数据处理装置的制作方法

本发明涉及一种用于处理通过对试样或被检体进行测定或观察而得到的数据的数据处理装置，特别是涉及如下一种数据处理装置：适于通过处理针对相同试样以不同的测定方法或观察方法得到的多个多维(二维、三维等)分析数据，来获取与该试样有关的有意义的信息。

背景技术：

1、已知对试样或被检体进行规定的测定和分析、来针对该试样收集表示规定物理量的二维分布的数据的各种各样的装置。

2、例如非专利文献1等中记载的成像质谱显微镜能够一边利用光学显微镜观察生物体试样等的表面的形态，一边测定相同试样表面的具有特定质荷比的离子的二维的强度分布。图5是说明使用成像质谱显微镜获取特定质荷比的二维的离子强度分布图像时的过程的示意图。

3、成像质谱显微镜能够在对试样100上的规定的二维区域101内精细地划分出的各微小区域102中分别获取规定的质荷比范围内的质谱数据。能够通过从像这样收集到的以各微小区域102的二维的位置信息和质荷比信息为参数的表示离子强度的三维数据(质谱分析成像数据)提取任意质荷比的离子强度，来制作示出该质荷比的二维的离子强度分布的映射图像、即质谱分析成像图像。一般地，具有某个质荷比的离子的强度分布示出了特定物质的分布，因此能够基于质谱分析成像图像来获得例如与特定的疾病相关联的物质(生物标记物)在生物体组织内如何分布等之类的有用的信息。

4、但是，在成像质谱显微镜中收集的数据的量庞大，因此在调查任一质荷比的质谱分析成像图像是否为有意义的信息上需要大量的劳力。因此，以往利用主成分分析(pca)、簇分析、独立成分分析之类的多变量分析，来进行提取表示特征性的二维分布的质荷比、或者调查表示相似的二维分布的多个质荷比等分析(参照专利文献1)。

5、利用了多变量分析的这种分析方法不仅被广泛应用于由成像质谱显微镜得到的数据的分析，还被广泛应用于由其它分析装置得到的数据的分析。例如在非专利文献2、3中公开了如下一种技术：对用显微红外成像法、显微激光拉曼光谱成像法得到的图像数据实施主成分分析，来确定试样中含有的物质。

6、然而，即使设为如上述那样利用了多变量分析，也未必能够获得对分析者来说有用的信息。其理由之一是，例如即使通过对由成像质谱显微镜获得的质谱分析成像数据(多个质谱数据)实施多变量分析而发现表示特异性的二维分布的质荷比或者提取出多个二维分布相似的质荷比，与该二维分布对应的物质也未必是分析者所意图的特异性的物质。另外，在上述以往的分析方法中，光学显微图像始终只不过是用于设定分析者想要实施成像质谱分析的试样上的区域的参照信息。因此，例如即使在光学显微图像上存在表示分析者关注的形状、颜色的部位，分析者也必须进行在显示上逐一地比较图像的作业，以获知表示与该部位相似的二维分布的质荷比，作业非常地麻烦。

7、专利文献1：日本特开2010-261882号公报

8、专利文献2：日本特开2009-25275号公报

9、专利文献3：日本特开2014-215043号公报

10、非专利文献1：小河洁、《イメージング質量顕微鏡の開発》、株式会社岛津制作所、[线上]、[平成27年5月15日检索]、因特网＜url：http：//www.jst.go.jp/pdf/pc201305_shimadzu.pdf＞

11、非专利文献2：藤卷康人、其他1位、《顕微赤外イメージング法における多変量解析手法の向上》、东京都产业技术研究中心研究报告、第4号、2009年、[线上]、[平成27年5月15日检索]、因特网＜url：http：//www.iri-tokyo.jp/joho/kohoshi/houkoku/h21/documents/n0915.pdf＞

12、非专利文献3：《顕微レーザーラマンを用いた主成分分析によるケミカルイメージング》、赛默飞世尔科技公司、[线上]、[平成27年5月15日检索]、因特网＜url：http：//www.thermosci.jp/ft-ir-raman/docs/m05005.pdf＞

