Endocytoscopy（以下EC）は消化管上皮を520倍の拡大倍率で観察することにより，生体内で細胞異型の評価が可能となった新世代の内視鏡である．ECの開発は，2004年のプローブ型内視鏡（XEC-300，450倍；XEC-120，1,100倍）による食道観察からその歴史が始まった．その後10年以上の開発期間を経て，2018年に大腸超拡大内視鏡（CF-H290ECI）が上市され，一般臨床で使用することが可能となった．ECによる大腸病変の診断には，NBIを併用し血管所見を評価するendocytoscopic vascular pattern（EC-V）分類と，メチレンブルー染色後に腺腔と核の形態で評価するEC分類を用いる２つの手段がある．EC-V分類は前染色をする必要がなく，非常に簡便であり，EC分類は構造異型に加えて細胞異型を評価することで病理診断に迫る診断が可能となる．本稿では基本的な観察方法から診断方法まで開設しており，これをきっかけとしてECが普及することを期待している．
病変を切除することなく，病理診断を内視鏡で予測する“optical biopsy”の重要性が，国内外で大きな注目を浴びている．Endocytoscopy（CF-H290ECI, Endocyto, Olympus Corp. 以下EC）は，超高精度の“optical biopsy”を実現すべく開発された，新世代内視鏡である．
CF-H290ECIはスコープ先端に通常観察から顕微鏡レベルの倍率まで１つのレンズで観察可能な高性能複合レンズ搭載し，病変の生きた細胞を直接観察できる軟性内視鏡である（Figure 1）．ECの開発は，2004年のプローブ型内視鏡（XEC-300，450倍；XEC-120，1,100倍）による食道観察からその歴史が始まった 1），2）．しかし，プローブ型内視鏡は，親スコープの鉗子チャンネルから挿入する必要や，光源が２つ必要であることなど，煩雑であった．このため，第２世代では，一体型二眼式のEC（大腸ではCF-Y0001，450倍） 3）が，そして第３世代では，EC用のレンズと通常観察のレンズが一体化した，一体型一眼式のEC（大腸ではCF-Y0020，370倍）が開発された．そして第４世代として開発されたCF-H290ECIは2018年にオリンパス社より上市されたモデルで，約520倍の拡大倍率を有する一体型一眼式のECである．ECの使用法は単純である．ターゲットとなる病変を見つけたら，NBIに切り替える，もしくは1.0％メチレンブルー（＋/－0.05％クリスタルバイオレット）にて前染色を行い，内視鏡先端を病変に接触させ，ハンドレバーで拡大倍率を最大にするのみである．拡大内視鏡で必要とされる，微細なピント合わせは不要である．以下に，大腸EC観察のノウハウ，および診断の礎となるEC分類・EC-V分類について概説する．
超拡大内視鏡CF-H290ECI．
単眼式の接触型超拡大内視鏡であり，この１本で通常観察，従来の拡大観察，超拡大観察まで可能である．
現在市販されている大腸超拡大内視鏡（CF-H290ECI）は従来の大腸拡大内視鏡（CF-HQ290ZI）とほぼ同等の操作性で520倍の超拡大観察を実現した内視鏡である．CF-H290ECIの先端外形は12.8mmであり，CF-HQ290ZI（13.2mm）よりやや細いが，前方送水機能，硬度可変機能，高伝達挿入部機能などの基本的な大腸内視鏡の機能をすべて有している．一方，受動彎曲機能はなく，視野角は140°である点においてCF-HQ290ZIと異なることに注意したい．最大の特徴である拡大倍率は，ハンドル部のズームレバー手前に倒すことで，通常観察から520倍の超拡大観察まで連続的に調整が可能である．つまり，CF-HQ290ZIと同程度の拡大倍率でレバーを止めれば従来の拡大内視鏡診断も可能であり，従来の構造異型にもとづいた拡大内視鏡診断から，細胞異型を加味したEC診断まで１本の内視鏡で行うことができる．また鉗子チャンネルも3.2mmあり，ほぼすべての内視鏡処置具が問題なく使用できるため，治療内視鏡も支障なく行うことができる（Table 1）．
超拡大内視鏡のスペックと従来の拡大内視鏡との比較．
実際の検査におけるECを用いた大腸病変の観察手順について述べる．まず先端アタッチメントの是非であるが，われわれの施設ではECに先端アタッチメントは使用していない．アタッチメントを装着することでレンズ面と粘膜面の距離が生じてしまい，病変観察時に接触できないことがあるためである．もし使用する場合は，アタッチメントが内視鏡先端からごくわずかに出る程度まで押し込んでおく必要がある．
