新しく開発された超高感度内視鏡（従来の強力光源が不要）の脳神経外科領域への臨床応用とその実用化に向けた医師主導治験の実施

文献情報

• 文献番号: 201409017A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 新しく開発された超高感度内視鏡（従来の強力光源が不要）の脳神経外科領域への臨床応用とその実用化に向けた医師主導治験の実施
• 課題番号: H24-被災地域-一般-007
• 研究年度: 平成26(2014)年度
• 研究代表者(所属機関): 本郷 一博(信州大学 医学部脳神経外科学)

研究分担者(所属機関)

• 千葉　敏雄((独)国立成育医療研究センター　社会・臨床研究センター)
• 鎮西　清行((独)産業技術総合研究所　ヒューマンラ イフテクノロジー研究部門・企画本部)
• 藤森　敬也(福島県立医科大学　胎児・新生児医 学／産婦人科学)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 【補助金】 医療技術実用化総合研究
• 研究開始年度: 平成24(2012)年度
• 研究終了予定年度: 平成26(2014)年度
• 研究費: 50,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

我々は近年開発された超高感度カメラ搭載の新しい硬性内視鏡（以下，超高感度内視鏡）を脳神経外科領域（脳室鏡下操作等）および一般の腹腔鏡手術（例えば産婦人科分野）における診断と治療の双方に導入するため，医師主導治験を施行してその薬事申請・承認，それに続く事業化・市場化を促進し，同時に，超高感度内視鏡の短期間での最適化を実現させる．本超高感度内視鏡は，従来の強力な光源を用いない超低照度環境下（例えば単一LEDのみ）でも十分な視野観察を既に可能とし，その完成度も（光学的性能試験・動物実験等を介して）目標の約90%に達している．その最終的完成のために、内視鏡カメラの小型軽量化と色調の高精細化を達成する．

研究方法

H26年度には，信州大学にて脳神経外科分野における超高感度内視鏡の臨床評価と，福島県立医科大学にて産婦人科分野における超高感度内視鏡の臨床評価を行う．前者では，傍鞍部腫瘍（主に下垂体腺腫）症例に対して，インドシアニングリーン（ICG）を静脈投与し微小血管や腫瘍と正常下垂体との見え方の違いを検討する．後者では，腹腔鏡手術（卵巣嚢腫核出，筋腫核出術，子宮全摘術など），にて，超高感度内視鏡の効果を評価する．また，超高感度内視鏡カメラ（試作機）と白色LED光源装置を用いて，従来のCCD内視鏡との比較により，特に低照度下における腹腔鏡手術手技タスク評価を行なう．内視鏡の薬事申請については，昨年度の内視鏡カメラ（クラス1）に引き続き，脳神経外科用の硬性鏡（クラス4）の製造および販売が可能な協力企業に，製造販売承認申請等を依頼する．

結果と考察

信州大学における臨床評価では，10例の経鼻的経蝶形骨洞的腫瘍摘出術にて，超高感度内視鏡による蛍光画像を利用しつつ手術を行った．蝶形骨洞前壁に走行する血管を蛍光で観察することで，注意するべき部位を同定することができ，全例でこの血管からの出血を回避することができた．また，腫瘍は白く濃染され，腫瘍の全体像を確認することができた．さらに正常下垂体と腫瘍との境界部位を確認することに役立ち，一塊として全摘出することができた．福島県立医科大学における臨床評価では，23件（卵巣嚢腫核出（付属器切除）17件，筋腫核出術　4件，子宮全摘術　1件，子宮外妊娠手術1件）の手術にて超高感度内視鏡を用いた．卵巣嚢腫核出術においては，高度癒着に起因する開腹移行例を１例認めたが，その他手術機械および手技に起因する合併症および入院期間の延長を要する大量出血などは認めなかった．超高感度内視鏡では，たとえ出血を伴う状況であっても常に内視鏡画像が明るく保たれるため，手術時間の短縮や，出血量の減少，術者の疲労軽減に寄与すると考えられる．白色LED光源と超高感度内視鏡を組み合わせた低照度下での腹腔鏡手術タスク評価では，全体として，照度が強い方がタスク実施数が多く，ミスが少なく，また，フリッカー計測における認識周波数はやや高い傾向が見られた．同一照度においては，3CCD内視鏡カメラに比べ，超高感度CMOS内視鏡カメラを使用した方がミスが少ないという結果が得られた．また，本研究で開発を行った超高感度内視鏡の製造，販売が可能な企業により神経内視鏡に関する承認基準（平成21年11月20日薬食発1120第10号通知）を適用した製造販売承認が行われ，脳神経3D内視鏡（承認番号 22600BZX00202000）として承認された．