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、本发明是为了解决上述问题而完成的，其主要目的在于提供如下一种数据处理装置：进行将通过不同种类的测定或观察等得到的多个数据进行比较或关联的分析处理，由此能够获取在以往的分析方法中无法获得的有用的信息。

3、用于解决问题的方案

4、为了解决上述问题而完成的本发明的第一方式的数据处理装置对针对试样上的二维区域通过第一测定方法得到的第一图像数据以及针对该试样上的二维区域通过与所述第一测定方法不同的第二测定方法得到的第二图像数据进行处理，来求出与所述试样有关的信息，该数据处理装置的特征在于，具备：

5、a)预处理部，其针对第一图像数据和第二图像数据进行位置对准处理以使呈现与试样上的相同部位对应的测定结果的像素在图像上的位置一致，并且针对第一图像数据和第二图像数据进行使第一图像数据和第二图像数据的空间分辨率一致的数据变换处理；以及

6、b)统计分析处理部，其针对空间上的位置被所述预处理部对准且空间分辨率被所述预处理部统一后的第一图像数据和第二图像数据，对在空间上对应的像素的数据进行统计分析处理，由此计算表示二维的信号强度分布的相似性或差异性的指标值。

7、作为上述第一测定方法和第二测定方法，能够分别设为质谱分析成像测定、拉曼分光测定、荧光测定、各种波长(太赫兹区域、远近红外区域、可见光区域、紫外区域、x射线区域等)的电磁波的放射强度测定或吸收测定、pet(positron emission tomography：正电子放射断层摄影)测定、mri(magnetic resonance imaging：磁共振成像)测定、esr(electron spin resonance：电子自旋共振)测定、ct(computed tomography：计算机断层摄影)测定、利用epma(electron probe micro analyser：电子探针显微分析仪)进行的表面分析等各种测定和分析、或利用电子显微镜、光学显微镜进行的观察等中的任一种。此外，构成图像数据的各像素的尺寸估计最小为1[nm2]左右，最大为1[m2]左右。

8、例如在将本发明的第一方式的数据处理装置应用于上述成像质谱显微镜的情况下，能够设为使用利用光学显微镜进行的观察来作为第一测定方法，使用质谱分析成像测定作为第二测定方法。通常，在光学显微观察中能够获得彩色的试样表面图像，但将构成具有特定的颜色(波长)成分的试样表面图像的数据设为第一图像数据即可。具体地说，在光学显微图像中分析者关注的部位或区域示出与其它部位或区域的颜色不同的特征性的颜色的情况下，将构成具有该颜色成分的图像、即示出该颜色的亮度分布的图像的数据设为第一图像数据即可。另外，在质谱分析成像测定中能够针对每个质荷比分别获得示出离子强度分布的图像，但只要将这些构成多个图像的数据设为第二图像数据即可。即，第一图像数据和第二图像数据也可以不是构成一个图像的数据，而是构成多个图像的数据。

9、此外，使用基于n为2以上的msn测定进行的质谱分析成像测定来作为第二测定方法，由此能够避免夹杂物的影响地将示出源自特定化合物的碎片等的二维分布的图像数据设为处理对象。

10、在本发明的第一方式的数据处理装置中，在统计分析处理部执行统计分析处理时，需要在第一图像数据和第二图像数据中使呈现与试样上的相同部位对应的测定结果的像素在图像上的位置大致一致。另外，需要使两个图像数据的空间分辨率、也就是一个像素中反映的试样上的微小区域的尺寸一致。因此，在试样上的相同部位所对应的像素在图像上的位置不一致的情况下，预处理部进行某一方的图像的放大/缩小、旋转、变形等适当的位置对准处理。另外，在空间分辨率不一致的情况下，预处理部进行将某一方的图像的空间分辨率降低或者提高(插值)的数据变换处理。由此，由第一图像数据构成的图像与由第二图像数据构成的图像的以像素为单位的对应变得明确。

11、在上述的光学显微图像和质谱分析成像图像的情况下，通常，光学显微图像的空间分辨率更高。在该情况下，预处理部通过对构成光学显微图像的数据降低空间分辨率来使该光学显微图像数据和质谱分析成像数据的空间分辨率一致即可。