従来通りの手順で回盲部まで内視鏡を挿入後，病変を発見した場合，白色光観察に続いて行うのがendocytoscopy with narrow-band imaging（EC-NBI）である．内視鏡観察の基本である十分な洗浄ののちEC-NBI観察に移る．ECの観察になれるまでは2-stepでの観察が容易であり，望ましいと考えている．すなわち①病変にレンズ面を接触させ意図的に赤玉状態を作る，その後②ズームレバーをフルに倒して最大倍率のEC-NBI画像を取得するという手順である．なおこのズームレバーをフルに倒す際に，上下左右アングルがずれてしまい病変からレンズがはずれてしまうことがしばしば経験される．そのためわれわれは，左手中指もしくは環指でアングルを固定した状態で，左手母子でズームレバーを倒すようにしている（Figure 2）．これによってレンズと病変の位置関係を固定したままEC画像が取得できるようになる．さらにECの観察，操作性に習熟してくれば，ズームレバーを徐々に倒しながら80倍倍率程度のNBI拡大観察でJNET分類のvessel pattern, surface patternを評価したのちEC-NBI観察に移行することも可能である．
拡大レバーを引く際のこつ．
左手中指（もしくは薬指）で上下左右アングルを固定し（青矢頭），左手親指でズームレバーを操作する（赤矢印）．これにより右手を離すことなく拡大できるため，視野が固定される．
EC-NBI観察後，より確信度の高い診断をするために色素観察に移行する．インジゴカルミン散布による形態診断とpit pattern診断に続き，メチレンブルー染色に移行する．大腸病変の診断においてはクリスタルバイオレット染色後のpit pattern診断に引き続いてメチレンブルー染色を行うケースがあると思われるが，メチレンブルー単染色でも十分良好な画像が得られる 4）．メチレンブルー染色の具体的手順は以下のとおりである，①十分に洗浄する．②１％に調整したメチレンブルーを散布チューブで少量ずつ滴下する，③染色時間として約１分程度放置する．④再度洗浄し，粘液と余剰な染色液を除去する．⑤病変に接触し，最大倍率でEC画像を取得する．⑥核が不鮮明であれば②-④の手順を繰り返す．なおクリスタルバイオレット染色によるpit pattern診断を先行する場合は，クリスタルバイオレット染色からメチレンブルー染色までの時間が長すぎると，経験上画像が不鮮明になることがあるため，クリスタルバイオレット染色後は可及的にpit pattern観察を行い，メチレンブルー染色に移行することが望ましい．
当施設では試薬である富士フイルム和光純薬社のメチレンブルーを染色に使用している．メチレンブルーに関する安全性であるが，消化管粘膜散布によりDNA障害を生じたとの報告があり 5），慎重に使用すべきとの意見が以前よりある．しかし，近年大腸内視鏡検査前にメチレンブルーカプセルを服用し，DNA障害の有無を検討した報告では，DNA障害の副産物であるγH2AXの有意な上昇は見られず，DNA障害や有害事象はなかったと結論付けている 6）．本邦を含めて世界的にメチレンブルー染色は慣例的に使用されているが，染色によると思われる発癌事例はないことから，われわれは少量の１％メチレンブルーを染色に使用することは問題ないと考えている．
当施設では１％メチレンブルー散剤を，院内薬局に依頼して注射用水に溶解して使用している．この理由は，メチレンブルーの特性として非常に難溶性であり，30分～60分の撹拌およびフィルター濾過が必要なため，内視鏡室のスタッフが調製をすることは困難であるためである．
EC-NBI観察では微細な血管所見が得られ，大腸病変の診断において有用であることがわかってきた．EC-NBIでは従来のNBI拡大観察以上の微細な血管構造を抽出することが可能であり，われわれは，EC-NBIで得られる血管所見を３つに分類（endocytoscopic vascular pattern：EC-V分類，Figure 3）し，その特徴を報告した 7）．EC-V1は血管が淡く視認しにくいのが特徴で非腫瘍（過形成ポリープ）の指標．EC-V2は拡張のない血管が観察され，腺腫～粘膜内癌の指標．EC-V3は拡張，口径不同，数珠状などを伴う血管所見であり，浸潤癌の指標と考えている．Pilot studyの結果，EC-V1の過形成性ポリープに対する診断精度は，感度96％特異度99％正診率99％であり，EC-V3の浸潤がんに対する診断精度は，感度75％特異度97％正診率89％であった 8）．EC-NBIで評価できるEC-V分類は，精度ではメチレンブルー染色によるEC分類には若干劣る可能性があるものの 7），画像取得が極めて簡便である．ECを使用した観察法の中では，EC-NBIがまず初めに行うべき観察方法である．
