成像质量分析数据处理方法及成像质量分析装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及适用于成像质量分析装置的数据处理方法以及使用了该数据处理方法的成像质量分析装置，该成像质量分析装置能够获取表示试样上的特定的质量电荷比或质量电荷比范围的离子的信号强度分布的成像图像。
【背景技术】
[0002]质量分析成像是通过对生物体组织切片等试样的二维区域内的多个测量点(微小区域)分别进行质量分析，来研究具有特定质量的物质的分布的方法，质量分析成像正不断应用于药物发现、生物标记探索、各种疾病、疾患的原因探明等。用于实施质量分析成像的质量分析装置一般被称为成像质量分析装置。另外，因为通常对试样上的任意的二维区域进行显微观察，并基于该显微观察图像来确定分析对象区域并执行该区域的成像质量分析，所以有时也称为显微质量分析装置、质量显微镜等，但在本说明书中决定称为“成像质量分析装置”。例如在非专利文献1、2中公开了一般的成像质量分析装置的结构、分析例。
[0003]在成像质量分析装置中，在试样上的二维区域内的多个测量点处分别获取规定的质量电荷比范围的质谱数据。为了实现高质量分辨率，通常利用飞行时间型质量分析器(TOFMS)来作为质量分析器，例如与由四极型质量分析装置等得到的质谱数据的数据量相比，每个测量点的质谱数据(或者飞行时间谱数据)的数据量变得相当多。另外，为了获得精确的成像图像(即提高空间分辨率)，需要缩小测量点的间隔，于是，针对一个试样的测量点的数量变多。因此，当想要进行高质量分辨率、高空间分辨率的质量分析成像时，每个试样的数据的总量变得庞大。
[0004]为了通过使用了一般的个人计算机的数据处理来制作、显示成像图像，或者对成像图像进行统计解析，就需要将处理对象的所有数据读入该计算机的主存储器(一般为RAM)。然而，在一般的个人计算机中能够实际使用的主存储器的存储容量有限，难以读入所有如上所述的高精细的成像质量分析数据。在这种情况下，需要根据能够读入主存储器的数据量的制约来限制能够制作、显示的成像图像的范围，或者进行以下处理:允许降低处理速度并将硬盘驱动器等外部存储装置的一部分用作虚拟的主存储器。
[0005]针对这样的问题，在专利文献I?3中公开了一种对由成像质量分析装置得到的质谱数据进行压缩并保存的技术。通过利用这种数据压缩技术，能够缩小作为处理对象的成像质量分析数据的数据量并读入主存储器。另外，在专利文献I所记载的方法中，预先制作将压缩前的原质谱数据的排列上的位置与压缩数据的排列上的位置相关联的索引，将该索引与压缩数据一起存储或者与压缩数据分开存储。而且，在需要读出与某个质量电荷比对应的数据(离子强度值)的情况下，通过参照索引信息，找出与目标数据对应的压缩数据并将其解码。通过这样做，能够一边进行数据压缩，一边迅速地获取目标数据。
[0006]可是，成像质量分析装置中通常利用的MALDI离子源虽然是适用于生物体试样的离子化法，但具有以下缺陷:每次测量(即每次照射激光)时的离子强度的偏差比较大。为了弥补这种缺陷，在获取对应于一个测量点的质谱时，将针对同一测量点执行的多次测量的离子强度信号进行累计。然而，有时即使进行这种累计也不能充分消除每个测量点的离子强度的偏差的影响。因此，即使根据按每个测量点得到的与特定的质量电荷比对应的离子强度值直接制作成像图像，也不一定正确地反映物质的分布。因此，以往提出了以下方案:在制作成像图像时，不直接使用各测量点的离子强度值，而使用按规定的基准进行标准化后的离子强度值。
[0007]例如在非专利文献I中示出了以下内容:在对成像质量分析数据进行TIC标准化、XIC标准化之后，进行成像图像的制作、显示或者进行成像图像的统计解析是有效的。在此，TIC是“Total 1n Current”的简称，是在各测量点获取到的质谱的所有质量电荷比范围的离子强度值的和。如果进行TIC标准化，则各质量电荷比下的强度值被标准化，使得各测量点的TIC相同。另一方面，XIC是“Extract 1n Current”的简称，是在各测量点获取到的质谱中的所指定的质量电荷比的离子强度或者所指定的质量电荷比范围的离子强度的和。如果进行XIC标准化，则各质量电荷比下的强度值被标准化，使得各测量点的XIC相同，因此能够使与特定的质量电荷比对应的峰值的高度在各测量点处一致。
另外，操作者(用户)为了决定想要显示为成像图像的质量电荷比、质量电荷比范围，大多参照所有测量点或者操作者所关注的关心区域内的测量点的平均质谱，但如果基于对平均质谱也进行TIC标准化或者XIC标准化而得到的离子强度值来制作成像图像是有效的。
[0008]然而，如果进行这样使用了标准化后的离子强度值来进行成像图像的制作、平均谱的制作或者统计解析的执行等，存在如下问题。
[0009]根据例如在显示基于标准化后的离子强度值的成像图像的情况下，进行哪种标准化(例如TIC标准化或XIC标准化)，或者，在XIC标准化的情况下，以哪个质量电荷比(或质量电荷比范围)为基准这样的标准化的条件，成像图像的形态会大幅变化。因此，需要操作者指定标准化的条件，实际上，大多数是进行如下那这样的作业，即，改变标准化的条件并且多次使成像图像、平均质谱显示，操作者自己对它们进行比较并且决定适当的标准化条件。在进行标准化的情况下，需要各测量点的质谱的强度值乘以根据其标准化条件而不同的标准化系数。因此，一旦标准化条件被变更，则每次需要标准化系数的计算、利用了其标准化系数的成像质量分析数据的标准化运算处理等的处理，数据处理上会耗费时间。又，如上所述，即使压缩各测量点的质谱数据并保存，如果保存全部按照各种标准化条件而被标准化的质谱数据，则会需要相当的数据量，没有实用性。
