2016 Fiscal Year Research-status Report
潰瘍性大腸炎合併腫瘍の発見および治療法選択を支援する内視鏡画像解析システムの構築
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15K01333
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
岡久 稔也 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学系), 特任教授 (60304515)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曽我部 正弘 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学系), 特任講師 (60732790)
中川 忠彦 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学系), 特任助教 (40634275)
小中 信典 徳島大学, 大学院理工学研究部, 教授 (20380107)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 潰瘍性大腸炎 / 内視鏡画像解析 / 大腸内視鏡検査 / 腫瘍診断 / 炎症評価 / 閾値変動内視鏡画像解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
潰瘍性大腸炎に合併する大腸腫瘍の発見は、内視鏡技術の進歩にも係わらず依然困難であり、腺腫や異形成（dysplasia）を発見した際に全大腸切除を行うか判断に苦慮することも多い。本研究では、潰瘍性大腸炎合併腫瘍の発見および治療法選択を支援するために、腫瘍の発見と鑑別および全大腸の炎症の程度の客観的かつ経時的把握を可能とする内視鏡画像解析・診療支援システムの開発に向けての基盤技術を確立する。具体的には、我々の開発した閾値変動内視鏡画像解析法を発展させ、血管・潰瘍・出血を正確に自動抽出する技術を確立する。次に、前癌病変であるdysplasia、腺腫、癌の非拡大内視鏡画像での血管像の特徴を抽出し、これら腫瘍の発見と鑑別を行うための血管抽出法と画像解析指標を決定する。さらに、大腸の炎症の程度を客観的かつ正確に評価するための画像解析指標を決定する。
平成28年度は、前年度の検討で明らかとなった解析に適した基本構成要素（明るさ、方向、距離）を有する内視鏡画像の追加収集を行った。特に、全波長成分の光を照射して反射光より画像を構築するフジノン社製の高解像度大腸内視鏡システム（FUJIFILM EC-L590）を用いて撮影した画像の収集を行ったが、同時に、オリンパス社製の面順次方式の高解像度大腸内視鏡システム（OLYMPUS CF-HQ29）の画像収集も行った。さらに、本研究では、炎症の程度を客観的に評価して、内視鏡画像解析結果との相関を検討するために、生検組織の炎症関連マーカー（サイトカイン、血管新生因子など）を測定する。平成28年度は、現在までに測定した大腸粘膜局所の病理組織の炎症スコアおよび血管新生因子の集計を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
基礎検討の段階で、画像の撮影条件が画像解析結果に予想以上に強い影響を及ぼすことが明らかとなった。そこで、安定した解析法を確立するために、まず特定の最適な条件で撮影された基本画像を抽出し、その画像に関して基本解析法の検討を行い基盤技術を確立した後に、撮影条件の影響を最小とする解析条件の改良を行うこととした。そのために、解析に適した基本構成要素（明るさ、方向、距離）を有する内視鏡画像の追加収集を行った。また、生検組織の炎症関連マーカー（サイトカイン、血管新生因子など）の測定は、試薬が高価であるため、解析する画像を収集し終わった後に、解析対象となる画像に一致した生検組織検体を選び測定を行うこととした。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの結果をもとに、収集した最適な条件で撮影された基本画像をもとに、以下の検討を行う。
【１】血管・潰瘍・出血の描出技術を確立するために、閾値変動内視鏡画像解析法を用いて高解像度大腸内視鏡で撮影した画像の血管・潰瘍・出血の抽出能を高めるための改良を進める。現在の閾値変動内視鏡画像解析法を用いて基本画像を解析し、肉眼で確認した血管・潰瘍・出血と比較して描出能（感度・特異度）を評価する。次に、閾値変動内視鏡画像解析法の①抽出色の波長域、②関心領域、③画像描出用テンプレートについて条件を変更し、血管・潰瘍・出血の抽出能（感度・特異度）を向上させる。
【２】腫瘍の発見・鑑別技術を確立するために最適な血管抽出法ならびに画像解析指標を決定し、その発見能、鑑別診断能を評価する。改良した閾値変動内視鏡画像解析法を用い、前癌病変であるdysplasia、腺腫、癌および炎症性ポリープや周辺の粘膜から血管像を描出し、画像解析することによって血管画像解析指標（血管分岐点・交点数、血管径・不揃い度、血管長・不揃い度、フラクタル次元（同一性）など）を算出し、dysplasia、腺腫、癌の血管像の特徴を数値化する。
【３】大腸の炎症評価技術を確立するために、内視鏡所見（Mayor 内視鏡サブスコア：４段階評価および内視鏡インデックス：12点評価）、生検組織の病理所見（Matts組織分類：5段階）および炎症関連マーカー（サイトカイン、血管新生因子など）に最も相関する画像解析指標を決定する。
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| Causes of Carryover |
基礎検討の段階で、画像の撮影条件が画像解析結果に予想以上に強い影響を及ぼすことが明らかとなった。そこで、安定した解析法を確立するために、まず特定の最適な条件で撮影された基本画像を抽出し、その画像に関して基本解析法の検討を行い基盤技術を確立した後に、撮影条件の影響を最小とする解析条件の改良を行うこととした。そのために、解析に適した基本構成要素（明るさ、方向、距離）を有する内視鏡画像の追加収集を行った。また、生検組織の炎症関連マーカー（サイトカイン、血管新生因子など）の測定は、試薬が高価であるため、解析する画像を収集し終わった後に、解析対象となる画像に一致した生検組織検体を選び測定を行うこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度の残額は、次年度の炎症関連マーカー（サイトカイン、血管新生因子など）測定のための試薬の購入のための追加費用として使用する予定である。
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