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ぶれない,まぶしくない,自撮りできる小型眼底カメラシステムを開発 ~毛細血管もとらえる眼底網膜像で在宅ヘルスケア応用に期待~

 奈良先端科学技術大学院大学(NAIST)と国立研究開発法人 科学技術振興機構(JST)は2018年6月18日,同大学先端科学技術研究科 物質創成科学領域の太田 淳 教授らの研究グループと東京大学大学院情報理工学系研究科 石川 正俊 教授らの研究グループが共同で,画像処理装置の高速ビジョンと近赤外光を用いることにより,ユーザーが1人で眼底網膜像を撮影する新しい小型眼底カメラシステムの開発に成功したと共同発表した.本研究はJST戦略的創造研究推進事業ACCEL「高速画像処理を用いた知能システムの応用展開」によるもので,ハワイで開催された2018 Symposia on VLSI Technology and Circuitsにて発表された(注).

 眼底網膜は身体の外から毛細血管を観察でき,眼の様々な疾患だけでなく,高血圧・動脈硬化・糖尿病などの生活習慣病の診断にも有効とされている.眼底網膜を観察するには,眼科病院などで医師や検査技師が眼底カメラを操作して撮像する.眼底を撮像するには,瞳孔と眼底の光軸を正確に合わせ,暗い眼球内を強いフラッシュ光で隈なく照らす必要がある.眼球が高速に細かく動くことやまぶしさのため,患者が自分で撮像することは,現在はできない.

 今回研究チームは,(1)高速微動する眼球を高速ビジョンシステムによりトラッキングし,さらに(2)まぶしくない近赤外光を用いることで眼底に十分な強度の光を到達させることで,眼に負担をかけることなく眼底像を得るシステムを開発した.高速ビジョンシステムは,東京大学 石川教授が提案する撮影技術であり,毎秒1000枚もの高速撮像により人間の視覚能力を遙かに超えた機能を実現できる.瞳孔から眼底内を観察するためには,高速に動く目を追尾(トラッキング)する必要がある.高速トラッキング技術は,本プロジェクトの分担グループである東北大学大学院 情報科学研究科 鏡 慎吾准教授が開発したシステムをもとにした.また,近赤外光照明で得られる画像は白黒であるが,青・緑・赤の3原色はそれぞれ異なる波長の近赤外光と相関がある.この関係を利用して,近赤外光を受光して,原色でイメージを表示するCMOS撮像素子を開発した.これを用いて株式会社ナノルクスが開発した小型眼底カメラプロトタイプの面積は2.3mm2でスマートフォンに搭載できる.

 この結果,スマホの自撮り機能を用い,撮像する目ではない,もう片方の目で確認しながら自分の眼底を撮像できる.眼底を気軽に1人で撮像できる本システムは,今後パーソナルヘルスケアへの応用が期待される.また眼底網膜像をインターネット経由で医師に送ることで,遠隔診断も可能になる.

 本システムによる装置は,現時点では未承認医療機器であり,販売や授与することはできない.今後,実用化することを目指して開発を進める,としている.

(注)H. Sumi, T. Takehara ,S. Miyazaki, D. Shirahige, K. Sasagawa,  T. Tokuda, Y. Watanabe, N. Kishi, J. Ohta, and M. Ishikawa, "Next-Generation Fundus Camera with Full Color Image Acquisition in 0-lx Visible Light by 1.12-micron Square Pixel, 4K, 30-fps BSI CMOS Image Sensor with Advanced NIR Multi-Spectral Imaging System", 2018 Symposia on VLSI Technology and Circuits, Session 15 ‐  TAPA 3 Photonics and RF/Analog, Thursday, June 21, a.m.