【背景】食道扁平上皮癌の治療方針決定に正確な深達度診断が重要であるが，MM/SM1の正診率は低く解決すべき課題となっている．本研究の目的はLED光源を用いたLCIにおける食道表在癌に対する色と深達度の関連性について検討することである．
【方法】表在型食道癌と診断された病変に対し白色光につづいてLCIで観察を行った．色合いの評価についてはCIE-L＊a＊b＊空間を用いて色値を算出し，深達度ごとの癌部と非癌部の色差を算出した．血管径およびintrapapillary capillary loopの分岐角を病理的に算出し，色合いとの相関を検討した．
【結果】48症例52病変が登録された．深達度別の正常と病変部の色差において，MM/SM1以深群ではEP/LPM群に比べて有意に色差が大きかった（P＝0.025）．血管径はb＊値と弱い正の相関を認めた（相関係数＝0.302，P＝0.033）．
【結論】LED光源を用いたLCI観察は，表在型食道癌における深達度診断の向上に有用である可能性があるが，その有用性を示すのにはさらなる検討が必要である．
食道扁平上皮癌は予後不良な癌の１つであるが，表在型食道癌は内視鏡治療や手術で治癒する可能性が高い．リンパ節転移と深達度には相関があり 1）～3），食道扁平上皮癌に適切な治療を行うには正確な深達度診断を行えるかが非常に重要である 4），5）．
深達度診断に対する検査法として内視鏡検査，超音波内視鏡検査，消化管造影法があり，それらを総合的に判断して深達度診断を行っている 6），7）．内視鏡検査においては2012年に日本食道学会が提唱した食道学会分類をもとに，NBI，BLIによる画像強調併用拡大観察を用いた深達度診断が広く行われている．しかし深達度MM/SM1に限っては正診率が57～60％と低く解決すべき課題となっている 8）～10）．
白色光における病変の色調は視認性のみならず深達度評価における重要な観察項目の１つとなっている．平坦隆起型の表在型食道癌の場合，発赤が強い場合は一段深く浸潤していると診断される 6）．そこでわれわれは新しい内視鏡画像強調機能であるLinked Color Imaging（LCI）に着目した．LCIは粘膜表層の微細血管や表面構造を強調する短波長の光を用いて粘膜の発赤領域の僅かな違いを強調している．LCIのH. pylori感染胃炎の診断に対する有用性や，バレット食道，早期胃癌，大腸ポリープの視認性に対する有用性に関する報告がされているものの，われわれの知る限りでは食道癌の深達度診断に関する報告はない 11）～19）．また食道癌におけるintrapapillary capillary loop（IPCL）の病理形態学的特徴は評価されてきているものの，LCIの色調とIPCLの病理学的な相関に関する報告もない．
一方最近では高効率，長寿命を実現するlight-emitting diode（LED）光源が注目されており，LED光源は内視鏡へも応用され，LCI観察可能なLED内視鏡システムが2016年より実用化されている 20）．従来のキセノン，LASER光源と異なり赤/緑/青/青紫の４色のLEDがそれぞれの波長帯域で独立して発光するため，色再現性には微妙な違いがあるかもしれない．特に緑から赤にかけての発光プロファイルの違いは，赤色の鮮やかさに影響すると考えられる．赤色の僅かな違いを強調するLCIは，照明光のスペクトラムの違いにも敏感であると考えられ，白色光で均一に見える発赤もさらに異なった色調に分離されている可能性がある．しかし，LED光源を用いたLCIにおける深達度診断能についての有用性に関する報告はない．本研究の目的はLCIにおける表在型食道癌に対する色と深達度との関連を検討することである．
本研究は後方視的分析研究であり，名古屋大学医学部附属病院において，2017年１月から2019年１月までの間に，上部消化管内視鏡検査で表在型食道癌と診断された患者が登録された．この研究は名古屋大学医学部附属病院生命倫理委員会で承認された研究（IRB no. 2016-0305）であり，ヘルシンキ宣言を遵守し，検査前には文書でのインフォームドコンセントを取得している．術前に化学療法または放射線療法を行った患者，あるいは耐術不能な患者は除外された．表在型食道癌は粘膜下層を超えない病変と病理専門医により診断されたものと定義した．