12、之后，统计分析处理部针对第一图像数据和第二图像数据对在空间上对应的、即在试样上相同位置所对应的像素的数据进行统计分析处理，计算表示二维的信号强度分布的相似性或差异性的指标值。能够用于这种目的的最简单的统计分析处理是计算两个图像数据间的相关系数的相关分析法。另外，也可以利用作为实质上求出相关性的方法的多变量分析，例如偏最小二乘法(pls＝partial least squares)、判别分析等。

13、在本发明的第一方式的数据处理装置中，例如即使在第二图像数据的数据量(图像的个数)庞大的情况下，也能够基于如上述那样作为统计分析处理的结果而得到的指标值，来容易地找出示出与光学显微图像等由第一图像数据构成的图像上的特征性的信号强度分布相似的二维分布的由第二图像数据构成的图像。

14、在本发明的第一方式的数据处理装置中，优选的是，上述第二图像数据包括构成在各不相同的参数下得到的多个图像的数据，统计分析处理部设为以下结构：提取能够获得与由第一图像数据构成的一个图像中的二维的信号强度分布的相似性高或差异性高的图像的参数。

15、在第二图像数据是质谱分析成像数据的情况下，上述参数是指质荷比。根据该结构，例如能够提取该信号强度的二维分布示出与光学显微图像中的特定的部位或区域相似的分布的质荷比。例如如果能够利用数据库检索等来根据质荷比确定物质，则也能够调查与分析者在光学显微图像中关注的特定的部位或区域对应的物质。

16、在如上述那样进行利用了相关系数的统计分析处理的情况下，上述统计分析处理部针对由第二图像数据构成的多个图像中的各个图像计算由第一图像数据构成的一个图像与由所述第二图像数据构成的一个图像的相关系数，并基于该相关系数来提取能够获得二维的信号强度分布的相似性高或差异性高的图像的参数即可。

17、另一方面，在统计分析处理中利用多变量分析的情况下，能够统一处理构成多个图像的图像数据，因此上述统计分析处理部能够对第一图像数据和第二图像数据进行多变量分析，基于该分析的结果来提取能够获得二维的信号强度分布的相似性高或差异性高的图像的参数。

18、另外，也可以不仅第二图像数据，第一图像数据也包含构成在不同的参数下得到的多个图像的数据。例如，彩色的光学显微图像能够分离成具有多种颜色成分的试样表面图像，因此颜色或者波长能够视为参数。在该情况下，通过在统计分析处理中利用多变量分析，能够提取二维的信号强度分布相似或不同的第一测定方法中的参数与第二测定方法中的参数的组合。

19、为了解决上述问题而完成的本发明的第二方式的数据处理装置对针对试样上的二维区域内的多个微小区域中的各个微小区域得到的试样谱数据和作为基准的基准谱数据进行处理，来求出与所述试样有关的信息，该数据处理装置的特征在于，具备：

20、a)统计分析处理部，其按每个所述微小区域对与该微小区域对应的试样谱数据和所述基准谱数据进行统计分析处理，来计算表示谱的相似性或差异性的指标值；以及

21、b)图像制作部，其基于由所述统计分析处理部针对每个微小区域得到的指标值，来制作示出与试样上的所述二维区域对应的指标值的二维分布的图像。

22、在此，谱例如是指将由质谱分析装置获得的质荷比设为一个轴的质谱、将通过电磁波的放射强度的测定或吸收测定而获得的波长或波数或能量设为一个轴的谱等代表性的谱。使用通过n为2以上的msn测定得到的质谱来作为谱，由此能够避免夹杂物的影响地获得基于源自特定化合物的碎片等的msn谱得到的处理结果。另外，谱并不限于通过这种测定来直接获取的谱。例如在本技术人申请的pct/jp2014/082384号的说明书所记载的那样，当在对质谱分析成像数据执行主成分分析等多变量分析时能够求出各主成分的因子载荷量，但因子载荷量是按每个质荷比来求出的，因此能够制作表示质荷比与因子载荷量的关系的质谱形式的因子载荷量谱。因此，也可以将该因子载荷量谱用作基准谱数据，将通过测定得到的质谱用作试样谱数据。

