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ワシントン大学チームが膵臓がん検査用のスマートフォン自撮りシステムを開発

ワシントン大学チームが膵臓がん検査用のスマートフォン自撮りシステムを開発

アラン・ボイル著

BiliScreenアプリの使い方
3Dプリントされた観察ボックスにスマートフォンを固定し、ユーザーの目の画像を撮影します。BiliScreenアプリは、撮影された目の画像を分析し、膵臓がんの兆候となる可能性のある黄疸の兆候を探します。(ワシントン大学撮影 / デニス・ワイズ)

ワシントン大学の研究者らは、ユーザーが自撮り写真を撮ることで膵臓がんやその他の病気の検査を行えるスマートフォンアプリを開発した。

しかし、ただの自撮り写真ではありません。

BiliScreenアプリは、白目の部分に焦点を絞って検査するように設計されています。白目が黄色みがかっている場合は、ビリルビンと呼ばれる化合物の濃度が上昇している可能性があります。これは黄疸の兆候であり、膵臓がんの初期症状の一つでもあります。

強膜とも呼ばれる白目の部分への最初の影響は、肉眼では確認できないほど微妙です。通常、血中濃度の上昇は血液検査で明らかになりますが、ワシントン大学の研究チームは、ビリスクリーンは効果的で低コスト、そして負担の少ないスクリーニングツールとして役立つと述べています。

70人を対象とした初期の臨床研究では、光への露出条件を制御するために特別に設計されたスマートフォンボックスと併用した場合、BiliScreenアプリの測定値が実際の血液中のビリルビン値と89.7％のレベルで相関していることが判明しました。

この研究結果は、インタラクティブ、モバイル、ウェアラブル、ユビキタス技術に関するACMの会議録で発表され、9月13日にハワイで開催されるUbicomp 2017で発表される予定だ。

「人々がこの簡単な検査を月に一度、自宅でプライバシーを保ったまま行うことができれば、早期に病気を発見し、命を救える治療を受けられるようになるかもしれないという希望がある」と、ウィスコンシン大学ポール・G・アレン・コンピュータサイエンス・エンジニアリング学部の博士課程学生で、この研究の筆頭著者であるアレックス・マリアカキス氏は本日のニュースリリースで述べた。

ワシントン大学のユビキタス・コンピューティング・ラボ（UbiComp）は、カメラやマイクを搭載したスマートフォンなどの一般的な消費者向けデバイスを病気のスクリーニングに活用する方法を研究しています。BiliScreenは、同大学のユビキタス・コンピューティング・ラボが以前から進めていたBiliCamというプロジェクトを基盤としています。

BiliCamは、新生児の皮膚写真を分析することで黄疸をスクリーニングするスマートフォンアプリです。小児科学誌「Pediatrics」に掲載された研究によると、530人の乳児を対象としたBiliCamの検査結果は、血液検査で測定されたビリルビン値と90%の相関関係を示したと報告されています。

BiliCamの成功を受けて、UbiCompの研究者たちは膵臓がんに着目しました。膵臓がんは進行の速い病気で、毎年4万人以上のアメリカ人の命を奪っています。Appleの共同創業者であるスティーブ・ジョブズは2011年に膵臓がんで亡くなりました。そして今夏、シアトルのスタートアップ企業Mighty AIの共同創業者であるマット・ベンケ氏が膵臓がんと診断され、CEOを辞任しました。

膵臓がんは早期診断であれば生存率が大幅に高まりますが、初期症状は見逃されてしまうことがよくあります。UbiCompチームは、目の色の変化に注目するというアイデアに興味をそそられました。

「目は体内の情報を得るための非常に興味深い入り口です。涙は体内のグルコース量を、強膜は血液中のビリルビン量を教えてくれます」と、本研究の筆頭著者であるワシントン大学教授のシュエタック・パテル氏は述べた。「私たちの疑問は、こうした変化の一部を自撮りで捉え、早期発見につながる可能性があるかどうかでした。」

BiliScreen は、コンピューター ビジョンと機械学習ツールを活用して、強膜で反射または吸収される光の波長に基づいてビリルビン レベルを推定します。

パテル氏と彼の同僚たちは、強膜の画像化にいくつかのアプローチを試みた。一つのアイデアは、被験者にカラー印刷された厚紙製の眼鏡をかけさせ、顔の写真を撮るというものだった。そして、光のレベルを比較することで画像を較正した。

もう一つのアイデアは、3Dプリンターをプログラムして、Google Cardboard VRヘッドセットに似た視聴ボックスを作るというものでした。ユーザーはスマートフォンをこのボックスに差し込み、ヘッドセットを通してカメラとフラッシュを目に向けることができます。

観察箱とメガネ
UWチームは、BiliScreen用に2種類のアクセサリをテストしました。照明条件を制御するための3Dプリントボックスと、アプリの色調整に役立つメガネです。(UW Photo / Dennis Wise)

箱を通して撮影された写真は、分析に最も信頼できる画像を生み出すことが判明しました。

「この比較的小規模な初期研究は、この技術に将来性があることを示している」と、共同執筆者のジム・テイラー氏は述べた。テイラー氏はワシントン大学医学部の小児科教授で、父親が70歳で膵臓癌で亡くなった。

現在、研究チームは、がんから肝炎、アルコール依存症、ギルバート症候群として知られる比較的無害な肝臓疾患まで、黄疸や基礎疾患のリスクがあるより幅広い人々を対象にアプリをテストすることを計画している。

データベースが大きくなればなるほど、BiliScreenは問題の初期兆候をより正確に認識できるようになります。研究者たちは、このアプリが強膜の分析に非常に長け、アクセサリが不要になることを期待しています。つまり、BiliScreenが既成概念にとらわれない発想をすることを期待しているのです。

「BiliScreen: 肝臓および膵臓疾患のためのスマートフォンベースの強膜黄疸モニタリング」の著者には、マリアカキス、パテル、テイラーの他に、ミーガン・バンクス、ローレン・フィリッピ、レイ・ユーもいます。