検査手順この研究ではELUXEOTM video processor VP-7000，ELUXEOTM light source BL-7000，Video Endoscope EG-760Z（ FUJIFILM Co., Tokyo, Japan.）が使用された．ELUXEOの光源は異なる波長をもつ４つのLEDを使用している．LASER光源が２つの波長の光を照射するのに対し，LED光源は４つの波長の光を使用している．LEDが照射する赤色の光は独立しており，LASER光源よりも多くの赤情報を得ている．LCIへの切り替えによってLASER光源のものとは異なる特徴を生み出している（Figure 1-A，B） 21），22）．治療前精査日もしくは治療当日に，鎮静下において白色光につづいてLCIで観察を行った．白色光では構造強調をH＋１＋３に設定し，LCIでは構造強調をA6，色彩強調をC1に設定した．内視鏡画像は白色光，LCIともに近距離で撮像した．内視鏡的切除もしくは手術を行い，得られた検体に対し病理組織学的に深達度診断を行った．
LASER光源のスペクトラム（A）とLED光源のスペクトラム（B）．LASER光源では450nm周囲の光が発光体を励起して通常観察に適した白色光を生み出している．LED光源では緑と赤の混合を少なくすることで鮮明な赤色を生み出している．
色合いの評価としてCommission international de l’eclariage（CIE）-L＊a＊b＊空間を用いて色値を算出した 23）．L＊a＊b＊表示には画像編集ソフトであるPhotoshop CS4（Adobe Systems Inc., USA），を用いた．CIE-L＊a＊b＊空間は３次元の色空間のことであり，明るさ，赤/緑，黄/青の３つの因子で表示される．正の値は軸L＊が白，軸a＊が赤，軸b＊が黄色の方向にシフトしたことを表し，人間の目に見えるすべての色を表す．言い換えれば，CIE-L＊a＊b＊カラーモデルは人間の色知覚に近似している．既報の方法に倣いPhotoshop CS4を用いて内視鏡画像の色合いを評価した 11），24），25）．白色光およびLCIで得られた画像から正常部および病変部それぞれ任意の２点を同一の画像から選択するとL＊a＊b＊値が自動的に算出される．それぞれの平均値を色値とした．病変と周囲粘膜の色値を定量するために，明るさを一定と仮定し，算出した色値のうちL＊を除くa＊，b＊を２次元表示にした（Figure 2）．色差は２つの色の知覚的な違いとして定義され，それらの色の距離によって近似できる．白色光またはLCIそれぞれにおいて深達度ごとに色差の比較を行った．
得られたL＊a＊b＊値を３次元からL＊値を一定値にしてa-bプロットを作成した．
切除した食道組織を10％ホルマリンで固定し，パラフィン包埋した．３μm切片に対し通常のヘマトキシリン・エオジン染色および免疫組織化学的染色を実施した．血管壁を強調するために市販の１次抗体（clone JC/70A，１：1200；Dako, Glostrup, Denmark）を使用してCD31に対する免疫組織化学的染色を行った．食道粘膜ではIPCLと呼ばれる血管が上皮を栄養しており，正常粘膜では粘膜の基底部から上皮表層まで垂直に走行している 26）．過去の研究では浸潤の深さが深くなるにつれて，IPCLがより拡張または蛇行することが報告されている．われわれは蛇行した血管に焦点を当て，IPCL偏位角（IPCL deviation angle；IDA）を定義した 27），28）．IDAはIPCLの軸からの偏位を評価するために用いた．それぞれの標本に対し，100倍率で顕微鏡画像を撮影し，画像内のすべてのIPCLを分析した．IDAを次のように計算した．基底膜からIPCLの観察可能な端までの水平（h）および垂直（v）距離を測定した．これらのデータから，IDAはtanθ＝v/h，IDA＝90°―θと算出した（Figure 3）．b＊値と平均血管径およびIDAとの相関関係を検討した．SM深部浸潤症例は血管の観察および測定が不可能なため除外した．
intrapapillary capillary loop（IPCL）の偏位角（IPCL deviation angle：IDA）の解析．
