2017 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

Research Project

Project/Area Number	15K01333
Research Institution	The University of Tokushima
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)
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, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (20380107)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2019-03-31
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
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29年度は、様々な基本構成要素（明るさ、方向、距離）を有する炎症部位および腫瘍性病変の内視鏡画像の追加収集を継続した。また、画像解析のための最適な撮影条件を抽出し、解像度の違いも含めた撮影条件の解析結果への影響を検討し、画像解析法の改良を進めた。また、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29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や炎症関連細胞の状態を検討し、測定対象とする血管新生因子の絞り込みを行った。
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、画像解析のための最適な撮影条件を抽出し、撮影条件を変えることによる影響を詳細に検討する必要が生じた。さらに、撮影条件の影響を少なくするために画像解析法の一部変更などが必要となり、期間の延長を行った。
Strategy for Future Research Activity	これまでの結果をもとに、解析に適した条件で撮影された画像を用い、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、最適な内視鏡画像解析法を用いて様々な条件で撮影した内視鏡画像の血管・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、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。最適な画像解析法を用い、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。
Causes of Carryover	次年度使用額が生じた理由：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、画像解析のための最適な撮影条件を抽出し、撮影条件を変えることによる影響を詳細に検討する必要が生じた。さらに、撮影条件の影響を少なくするために画像解析法の一部変更などが必要となり、期間の延長を行った。次年度使用額の使用計画：平成29年度の残額は、主として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。