EC-NBIで観察される微細血管所見にもとづくendocytoscopic vascular pattern 分類．
メチレンブルー染色後の大腸EC観察における画像分類として，われわれはEC分類を提唱している（Figure 4）．メチレンブルー染色後のEC画像で認識できる所見は，上皮表層における①腺腔と②核である．この２つに所見に着目して，EC分類は構築された．まず，非腫瘍性病変をEC1とし，腫瘍性病変をEC2，3に大別した．さらに，EC1は正常粘膜と過形成性ポリープを鑑別する目的で，EC1aとEC1bに細別し，EC3は粘膜下層高度浸潤以深癌（＝EC3b）を鑑別する目的で，EC3aとEC3bに細別した．EC1aは小円形の腺腔が明瞭に観察され，腺腔縁は平滑であり，大きさのそろった小型円形あるいはやや紡錘形の核が腺腔縁から均等に放射状に配列するものであり，正常大腸粘膜に相当する．EC1bは腺腔が鋸歯状に観察され，小円形の顆粒が細胞質内に存在するもので過形成性ポリープに相当する．EC2は腺腔が明瞭なスリット状で，さらに腺腔縁が平滑であり，軽度腫大した紡錘形の核ないし楕円形の核が認められもので腺腫から粘膜内癌相当とした．EC3aは腺腔が不整形でメチレンブルーにより濃染する類円形の核が認められるもので，粘膜内癌から粘膜下層軽度浸潤癌に相当する．EC3bは腺腔が不明瞭となり不整形の核を認めるもので，粘膜下層高度浸潤以深癌に相当する．
メチレンブルー染色後に観察される腺腔と核にもとづくEC分類．
これらEC分類を用いたpilot study 3）では，病理組織診断との比較において，粘膜下層高度浸潤癌の診断能は感度90％，特異度99％，正診率96％と非常に良好な成績であり，その後に行われたランダム化比較試験 9）においては，腫瘍・非腫瘍の鑑別における正診率は94％であった．またEC3aの精度を向上させる目的に核の形状，腫大の程度，重層化所見に着目してEC3a low gradeとhigh gradeに分類することで，深達度診断に寄与することも報告した 10）．
S状結腸に認めた８mmの，通常観察で発赤調の0-Ⅱa病変である．NBI拡大観察ではJNET分類type2Aであった．EC-NBI観察では口径や配列が比較的均一な血管が観察されEC-V2と診断した．Pit patternはⅢL型で，メチレンブルー染色後のEC像はスリット状の腺腔，紡錘形の軽度腫大した核を認めEC2と診断し，内視鏡的切除を行った．病理組織学的にはtubular adenomaであった（Figure 5）．
S状結腸0-Ⅱa病変．
a：白色光観察．発赤調の0-Ⅱa病変．
b：NBI拡大観察．JNET分類type2Aとした．
c：EV-NBI画像．口径の整った血管が規則正しくnetworkを構成しEC-V2の所見である．
d：クリスタルバイオレット染色画像．ⅢL型pit pattern．
e：クリスタルバイオレット・メチレンブルー二重染色像：紡錘形の核とスリット状の腺腔を認め，EC2の所見である．
f：病理組織学的に管状腺腫と診断された．
横行結腸に認めた５mm大の，正色調の0-Ⅱa病変である．NBI拡大観察では樹枝状の血管が散見されるが拡張に乏しくJNET type1と診断した．EC-NBIではNBI拡大で見られた樹枝状血管は全体的に不明瞭化しておりEC-V1と診断した．われわれの検討では，上皮表層から血管までの距離（すなわち上皮層の厚さ）と血管視認性が強く関係していた（unpublished data）．過形成ポリープなど上皮層が厚い病変ではEC-NBIで観察した際に血管がECの焦点深度よりやや深いところを走行するため，血管が不明瞭化すると考えられる．インジゴカルミン散布ではⅡ型pit patternであり，メチレンブルー染色後のEC像は鋸歯状腺腔と顆粒状の細胞質を認めEC1bと診断した．病理組織学的に過形成ポリープと診断された（Figure 6）．
横行結腸５mm 0-Ⅱa.