結論

H26年度には，昨年度までに開発し薬事承認を得た超高感度内視鏡カメラを用いて，信州大学では脳神経外科分野における臨床評価を，福島県立医科大学では産婦人科領域における臨床評価を行った．前者では感度の高さを活かしたICG蛍光の術中観察が可能となり，従来の内視鏡の可視光観察では見られなかった結果や腫瘍，そして健常組織との境界を確認することができた．後者では暗くなりがちな腹腔内であっても常に明るい画像で観察することができ，手術のしやすさにつながった．また，LED光源を用いた低照度下（従来の1/10以下）であっても，超高感度内視鏡を用いることで，腹腔鏡手術の手技を行うのに効果的に働くことを確認できた．脳神経外科領域で用いるための硬性鏡も本年度にクラス4で薬事承認を得ることができた．これにより，本プロジェクトで開発した超高感度内視鏡カメラ及び硬性鏡の実用化を達成し，脳神経外科用の医療機器として使用することができるようになった．今後は白色LED光源による超高感度内視鏡用の照明装置の実用化をはじめとする周辺装置や各種機能の研究開発及び実用化を進めていく．

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-01
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201409017B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 新しく開発された超高感度内視鏡（従来の強力光源が不要）の脳神経外科領域への臨床応用とその実用化に向けた医師主導治験の実施
• 課題番号: H24-被災地域-一般-007
• 研究年度: 平成26(2014)年度
• 研究代表者(所属機関): 本郷 一博(信州大学 医学部脳神経外科学)

研究分担者(所属機関)

• 千葉　敏雄((独)国立成育医療研究センター 社会・臨床研究センタ ー)
• 鎮西　清行((独)産業技術総合研究所　ヒューマンラ イフテクノロジー研究部門・企画本部)
• 藤森　敬也(福島県立医科大学　胎児・新生児医学／産婦人科学)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 【補助金】 医療技術実用化総合研究
• 研究開始年度: 平成24(2012)年度
• 研究終了予定年度: 平成26(2014)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

我々は近年開発された超高感度カメラ搭載の新しい硬性内視鏡（以下，超高感度内視鏡）を脳神経外科領域および一般の腹腔鏡手術における診断と治療の双方に導入するため，医師主導治験を施行してその薬事申請・承認，それに続く事業化・市場化を促進し，同時に，超高感度内視鏡の短期間での最適化を実現させる．本超高感度内視鏡は，従来の強力な光源を用いない超低照度環境下でも十分な視野観察を既に可能とし，その完成度も目標の約90%に達している．その最終的完成のために、内視鏡カメラの小型軽量化と色調の高精細化を達成する．

研究方法

我々は，国立成育医療研究センターを中心に超高感度内視鏡カメラの開発を進め，まずはクラス1の内視鏡カメラとして薬事承認を目指す．信州大学では脳神経外科領域での要求仕様を，福島県立医科大学では産婦人科領域での要求仕様を調査し，臨床評価を行ないながら，従来の照明環境下における課題を抽出し，開発にフィードバックさせる．また，産業技術総合研究所では，超高感度内視鏡の有効性安全性の評価方法の基礎的検討と，超高感度内視鏡の産業競争力強化のための低コスト化や機能拡張に取り組み，最終的に脳神経外科領域で使用可能な内視鏡として薬事承認を目指す．

結果と考察

H24年度からH25年度にかけて，従来の2D内視鏡及び3D内視鏡における課題を，信州大学（脳神経外科領域）および福島県立医科大学（産婦人科領域）で抽出した．国立成育医療研究センターを中心にCMOS撮像素子を用いた超高感度内視鏡カメラを試作し，H25年度にはクラス1での届出にて薬事承認を得た．H26年度には信州大学および福島県立医科大学にて超高感度内視鏡を用いた臨床評価を行った．脳神経外科領域では，高感度を利用したインドシアニングリーン（ICG）蛍光観察により，従来の内視鏡では確認しづらい血管走行や腫瘍の位置を同定できた．産婦人科領域では，常に画面の明るさが保たれるため，手術のやりやすさにつながった．またLED光源装置を用いた場合に腹腔鏡手術手技にどの程度影響するかを評価し，低照度下でも効果的に機能することがわかった．最終的に脳神経外科用の硬性鏡（クラス4）についても薬事承認を果たし，本研究課題の目的を達成することができた．
術野からの出血がある場合，従来であれば血液が光を吸収し，内視鏡画像が暗くなり操作性が落ちるが，本内視鏡であればその状況も回避でき，より安全な手術が可能になると考えられる．脳神経外科領域では術野が非常に狭く，従来のキセノン光源では逆に照明が強すぎてしまい，調光作業が必要となった．従って脳神経外科領域であれば，より低照度のLED光源であっても十分な明るさを保ちつつ手術を行える可能性がある．空間が広い腹腔鏡内であっても，1000～2000lx程度照度が得られれば手技が可能であり，内視鏡の操作性やコストの面から見てもバッテリー式のLED光源装置の実用性は高いと考えられる．3D硬性鏡の場合は外径が細く，二眼式のために2系統のレンズ系を含むことから，レンズのサイズが小さくなり，画像は暗くなりがちであった．そこで超高感度内視鏡カメラを用いることで，細径であっても明るい画像を得，かつ立体視で安全な手術を行えることになる．超高感度内視鏡の応用先としては，ICGの蛍光観察が有力と言える．従来の内視鏡では確認困難な血管の走行，腫瘍の大きさ，腫瘍と正常組織境界を確認できることにより，腫瘍摘出を安全に，効率的に行えることを確信した．