[0010]又，为了比较多个试样的成像质量分析数据而实施统计解析的情况下，根据平均质谱、在所有测量点中提取出各质量电荷比的最大强度值的最大强度质谱，选出代表峰值的质量电荷比(或质量电荷比范围)，根据各测量点的质谱，求出其质量电荷比的离子强度值，制作质量电荷比值和离子强度值成套的峰值阵列。然后，对该峰值阵列执行各种统计解析。为了进行确切的统计解析，有时变更峰值阵列的质量电荷比值并多次重复进行统计解析，但在峰值阵列的计算上会耗费时间，因而作业效率差。又，如果想要执行基于在各种条件下被标准化后的成像质量分析数据的统计解析处理，处理会更加地烦杂，作业上会变得耗费时间。
[0011]又，一般来说，由于计算机中可使用的主存储器的容量的制约，过去，基于成像质量分析数据来制作、显示特定的质量电荷比的成像图像、特定的关心区域中的平均谱的软件与进行统计解析的软件是独立的软件。因此，如对判断为统计解析的结果是有效的质量电荷比所对应的详细的成像图像进行确认那样的情况下，各软件间的数据文件的交换、各自的软件的启动、结束操作是必要的，对操作者来说存在作业非常烦杂的问题。
现有技术文献专利文献
[0012]专利文献1:日本专利特开2012-169979号公报专利文献2:日本专利特开2012-038459号公报
专利文献3:美国专利公开2012/0133532号说明书非专利文献
[0013]非专利文献1:小河、其他五位，“显微质量分析装置的开发”，岛津评论，第62卷，第3、4号，2006年3月31日发行，p.125-135
非专利文献2:原田、其他八位，“由显微质量分析装置进行的生物体组织分析”，岛津评论，第64卷，第3、4号，2008年4月24日发行，p.139-145
非专利文献3:杉浦(Y Sugiura)、其他六位，“饱和脂肪酸的质谱成像含有小鼠脑磷脂酰胆碱的细胞选择性分布的可视化”(Visualizat1n of the cell-selectivedistribut1n of PUFA—containing phosphatidylcholines in mouse brain by imagingmass spectrometry) ”，脂质研究杂志(Journal of Lipid Research)，Vol.50，2009 年，pp.1766-1788
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0014]本发明正是鉴于上述技术问题而做出的，其第一目的在于，提供一种在基于通过成像质量分析装置得到的数据，进行为了降低每个测量点的离子强度值的偏差的影响等而进行了标准化的成像图像、质谱的制作、显示时，能够有效地运用计算机所搭载的主存储器来进行高速处理的成像质量分析数据处理方法及成像质量分析装置。
[0015]又，本发明的第二目的在于，提供一种在基于通过成像质量分析装置得到的数据来进行统计解析时，能够有效地运用计算机所搭载的主存储器来进行高速处理的成像质量分析数据处理方法及成像质量分析装置。
解决技术问题的手段
[0016]为了解决上述技术问题而做出的本发明的第一形态如下:一种成像质量分析数据处理方法，对成像质量分析数据进行处理，该成像质量分析数据是将通过对试样上的多个测量点分别执行质量分析而收集到的、作为离子强度值的一维排列的质谱数据与上述测量点的空间位置信息相关联而得到的，所述成像质量分析数据处理方法的特征在于，包括以下步骤:
a)压缩步骤，按照规定的算法对各测量点的质谱数据执行压缩处理，并将得到的压缩数据储存到存储部的第一存储区域；
b)标准化系数制作步骤，按每个测量点计算标准化系数并将其结果储存到所述存储部的第二存储区域，所述标准化系数用于按照规定的基准将各测量点的质谱数据的强度值标准化； c)标准化质谱制作步骤，利用被储存于所述存储部的第一存储区域的与各测量点对应的强度值的压缩数据、被储存于该存储部的第二存储区域的各测量点的标准化系数、以及这些测量点的空间位置信息，来计算出所指定的或特定的多个测量点的标准化后的质谱的累计质谱、平均质谱、或者按每个质量电荷比提取出的最大强度值的最大强度质谱中的至少任一个，作为标准化质谱；以及
d)标准化图像制作步骤，利用被储存于所述存储部的第一存储区域的与各测量点对应的强度值的压缩数据、被储存于该存储部的第二存储区域的各测量点的标准化系数、以及这些测量点的空间位置信息，来制作成像图像，其中，所述成像图像表示与所指定的或特定的质量电荷比或质量电荷比范围对应的标准化后的强度值的二维分布。
[0017]本发明的第一形态的成像质量分析数据处理方法中，如果由成像质量分析装置收集的成像质量分析数据作为解析对象被给予，则首先在压缩步骤中，对各测量点的质谱数据的一维排列进行压缩处理，压缩数据被存储到例如计算机的主储存器等的存储部。在此，质谱数据的一维排列是指，除了按质量电荷比的顺序排列每个质量电荷比的强度值的数据列以外，也包含将例如用飞行时间型质量分析装置得到的每个飞行时间的强度值按其飞行时间的顺序来加以排列的数据列。又，对