23、在将本发明的第二方式的数据处理装置应用于成像质谱显微镜、并将与已知的物质对应的质谱用作基准谱数据的情况下，能够利用图像制作部来制作表示该已知的物质存在的可能性高的区域的图像。另外，在将本发明的第二方式的数据处理装置应用于成像质谱显微镜、并将通过对质谱分析成像数据进行主成分分析而得到的适当的主成分的因子载荷量谱设为基准谱数据的情况下，能够利用图像制作部制作示出对被设为测定对象的试样上的二维区域的所有质谱赋予特征的物质与按每个像素存在的物质之间的化学构造的相似性的程度的分布的图像。

24、另外，为了解决上述问题而完成的本发明的第三方式的数据处理装置对针对试样上的二维区域通过第一测定方法得到的第一图像数据和针对该试样上的二维区域通过与所述第一测定方法不同的第二测定方法得到的第二图像数据进行处理，来求出与所述试样有关的信息，该数据处理装置的特征在于，具备：

25、a)主成分分析执行部，其对第一图像数据进行主成分分析并按每种主成分求出表示得分值的二维分布的得分值分布数据，并且同样地对第二图像数据进行主成分分析并按每种主成分求出表示得分值的二维分布的得分值分布数据；以及

26、b)关联主成分提取部，其将由所述主成分分析执行部得到的基于第一图像数据的任意主成分的得分值分布数据与基于第二图像数据的任意主成分的得分值分布数据在空间上进行比较，来提取空间上的相关性高的主成分的组合。

27、在本发明的第三方式的数据处理装置中，例如能够设为将构成如上述那样的光学显微图像的数据、或通过各种波长的电磁波的放射强度的测定、吸收测定而得到的数据用作第一图像数据，将质谱分析成像数据用作第二图像数据。在该情况下，能够调查在针对光学显微观察、光学测定的主成分分析中求出的主成分与在针对质谱分析成像测定的主成分分析中求出的主成分的相关性，因此例如能够对相关性高的主成分之间的因子载荷量谱进行比较，并根据质荷比和波长这两方或者质荷比和能量这两方来估计特征性的物质。

28、另外，为了解决上述问题而完成的本发明的第四方式的数据处理装置对第一图像数据和第二图像数据进行处理，来求出与一个或多个试样有关的信息，其中，该第一图像数据包含构成针对试样上的二维区域通过规定的测定方法在不同的第一参数下得到的多个图像的数据，该第二图像数据包含构成针对所述试样上的与所述二维区域不同的二维区域或其它试样的二维区域通过所述规定的测定方法在不同的第二参数下得到的多个图像的数据，该数据处理装置的特征在于，具备：

29、a)主成分分析执行部，其对第一图像数据进行主成分分析并按每种主成分求出表示第一参数与因子载荷量的关系的因子载荷量谱，并且对第二图像数据进行主成分分析并按每种主成分求出表示第二参数与因子载荷量的关系的因子载荷量谱；以及

30、b)关联主成分提取部，其将基于第一图像数据的每种主成分的因子载荷量谱与基于第二图像数据的每种主成分的因子载荷量谱进行比较，来提取谱的相关性高的主成分的组合。

31、在本发明的第四方式的数据处理装置中，用于获得第一图像数据的测定方法与用于获得第二图像数据的测定方法相同。另外，在该情况下，要获得第一图像数据的对象的试样与要获得第二图像数据的对象的试样既可以相同也可以不同。总之，在基于第一图像数据的某种主成分的因子载荷量谱与基于第二图像数据的某种主成分的因子载荷量谱的相关性高的情况下，能够将这些主成分的得分值的二维分布进行比较。

32、发明的效果

33、根据本发明所涉及的数据处理装置，能够在确定试样中含有的物质或掌握物质的二维分布或进一步对所确定的物质进行定量的基础上，收集与试样有关的有用的信息。具体地说，根据本发明所涉及的数据处理装置，例如能够简单地调查在光学显微图像上在具有分析者关注的颜色的部位、区域特异性地存在的物质的质荷比。由此，能够容易且准确地鉴定表示分析者关注的二维分布的物质。