結論

本研究課題では，信州大学及び福島県立医科大学にて新しい内視鏡に必要な仕様を調査し，超高感度内視鏡カメラを開発した．臨床で使用できるように洗浄・滅菌対応とし，クラス1で届出し薬事承認を得た．また，脳神経外科用の硬性鏡鏡筒についてもクラス4で薬事承認を得ることができた．信州大学では脳神経外科領域における臨床評価を，福島県立医科大学では産婦人科領域における臨床評価を行ない，前者では感度の高さを活かしたICG蛍光の術中観察が可能となり，従来の内視鏡の可視光観察では見られなかった結果や腫瘍，そして健常組織との境界を確認することができた．後者では暗くなりがちな腹腔内であっても常に明るい画像で観察することができ，手術のしやすさにつながった．また，LED光源を用いた低照度下であっても，超高感度内視鏡を用いることで，腹腔鏡手術の手技を行うのに効果的に働くことを確認できた．本研究課題で目的とした超高感度内視鏡の実用化は達成され，脳神経外科用の医療機器として使用することができるようになった．今後は白色LED光源による超高感度内視鏡用の照明装置の実用化をはじめとする周辺装置や各種機能の研究開発及び実用化を進め，臨床での評価を重ねていく予定である．

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-01
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201409017C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 超高感度内視鏡と白色LED光源の組み合わせにより，低照度環境下でも明瞭なカラーの内視鏡画像が得られること，ICG蛍光画像が得られることを，学会発表および論文発表した。また、新しい超高感度内視鏡の光学的な構造及びLED光源に関する特許出願を3件行った（内視鏡：特願2012-113386，内視鏡システムおよび内視鏡：特願2012-113387，内視鏡装置：特願2014-152126）。
• 臨床的観点からの成果: 超高感度内視鏡用の内視鏡用ビデオカメラ（クラスⅠ）として薬事承認・製品化 を果たした（新興光器製作所，平成25年4月5日届出，製品名：超高感度HD型CMOSテレビカメラCMOS-SK-1057）。また、硬性神経内視鏡（クラスⅣ）として薬事承認・製品化を果たした町田製作所，平成26年5月1日承認，製品名：脳神経3D内視鏡 ※製造は新興光器製作所，販売は町田製作所）。
• ガイドライン等の開発: 該当なし
• その他行政的観点からの成果: 該当なし
• その他のインパクト: 日経産業新聞（2013年6月13日）に「内視鏡カメラ 微弱な光とらえ内臓を鮮明撮影」として取り上げられた。また、内視鏡システムのうち，画像処理部分，キャプチャ部分，およびディスプレイ部分をPCベースで大幅にコストダウンし，かつユーザが自由に機能を拡張できるソフトウェア医療機器の開発キット「SCCToolKit」を無償公開した。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 2件
• その他論文(和文): 0件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 10件
• 学会発表(国際学会等): 2件
• その他成果(特許の出願): 3件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 7件 ; 医療機器用のソフトウエア開発キットSCCToolKitおよびヘルスケアソフトウェア開発ガイドラインの概要および実践に関する講演

特許

• 特許の名称: 内視鏡装置
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 特願2014-152126 ; 発明者名: 福与恒雄、千葉敏雄、山下紘正 ; 権利者名: 有限会社新興光器製作所、一般社団法人メディカル・イメージング・コンソーシアム ; 出願年月日: 20140725

• 特許の名称: 内視鏡
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 特願 2012-113386 ; 発明者名: 奥田義行、横田裕士、千葉敏雄、山下紘正 ; 権利者名: パイオニア株式会社、国立成育医療研究センター ; 出願年月日: 20120517

• 特許の名称: 内視鏡システムおよび内視鏡
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 特願2012-113387 ; 発明者名: 伊藤友二、横田裕士、千葉敏雄、山下紘正 ; 権利者名: パイオニア株式会社、国立成育医療研究センター ; 出願年月日: 20120517

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Hisae Aoki, Hiromasa Yamashita, Toshiyuki Mori, et al; Ultra high sensitivity endoscopic camera using a neo CMOS image sensor; Surgical Endoscopy , 28 (11) , 3240-3248 (2014)
• 原著論文2: Chinzei K., Kobayashi E., Suzuki T., et al; Small Computings for Clinicals and SCCToolKit, OR friendly Trial Package and Software Development Kit; MIDAS Journal (2013)

公開日・更新日

• 公開日: 2015-06-16
• 更新日: 2019-05-31

収支報告書

• 文献番号: 201409017Z