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August 6, 2013, Cambridge--MITの研究グループは、結腸の前癌病変発見を容易にする新しい内視鏡技術を開発した。病変の早期発見は結腸直腸癌の死亡率を減らすことが示されている。米国では、年間約50000人がこの病気で死亡している。
照度差ステレオ(photometric stereo)内視鏡として知られる、この新しい技術は、従来の2D画像とともに直腸表面の組織分布画像を撮ることができる。Madrid-MIT M+Vision Consortiumのリサーチフェロー、Nicholas Durr氏によると、そのような画像によって前癌的な成長(腫瘍)が見つかりやすくなる。これには、従来の内視鏡なら通常は見逃すような平坦病変が含まれる。
「従来の直腸検査では、直腸の内腔に成長する大きなポリープを探すが、過去数年の多くの研究から明らかになったことは、もっと微細な、非ポリープ状病変も癌の原因になるということだ」とDurr氏は説明している。
米国では、結腸内視鏡検査は50歳で始めるように推奨されている。従来の結腸内視鏡検査は、画像取得に光ファイバカメラ付内視鏡を用いている。
色素内視鏡検査では、組織変化がはっきりするように結腸内を色素で着色し、感度を向上させるが、時間がかかりすぎるのでこれは一般には用いられない。
Durr氏によると照度差ステレオ内視鏡検査は潜在的に、色素内視鏡検査と同様の明暗差を作り出す。「それに、これは完全な光技術であるので、ボタンを押すだけでコントラストが得られる」。
フォトメトリックステレオイメージングは、コンピュータ視覚技術として開発されたが、複数の光源と表面との間を計測することで表面組織を再現することができる。その距離を用いて光源に対する表面のスロープを計算し、隆起やその他の表面の特徴を描写する。
しかし、内視鏡先端と直腸表面との間の正確な距離を知る方法がないため、研究チームは元の技術を内視鏡用に変更する必要があった。このため、最初に取得した画像には歪があった、特に表面高さが徐々に変化する場所に歪が出た。
この歪を除去するために研究チームは、最も平坦な表面からの空間情報をフィルタで除去する方法を開発。結果として得られた技術は、少なくとも3つの光源を必要とする。この技術は、表面特性の正確な高さ、深さを計算しないが、結腸内視鏡検査担当者が病変またはポリープがあるかどうかを判断するための視覚表示ができるようになっている。
研究チームは2台のプロトタイプを作製した。1つは直径35mmで、直腸内視鏡検査に使うには大きすぎる。もう1つは直径14mmで、一般的な直腸内視鏡のサイズ。人工シリコン直腸でのテストで研究チームは、両タイプともポリープと平坦病変の3D画像を作り出すことを確認した。
Durr氏によると、この新しい技術の内視鏡への組込は容易であると言う。「既存の多くの結腸内視鏡はすでに複数の光源を持っており、ハードウエアの視点から言えば、その光源を置き換えるだけでよい。次に、この測光データの処理するためにソフトウエアをアップグレードする」と話している。
計画では、この技術をMGH、マドリッドのHospital Clinico San Carlosで臨床テストすることになっている。また研究チームは、この新しいシステムで生成した局所情報からポリープや病変を特定するプロセスの自動化に役立つようにコンピュータアルゴリズムの開発に取りかかっている。