀察區(qū)域內(nèi)的每個(gè)局部區(qū)域的培養(yǎng)心肌細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)量計(jì)算器，其計(jì)算每個(gè)檢測 的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量；以及傳播信息計(jì)算器，其根據(jù)表示每個(gè)計(jì)算的運(yùn)動(dòng)量隨著時(shí)間的變化的 波形信息，計(jì)算出培養(yǎng)心肌細(xì)胞的每個(gè)搏動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的傳播速度和傳播方向中的至少一個(gè)。
[0021] 所述運(yùn)動(dòng)檢測器檢測在觀察區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)圖像的每個(gè)幀內(nèi)的每個(gè)局部區(qū)域的運(yùn) 動(dòng)，并且所述傳播信息計(jì)算器根據(jù)在所述運(yùn)動(dòng)圖像的多個(gè)幀內(nèi)的每個(gè)局部區(qū)域的運(yùn)動(dòng)量， 生成表示在局部區(qū)域內(nèi)的所述培養(yǎng)心肌細(xì)胞的搏動(dòng)的波形信息。
[0022] 所述傳播信息計(jì)算器可以通過比較與在預(yù)定的局部區(qū)域內(nèi)在波形信息的波形中 提前設(shè)置的特征點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)間和在另一個(gè)局部區(qū)域內(nèi)在波形信息的波形中提前設(shè)置的特 征點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)間，來計(jì)算針對每個(gè)搏動(dòng)的所述傳播速度和所述傳播方向。
[0023] 圖像處理裝置可以進(jìn)一步包括評估單元，其計(jì)算評估在整個(gè)觀察區(qū)域內(nèi)的培養(yǎng)的 心肌細(xì)胞的多個(gè)搏動(dòng)以上的穩(wěn)定性的評估值。
[0024] 所述評估單元可以評估：所述搏動(dòng)的傳播速度和傳播方向的分布程度、在所述搏 動(dòng)的傳播方向和傳播速度的最大值與最小值之間的差值的微小性、以及所述傳播速度在某 個(gè)范圍內(nèi)的程度中的至少一個(gè)。
[0025] 圖像處理裝置可以進(jìn)一步包括顯示單元，其可視化并且顯示所述搏動(dòng)的傳播狀 ??τ〇
[0026] 所述顯示單元可以將所述搏動(dòng)的傳播顯示為等時(shí)線。
[0027] 所述顯示單元可以將所述搏動(dòng)的傳播顯示為直方圖。
[0028] 所述顯示單元可以與表示所述搏動(dòng)的波形相關(guān)聯(lián)地顯示每個(gè)搏動(dòng)的傳播速度和 傳播方向。
[0029] 所述顯示單元可以顯示評估所述搏動(dòng)的穩(wěn)定性的評估值隨著時(shí)間的轉(zhuǎn)變。
[0030] 本技術(shù)的另一方面是一種圖像處理方法，包括：由運(yùn)動(dòng)檢測器根據(jù)拾取的圖像來 檢測在觀察區(qū)域內(nèi)的每個(gè)局部區(qū)域的培養(yǎng)心肌細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)；由運(yùn)動(dòng)量計(jì)算器計(jì)算每個(gè)檢測 的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量；以及由傳播信息計(jì)算器根據(jù)表示每個(gè)計(jì)算的運(yùn)動(dòng)量的隨著時(shí)間的變化 的波形信息，計(jì)算針對培養(yǎng)心肌細(xì)胞的每個(gè)搏動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的傳播速度和傳播方向中的至少一 個(gè)。
[0031] 本技術(shù)的另一方面是一種促使計(jì)算機(jī)用作圖像處理裝置的程序，所述圖像處理裝 置包括：運(yùn)動(dòng)檢測器，其根據(jù)拾取的圖像來檢測觀察區(qū)域內(nèi)的每個(gè)局部區(qū)域的培養(yǎng)心肌細(xì) 胞的運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)量計(jì)算器，其計(jì)算每個(gè)檢測的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量；以及傳播信息計(jì)算器，其根據(jù) 表示每個(gè)計(jì)算的運(yùn)動(dòng)量的隨著時(shí)間的變化的波形信息，計(jì)算針對培養(yǎng)心肌細(xì)胞的每個(gè)搏動(dòng) 的運(yùn)動(dòng)的傳播速度和傳播方向中的至少一個(gè)。
[0032] 在本技術(shù)的另一方面，根據(jù)拾取的圖像針對在觀察區(qū)域內(nèi)的每個(gè)局部區(qū)域來檢測 培養(yǎng)的心肌細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)；計(jì)算每個(gè)檢測的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量；以及根據(jù)表示每個(gè)計(jì)算的運(yùn)動(dòng)量 的隨著時(shí)間的變化的波形信息，計(jì)算針對培養(yǎng)心肌細(xì)胞的每個(gè)搏動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的傳播速度和傳 播方向中的至少一個(gè)。