a：横行結腸に認められた，正色調の0-Ⅱa病変．
b：NBI拡大観察．樹枝状の整な血管が観察されJNET type1.
c：EC-NBI画像．血管は淡く認識しにくい，EC-V1の所見．
d：インジゴカルミン散布像．Ⅱ型pit patternである．
e：メチレンブルー染色後のEC像．鋸歯状の腺腔と顆粒状の細胞質を認め，EC1bの所見である．
f：異型のない鋸歯状腺管が主体であり，過形成ポリープと診断された．
上行結腸に認めた８mm台の，淡い発赤調の0-Is病変．肛門側に粘液が貯留した浅い陥凹を認める．EC-NBIでは軽度拡張した血管がやや深い層に透見されるが，全体に不明瞭でありEC-V1と診断した．インジゴカルミン散布では鋸歯状の腺管が粘液貯留により開大した開Ⅱ型pit patternを認めた．クリスタルバイオレット・メチレンブルー二重染色後のEC観察像では核腫大は認めず，腺管開口部が卵円形に開大しており，SSA/Pに矛盾しない所見 11）であった．EMRで切除され，病理診断はSSA/Pであった（Figure 7）．
上行結腸８mm 0-Is.
a：上行結腸に認めた８mm台の，淡い発赤調の0-Is病変．肛門側に陥凹と粘液貯留を認める．
b：NBI拡大観察．粘液により開大したpit構造がdark spotとして観察される（JNET type1）．
c：EC-NB画像．軽度拡張した血管がやや深い層に透見されるが，全体に不明瞭でありEC-V1と診断した．
d：インジゴカルミン散布像．鋸歯状の腺管が粘液貯留により開大した開Ⅱ型pit patternを認めた．
e：クリスタルバイオレット・メチレンブルー２重染色後のEC観察像では核腫大は認めず，腺管開口部が卵円形に開大しており，SSA/Pに矛盾しない所見であった．
f：組織学的には拡張した鋸歯状腺管，腺底部の逆T字型の拡張を認め，inverted growthを呈するSSA/Pと診断された．
RSに約10mmの凹凸不整を伴う病変を認めた．NBI拡大観察では拡張した不整な血管を認め，JNET type2Bとした．EC-NBI画像では，腺腫で見られる血管より明らかに拡張した血管に口径不同を伴っており，EC-V3と診断した．インジゴカルミン散布像では病変内部に陥凹局面を認め，0-Ⅱa＋Ⅱc病変と判断した．病変中央のクリスタルバイオレット染色後の拡大観察ではVI高度不整～VN型pit patternを認めた．同部のメチレンブルー染色後のEC像では腺腔は不明瞭で，癌細胞と思われる濃染される腫大した不整型の核に加えて，細顆粒状の小型の構造を認めEC3bと診断した．病理診断はAdenocarcinoma（tub1＞tub2），pT1b（SM 1,800μm），int，INFb，Ly1b，V1a，BD2であった．ECで細顆粒状構造が見られた部位では，間質反応が一部露出していた．以前，われわれは，細顆粒状の構造物は表層に露出した間質反応内の炎症細胞浸潤を見ている可能性を報告しており 12），本症例も同様の所見と考えられる（Figure 8）．
RS 10mm 0-Ⅱa＋Ⅱc.