A：病変部のHE染色（scale bar 200µm）．
B：CD31免疫染色にて血管を強調した．
C：IPCLの１例：このIPCLは垂直に伸びており，IDA＝０°である（scale bar 100µm）．
D：別の IPCLの例：このIPCLは傾いて走行しておりIDA＝41°であった（scale bar 100µm）．
統計解析にはIBM SPSS Statistics 23.0（IBM Japan, Ltd., Tokyo, Japan）を使用した．２群間の比較にはt検定もしくはマンホイットニーU検定を用いた．P値は0.05未満で有意差ありとした．色と組織学的深達度の関連について，色値の最適値をROC解析を用いて評価した．算出した最適値をもとに深達度診断能（感度，特異度，陽性/陰性的中率，正診率）を算出した．
54名の患者がこの研究に登録された．６名は検査後に化学療法あるいは放射線治療を受けたため除外された．最終的には48症例52病変となった．患者背景をTable 1に示す．
臨床病理学的特徴．
白色光およびLCIでの内視鏡画像をFigure 4-A～Dに示す．SM2の病変は白色光にて発赤調が強く，LCIでは黄色成分が増しサーモン色に描出されていた．一方LPMの症例は発赤が弱く，LCIではピンク色に描出されていた．Figure 5-A，Bにa-bプロット図を示す．白色光では正常部および病変部が限局して集中しているのに対しLCIでは２カ所に分極して広がっていた．
白色光とLCIでのそれぞれの画像．
A：深達度SM2病変の白色光での画像．
B：深達度SM2病変のLCIでの画像．
C：深達度LPM病変の白色光での画像．
D：深達度LPM病変のLCIでの画像．
白色光とLCIのa-bプロット図．
A：白色光．
B：LCI．
深達度別の正常部と病変部の色差の比較をFigure 6-A，Bに示す．白色光ではEP/LPM群およびMM/SM1以深群では有意差はみられなかった．LCIではMM/SM1以深群では正常部と病変部の色差に有意差を認めた（P＝0.025）（EP/LPM群：23.2±11.5，MM/SM1以深群：33.4±12.0）．
深達度別の正常粘膜と病変部の色差の比較．
A：白色光．
B：LCI．LCIを使用すると，色差がEP/LPM群では23.2±11.5に対しMM/SM1以深群では33.4±12.0とMM/SM1以深群で色差が大きかった（P＝0.025）．
50病変に対し病理学的評価を行った．血管径とb＊値には弱い正の相関を認めた（相関係数＝0.302，P＝0.033）．IDAとb＊値では有意な相関はみられなかった（相関係数＝0.180，P＝0.210）（Figure 7-A，B）．
平均血管径（A），IDA（B）とb＊値の相関．血管径とb＊値の相関係数＝0.302，（P＝0.033）．IDAとb＊値の相関係数＝0.180，（P＝0.210）．
a＊値およびb＊値の深達度診断に対するROC曲線を用いた分析では色と深達度に関する色値のカットオフ値の最適値はそれぞれa＊値では28.25，b＊値では25であった．カットオフ値をもとにした感度，特異度，陽性的中率，陰性的中率，正診率はa＊値ではそれぞれ70％，78.6％，43.8％，91.7％，76.9％，b＊値ではそれぞれ50％，95.2％，71.4％，88.9％，86.5％であった．
本研究においてLCIの色合いと深達度の関連について３点の新しい知見が得られた．まず１点目は白色光よりもLCIにおいて正常部と病変部の色差が大きく，LCIでは病変をより視認できたことである（Figure 6-A，B）．Figure 5で示したようにLCIでは病変の色調が２グループに分かれた．過去にも食道癌に対してNBIの視認性が向上したと報告されている 29）．食道癌における色調に関して南らは食道癌のback color signについて報告しており，病変内のループ様血管の背景色が周囲正常粘膜の色調と異なるback color sign陽性例では癌の正診率が高いと報告している 30）．神崎らも同様に報告しており，組織学的には上皮の厚さが色調と関連していると報告している 31）．上皮が薄くなると表層を光が反射されず通過し，さまざまな光を反映することで色に変化を来すと考えられる．これにより食道癌においてはLCI観察下で周囲粘膜が白色調を呈することが多く，病変の視認性が向上する可能性があると考えられる．