[0033] 發(fā)明的有利效果
[0034] 根據(jù)本技術(shù)，能夠簡單地并且無創(chuàng)傷地評估每個(gè)搏動(dòng)的傳播的穩(wěn)定性，而無需特 殊準(zhǔn)備。
【附圖說明】
[0035] [圖1]圖1是示出根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的藥物評估裝置的一個(gè)配置實(shí)例的 方框圖。
[0036] [圖2]圖2是示出圖1的評估指標(biāo)數(shù)據(jù)生成單元的一個(gè)配置實(shí)例的方框圖。
[0037] [圖3]圖3是示出供應(yīng)給評估指標(biāo)數(shù)據(jù)生成單元的評估對象圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)結(jié)構(gòu) 實(shí)例的方框圖。
[0038] [圖4]圖4是示出圖2的運(yùn)動(dòng)檢測器的一個(gè)配置實(shí)例的方框圖。
[0039] [圖5]圖5是示出幀圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)配置實(shí)例的示圖。
[0040] [圖6]圖6是示出運(yùn)動(dòng)檢測數(shù)據(jù)的一個(gè)配置實(shí)例的示圖。
[0041] [圖7]圖7是用于說明運(yùn)動(dòng)量計(jì)算器的處理的示圖。
[0042] [圖8]圖8是用于說明運(yùn)動(dòng)量計(jì)算器的處理的示圖。
[0043] [圖9]圖9是用于說明傳播信息計(jì)算器的處理的示圖。
[0044] [圖10]圖10是用于說明傳播信息計(jì)算器的處理的示圖。
[0045] [圖11]圖11是用于說明傳播信息計(jì)算器的處理的示圖。
[0046] [圖12]圖12是用于說明傳播信息計(jì)算器的處理的示圖。
[0047] [圖13]圖13是用于說明評估單元的處理的示圖。
[0048] [圖14]圖14是用于說明評估單元的處理的示圖。
[0049] [圖15]圖15是用于說明評估單元的處理的示圖。
[0050] [圖16]圖16是示出由顯示單元顯示的信息的一個(gè)實(shí)例的示圖。
[0051] [圖17]圖17是示出由顯示單元顯示的信息的一個(gè)實(shí)例的示圖。
[0052] [圖18]圖18是示出由顯示單元顯示的信息的一個(gè)實(shí)例的示圖。
[0053] [圖19]圖19是示出由顯示單元顯示的信息的一個(gè)實(shí)例的示圖。
[0054] [圖20]圖20是用于說明搏動(dòng)評估處理的一個(gè)實(shí)例的流程圖。
[0055] [圖21]圖21是用于說明評估指標(biāo)數(shù)據(jù)生成處理的一個(gè)實(shí)例的流程圖。
[0056] [圖22]圖22是用于說明評估值計(jì)算處理的一個(gè)實(shí)例的流程圖。
[0057] [圖23]圖23是用于說明顯示處理的一個(gè)實(shí)例的流程圖。
[0058] [圖24]圖24是示出個(gè)人計(jì)算機(jī)的一個(gè)配置實(shí)例的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0059] 在后文中，將參照附圖，描述在此處公開的技術(shù)的實(shí)施方式。
[0060] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是，只要在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)，就可 以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，進(jìn)行各種修改、組合、子組合以及變更。
[0061] 例如，在再生醫(yī)學(xué)中，使用培養(yǎng)的細(xì)胞來治愈人體的各種組織和器官，培養(yǎng)的細(xì)胞 是通過培養(yǎng)從活體中收集的細(xì)胞所產(chǎn)生的細(xì)胞組織。通過培養(yǎng)心肌細(xì)胞所獲得的培養(yǎng)細(xì)胞 的培養(yǎng)的心肌細(xì)胞，可以用于治愈心臟。進(jìn)一步，培養(yǎng)的心肌細(xì)胞用于在藥物研發(fā)中評估藥 物對心臟的毒性。
[0062] 在活體中，心肌細(xì)胞通過一直反復(fù)收縮和放松來搏動(dòng)。因此，心肌細(xì)胞的每個(gè)部分 的細(xì)胞在預(yù)定的方向運(yùn)動(dòng)，使得心肌細(xì)胞全體反復(fù)收縮和放松。實(shí)際上，心肌細(xì)胞包括自動(dòng) 搏動(dòng)的部分以及依賴于周圍部分的搏動(dòng)來搏動(dòng)的部分。換言之，心肌細(xì)胞的搏動(dòng)傳播。
[0063] 圖1是示出根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的藥物評估裝置的一個(gè)配置實(shí)例的方框 圖。
[0064] 在圖1所示的藥物評估裝置100是一種裝置，其通過觀察培養(yǎng)的心肌細(xì)胞110的 運(yùn)動(dòng)來評估投給培養(yǎng)的心肌細(xì)胞110的藥物。藥物評估裝置100包括圖像拾取單元101、評 估對象圖像數(shù)據(jù)生成記錄單元102、評估指標(biāo)數(shù)據(jù)生成單元103、評估單元104以及顯示單 元 105〇
[0065] 圖像拾取單元101拾取作為要觀察的物體的培養(yǎng)的心肌細(xì)胞110的圖像。圖像拾 取單元101可以直接（不通過另一個(gè)單元）拾取