a：白色光観察．RSに約10mmの凹凸不整を伴う病変を認めた．
b：NBI拡大観察では拡張した不整な血管を認め，JNET type2Bとした．
c：EC-NBI画像では，腺腫で見られる血管より明らかに拡張した血管に口径不同を伴っており，EC-V3と診断した．
d：インジゴカルミン散布像では病変内部に陥凹局面を認め，0-Ⅱa＋Ⅱc病変と判断した．
e：病変中央のクリスタルバイオレット染色後の拡大観察ではVI高度不整～VN型pit patternを認めた．
f：メチレンブルー染色後のEC像では腺腔は不明瞭で，癌細胞と思われる濃染される腫大した核に加えて，細顆粒状の小型の構造を認めEC3bと診断した．
g：病理組織学的には高分化～中分化の異型の強い腺管が粘膜下層に浸潤しており，T1bであった．病理診断はAdenocarcinoma（tub1＞tub2），pT1b（SM 1,800μm），int，INFb，Ly1b，V1a，BD2であった．
高い診断能を有するECであるが，その画像読影には一定の経験・病理学的な基本知識を必要とし，非熟練者にはEC診断のためのトレーニングが必要という欠点があった．われわれはこの点を克服し，医師の能力によらない「均てん化された診断」を実現すべきと考え，医工産連携体制の下，ECを用いたコンピュータ診断支援システム（EndoBRAIN）を開発した 13），14）．EndoBRAINはソフトウェアであるが，人工知能の医療応用であるため，保険診療内で使用するためには薬機法承認が必要である．われわれは薬機法承認を目的とし，国立研究開発法人日本医療研究開発機構（AMED）の医療機器開発推進研究事業に「大腸がん抑制を可能とする，人工知能にもとづく内視鏡診断支援ソフトウェア」（研究開発代表者・工藤進英）として採択された研究内で，多施設共同性能評価試験を実施した（研究協力施設：国立がん研究センター中央病院，国立がん研究センター東病院，東京医科歯科大学，静岡県立静岡がんセンター）．その試験結果をもって薬機法承認申請を行い，2018年12月に薬機法承認を取得した．EndoBRAINは現時点では腫瘍と非腫瘍の鑑別に限ったものであるが，前向きの解析において高い精度でこれを鑑別できることが報告され 15），臨床的な有用性が期待できる．
EndoBRAINの使用方法は極めて簡便であり，インストールされた医療機器用のコンピュータを起動し，内視鏡のレリーズボタンを押すだけで自動的に解析される．Endocytoscopeの最大倍率画像とそれ以外を自動的に判別し，最大倍率画像（EC画像）を撮影したときのみ結果が出力される．EC-NBI画像，メチレンブルー染色後のEC画像も自動的に識別され，それぞれに対応した人工知能が画像解析を行い，結果を出力するため，医師は内視鏡操作にのみ集中すればよい．なおEndoBRAINは性能評価試験において高い精度を達成しているが，あくまで診断支援装置であり，最終的な診断は内視鏡医が下す必要がある．加えて，sessile serrated adenoma/polypや炎症性腸疾患に併存する病変，非上皮性腫瘍などに対する性能は担保されていないことにも注意が必要である．このようなコンピュータ診断支援システムが，日常臨床においてどのようなポジションを獲得していくのか，まだまだ未知数であるが，今後の本分野の研究推移を見守りたい．
ECによる大腸病変の観察方法から診断方法について概説した．ECは従来の診断学で評価できた構造異型に加えて，生体内で細胞異型の評価が可能とし，高精度のoptical biopsyを可能とする新たな内視鏡診断モダリティである．コンピュータ診断支援システムも医療機器として上市され，大腸内視鏡診断学を取り巻く環境は変わりつつあるが，最終的な診断を下すのは医師であり，ECを含めた内視鏡画像の診断は今後も求められる普遍的な技術である．
本論文内容に関連する著者の利益相反：三澤将史（オリンパス（株））