２点目に白色光と比較してLCIでは色差が大きかったことである．EP/LPM群よりもMM/SM群では色差が大きかった（Figure 6）．さらに白色光では両群間に有意差を認めず，LCIでは有意差を認め，深達度診断を病変の色調で行える可能性が示唆された．LCIで病変を観察すると正常粘膜は白色調，EP/LPM病変ではピンク色，MM/SM1以深病変ではサーモン色として観察された．深達度診断においては，画像強調機能の目覚ましい進歩によって画像強調併用拡大観察が深達度診断に有用であることが示されており，広く使用されている 8），9）．井上・有馬らが提唱した拡大内視鏡分類では血管の形態に着目して深達度診断が行われている 27），32）．ループ様血管が深達度EP/LPM，ループ形成に乏しいものがMM/SM1に相当する．小山らが血管分類に基づく深達度診断能の検討を行ったところ，typeB血管の正診率が90.5％と高い深達度診断能を示した 33）．色と深達度の関連性に限ると報告は少なくなる．幕内らは平坦隆起型の多くは粘膜内癌であるが，そのうち発赤が強い場合は粘膜筋板まで浸潤していたと報告している 6）．今回の検討では色差と深達度に関連性があり，色の変化についてはLCIが赤みの変化を強調することに加えて，LEDの発光スペクトラムが影響している可能性がある．われわれが知る限りでは色と深達度に関する報告はなく，拡大観察を行わずに色で深達度診断が行える可能性が示唆されたことを強調したい．白色光観察では病変の色調のみならず形態的特徴や厚みで深達度診断を行っている．しかしLCIでは拡大観察を行わずに色の違いのみで深達度を予測でき，表在型食道癌の診断に不慣れな内視鏡医にとって有用な診断モダリティとなりうる．またLASER光源が２色の波長を発光する一方，LED光源では独立した４色の波長を発光している．LEDが赤色を独立して発光していることでLASER光源では得られない赤色の情報を得ている．さらに内視鏡画像からb＊値をリアルタイムに測定できるようになれば，今後の深達度診断の１つのツールとなりうる．
３点目はb＊値がIPCLの血管径と弱い相関を示したことである．血管径あるいは血管密度と深達度に相関があり，また深達度が深くなるにつれ血管径あるいは血管密度が大きくなることが過去に報告されている 34），35）．われわれの研究では血管径と深達度の関連性について直接検討していないが，色の変化が病変内の血管の形態を反映していたことが示された．熊谷らは深達度が深くなるにつれ，新生血管が不規則に分岐することを報告している 35），36）．これに則りわれわれは血管の分岐角度に着目し検討を行った．しかしながら，IDAとb＊値には非常に弱い相関があるものの有意ではなかった．血管の蛇行や形態についてはさらなる検討が必要である．
本研究にはいくつかの限界がある．第１に検討した病変数が少なく，特に深達度MM/SM1以深の症例が少ないことである．第２に単施設の後方視的研究であり，カットオフ値を用いたa＊値およびb＊値の深達度診断能が有意ではなかったことである．多施設で症例の蓄積を行いさらなる検討が望まれる．第３に比較検討を肉眼分類ではされておらず，またBLIとLCIでの比較もしていない．第４にプロットが任意の２点であり，サンプリングエラーが生じている可能性があり測定結果に影響を与えているかもしれない．最後に深達度診断の評価を客観的に評価しただけであり，内視鏡医による評価も必要と考えられる．今後は内視鏡医によるLCIのトレーニングを重ね，内視鏡医による評価を行うことで診断能が上昇する可能性があると考えられる．深達度を向上させるためには，白色光においても色調は１つの所見となるため今後は深達度診断を行う際には通常観察の形態に加えて，LCI観察による病変の色も加味した検討が必要である．
結論として表在型食道癌に対してLCIで観察を行うと通常の白色光と比較して病変部および正常部で色差が大きくなり，また血管径と色値で相関がみられLCI観察は深達度診断の向上に有用である可能性がある．
本論文内容に関連する著者の利益相反：なし
