皮膚生検は、医師が検査用に小さな組織の塊を削り取るため、患者には痛みを伴う傷が残り、治るまで何週間も掛かることもあり楽ではない。しかし、癌の早期治療が可能になるなら、その価値は大きい。しかし、近年、積極的な診断の取り組みにより、生検の回数は癌の発見数の約4倍に増加しており、現在では皮膚癌が発見されるたびに約30の良性病変が生検されている。
スティーブンス工科大学の研究者らは、現在、不必要な生検の割合を半分に減らし、皮膚科医やその他の現場の医師が実験室レベルの癌診断に簡単にアクセスできるようにする、低価格の携帯型機器を開発している。
「我々は生検をなくそうとしているわけではない。しかし、我々は医師に追加のツールを与え、彼らがより良い判断を下すのに役立ちたいと考えている。この装置は、空港のセキュリティスキャナで使われているのと同じ技術であるミリ波イメージングを使って、患者の皮膚をスキャンする。」と、スティーブンス大学の生体電磁気研究所所長で准教授のネガー・タバソリアン博士は述べている。タバソリアン博士とそのチームは、この装置が癌であるかどうかを検出するために、すでに生検された皮膚で作業する必要があった。
健康な組織と癌組織ではミリ波帯の反射率が異なるため、皮膚から反射されるミリ波帯のコントラストを観察することで癌を発見することが理論的には可能である。研究チームは、このアプローチを臨床応用するために、複数の異なるアンテナから取得した信号を1つの超高帯域幅画像に融合するアルゴリズムを用い、ノイズを低減し、ごく小さなホクロやシミの高解像度画像も迅速に取得することに成功した。
アミール・ミルベイク博士（2018年）が率いる研究チームは、この技術の卓上型バージョンを使用して、実際の臨床診察で71人の患者を診察し、その方法がわずか数秒で良性病変と悪性病変を正確に区別できることを発見した。タバソリアン博士とミルベイク博士は、この装置を用いて、97%の感度と98%の特異性で癌組織を識別することができたが、これは病院レベルの最高の診断ツールにも引けを取らないものだ。
タバソリアン博士は、「皮膚癌を検出できる高度な画像技術は他にもあるが、それらは大きくて高価な機械であり、クリニックで使用できるものではない。我々は、携帯電話のように小さくて使いやすい低価格の装置を作っているので、身近に高度な診断をもたらすことができるのだ。」と述べている。
この研究成果は、Scientific Reportsの2022年3月23日号に掲載された。このオープンアクセス論文は、「生体内皮膚がん診断のためのリアルタイム高解像度ミリ波イメージング（Real-Time High-Resolution Millimeter-Wave Imaging for in-Vivo Skin Cancer Diagnosis）」と題されている。
「この技術は、数秒で結果が得られるため、将来的には、拡大鏡の代わりに定期検診で使用され、極めて正確な結果がほぼ瞬時に得られるようになるかもしれない。つまり、医師は正確な診断を定期的な検診に組み込むことができ、最終的にはより多くの患者を治療できるようになるのだ」と、タバソリアン博士は述べている。
ミリ波は、他の多くのイメージング手法とは異なり、人間の皮膚に2mm程度まで無害に透過するため、研究チームのイメージング技術では、スキャンした病変の明確な3Dマップを得ることができる。今後、この装置のアルゴリズムを改良することで、病変部の断面図を大幅に改善し、より正確で低侵襲な悪性腫瘍の生検を可能にすることが期待される。
次のステップは、この診断キットを集積回路に組み込むことである。このステップにより、機能的な携帯型ミリ波診断装置が、既存の病院用診断装置の数分の一のコスト、1台100ドル程度で製造できるようになる日も近いと考えられる。研究チームはすでにこの技術の商業化に取り組んでおり、今後2年以内に臨床医の手にこの装置が渡ることを期待している。
タバソリアン博士は、「前途は明らかであり、何をすべきかはわかっている。この概念実証の後、我々は技術を小型化し、価格を下げて市場に投入する必要がある。」と述べている。
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スティーブンス工科大学で開発中の携帯型装置は、皮膚をスキャンして、癌（左）、扁平上皮癌（中）、光線性角化症（右）などの異なる種類の皮膚癌を検出することができる。(出典: Stevens Institute of Technology)
