新しいアプリを使えば、スマートフォンで自撮りするだけで、膵臓がんやその他の疾患を簡単に自己検査できるようになる可能性があります。
膵臓がんは、5年生存率が9％と、予後が最も厳しいがんの一つです。その一因は、腫瘍が広がる前に発見できる特徴的な症状や非侵襲的な検査手段がないことにあります。
BiliScreenは、スマートフォンのカメラ、コンピュータービジョンのアルゴリズム、機械学習ツールを使い、人の強膜、つまり目の白い部分におけるビリルビン値の上昇を検出します。
膵臓がんをはじめとするさまざまな疾患の初期症状の一つに、黄疸があります。血液中にビリルビンが蓄積し、皮膚や目が黄色くなる症状です。ビリルビン値がわずかに上昇した段階で、肉眼では見えないうちに黄疸の兆候を検出できれば、リスクのある人を対象とするまったく新しい検診プログラムの実現につながる可能性があります。
70人を対象とした初期の臨床研究では、目に当たる光を調整する3Dプリント製の箱と併用したBiliScreenアプリは、現在使われている血液検査と比べ、懸念すべき症例を89.7％の確率で正しく特定しました。
「膵臓がんの問題は、症状が出る頃には手遅れになっていることが多い点です」と、筆頭著者でワシントン大学ポール・G・アレン・コンピューターサイエンス・アンド・エンジニアリング学部の博士課程学生、アレックス・マリアカキス氏は述べています。
「月に一度、自宅で人目を気にせずこの簡単な検査を受けられれば、命を救う治療を受けられるほど早い段階で病気を発見できる人がいるかもしれません」と同氏は話します。
BiliScreenは、同大学のユビキタス・コンピューティング研究室による先行研究を基盤としています。同研究室は以前、赤ちゃんの皮膚を撮影して新生児黄疸を検査するスマートフォンアプリ、BiliCamを開発しました。最近の研究学術誌Pediatricsに掲載された研究では、BiliCamが530人の乳児のビリルビン値を正確に推定できることが示されました。
医師が現在ビリルビン値の測定に用いる血液検査は、懸念すべき理由がない限り成人には通常実施されません。医療従事者の診察が必要で、頻繁に検査を受けるには不便です。
BiliScreenは使いやすい非侵襲的なツールとして設計されており、さらなる検査のために医師に相談すべきかどうかの判断に役立つ可能性があります。診断に加えて、ビリルビン値を頻繁に測定する必要がある膵臓がん患者の負担を軽減する可能性もあります。
「目は体を知るための、とても興味深い入り口です……」
成人では、目の白い部分は皮膚よりもビリルビン値の変化に敏感です。その変化は、膵臓がん、肝炎、または一般に無害なジルベール症候群の早期警告サインとなる場合があります。皮膚の色とは異なり、強膜の変化は人種や民族を問わず比較的一貫しています。
しかし、強膜が黄色っぽく変色したことに気づく頃には、ビリルビン値はすでに懸念すべき水準を大幅に超えています。研究チームは、コンピュータービジョンと機械学習のツールを使えば、人間の目に見える前に目の色の変化を検出できるのではないかと考えました。
「目は体を知るための、とても興味深い入り口です。涙からは血糖値が、強膜からは血液中のビリルビン値が分かります」と、上席著者でコンピューターサイエンス・アンド・エンジニアリングと電気工学の教授、シュウェタク・パテル氏は述べています。
「自撮りでこうした変化を捉え、早期発見につなげられるだろうか。それが私たちの問いでした」
BiliScreenは、スマートフォン内蔵のカメラとフラッシュを使い、自撮りの際に目の画像を撮影します。研究チームは、目の白い部分を自動かつ効果的に切り出すコンピュータービジョンシステムを開発しました。これは医療診断に役立つ技術です。次にアプリは、強膜から反射・吸収される光の波長に基づいて色の情報を算出し、機械学習アルゴリズムを用いてビリルビン値との相関を調べます。
照明条件の違いを考慮し、研究チームはBiliScreenを2種類の付属品とともに試験しました。色の調整に役立つ色付きの四角形を印刷した紙製メガネと、周囲の光を遮る3Dプリント製の箱です。Google Cardboardのヘッドセットを思わせる箱型付属品とアプリを併用した場合、結果はわずかに良好でした。
今後、研究チームは黄疸や基礎疾患のリスクがある幅広い人々を対象にアプリを試験するほか、箱やメガネなどの付属品を不要にすることも含め、使いやすさの改善を続ける予定です。
「比較的小規模な初期研究ですが、この技術には可能性があることが示されました」と共著者のジム・テイラー氏は述べています。同氏は大学医学部小児科の教授で、父親を70歳のときに膵臓がんで亡くしています。
「膵臓がんは、現時点で有効な検診手段がない恐ろしい病気です」とテイラー氏は話します。「膵臓がんにかかる不運に見舞われた人が、より多く、手術を受けて生存の可能性を高められる時期に病気を発見する幸運に恵まれることが、私たちの目標です」
この新しいアプリについては、論文で説明されています。この論文は9月13日に開催されるUbicomp 2017（計算機協会の国際会議「ユビキタス・コンピューティング」）で発表される予定です。
この研究は、全米科学財団、クールター財団、ワシントン研究財団の基金による支援を受けました。
