皮膚色素性病変の新しい診断法の開発

北海道大学大学院

松医学研究科皮膚粘膜病学分野

村哲

理

The management of skin pigmentation is an important field in cosmetology. Usually, management of pigmentation incosmetology deals with benign skin conditions like lentigines, freckles, and post-lesional pigmentation. Among thesebenign pigmentary conditions, one must differentiate malignant lesions such as melanomas. Eary diagnosis of melanoma
is important because advanced melanoma has poor prognosis. Recently, our group developed a personal computer-based
three-dimensional (3D) reconstruction system, which can visualize 3D structure of dermatopathological specimens. In
this report, I employed this method to a pigmentary skin lesion, nevus pigmentosus, combined with clinical detailed
observation of the lesion by digital microscopy, to investigate if this method is useful in the diagnosis of pigmentarylesions. Thirty serial sections from each block were stained with H&E. Serial images were registered using a graphics
program Photoshop. After extracting the region of interest, three-dimensional images were projected using NIH-Image
program. Biopsy specimens obtained from normal shoulder skin showed net-like structure of rete ridges and dermal
papillae fit to each opening of the net, and biopsy specimens from normal palmar skin showed wide incurved structureof epidermis, which corresponded to the skin surface creases. In nevus pigmentosus of the sole, dermoepidermal
junction area was irregularly depicted corresponding to the presence of junctional nevus cell nests. Relationship between
the distribution of nevus nests and surface structure of the epidermis was also visualized. Further study is now underinvestigation to show the relationship between detailed clinical observation with digital microscopy and the histological
three-dimensional structures of nevus pigmentosus.

１．緒ードバックが十分に得られていなかったという問題があっ言た。

コスメトロジー分野において，いわゆる「シミ・そばか発疹の臨床像については，近年デルマトスコープやデジす」などの皮膚色素性病変への対応は大きなテーマの一つ

タルマイクロスコープなど，病変をより詳細に観察できるである。しかし，一口に色素性病変といっても，その中に手段が得られるようになってきており，その有用性も報告

は色素性母斑，肝斑や老人性色素斑などの良性病変に混じされてきている１）２）。って，皮膚メラノーマという悪性病変があることを忘れてはならない。

病理組織学的手法については，臨床像の一部分の断面しか見られないという点を克服するためのひとつの試みとし

皮膚メラノーマは，最も悪性度の高い悪性腫瘍の一つでて，我々はコンピューターを用いた三次元再構築法を開発ある。オゾン層の破壊などに伴う紫外線量の増加がメラノした 3。これまでも三次元再構築の試みはあったが，これーマの発生頻度を高める可能性が指摘されており，実際，らの報告では専用の三次元再構築システムを用いており，近年増加傾向にある。進行したメラノーマは外科的切除・どこの施設でも手軽に行えるものではなかった４）−６）。そ化学療法・放射線療法などあらゆる治療を尽くしても治癒こで，我々は一般的に手に入るパーソナルコンピューターさせることは困難であり，現在のところ，早期発見・早期および汎用グラフィックソフトを用いて三次元再構築を行治療が最善の治療手段である。早期メラノーマであれば，った。この方法を用いると，通常の病理組織では二次元の十分な外科的切除により治癒させることが可能であり，実断面としてしかとらえられない病変を，比較的容易な手順

際当施設では５年生存率は 100％となっている。

で三次元的にとらえることができる。

メラノーマの早期診断のためには，臨床的像と病理組織

そこで，メラノーマの診断にこの方法を応用し，デジタ学的所見を加味して総合的に診断することが必要である

ルマイクロスコープにより詳細に記録された臨床像と対応が，病理組織標本は臨床像の一部分の断面を見るという性させることにより，臨床像と病理組織像のギャップを埋格上，臨床像との関連が十分検討できず，臨床像へのフィめ，より正確な早期メラノーマの診断法を確立しようと考A new method for diagnosis of pigmentaryskin lesions.
Tetsuri Matsumura

えた。本研究では，足底の色素性母斑の病変について，病理組織学的にみられる母斑細胞巣と，肉眼的に見られる皮膚表面の皮溝との関連を，三次元的に画像化した。

Department of Dermatology, Hokkaido
University
Graduate School of Medicine

２．実験

材料として正常皮膚を含めて切除された色素性母斑の手術標本を用いた。切除前に病変を 10 〜 50 倍の倍率でデジ− 42 −

皮膚色素性病変の新しい診断法の開発

タルマイクロスコープ（キーエンス社 VH-6300）に記録し; slice spacing, 2.0; initial angle, 0; rotation angle increment,た。切除標本は型通りホルマリン固定，パラフィン包埋し，5; lower transparency bound, 0; upper transparency bound,厚さ６µm の連続切片を 24 〜 40 枚作成し，ＨＥ染色した。

254; surface opacity, 0; surface depth-cueing, 100; interior

染色標本の画像をそれぞれデジタルマイクロスコープをdepth-cueing, 50; axis of rotation, x-axis; projection method,用いて JPEG 画像に変換し，パーソナルコンピューター（アnearest point。

ップル社 Power Macintosh G3）に取り込んだ（図 1a）。取また，凍結標本から連続切片を作成し，その連続切片にり込まれた画像をフォトレタッッチソフトウエア（アドビ

対して S-100，HMB45，PCNA，Ki-67，CD34，CD35 に対社 Photoshop）の各レイヤーに配置した。隣り合うレイヤする免疫染色および TUNEL 法によるアポトーシスの検出

ーの画像を不透明度 50％で合成し，それぞれの画像の主なを試み，陽性細胞分布の三次元再構築を試みた。

部分（画像により表皮真皮境界部，毛包，比較的大きな血管，３．結母斑細胞巣等）が最も一致するように画像を動かして位置果あわせ（registration）を行った（図１ｂ→ｃ）。この方法

まず，正常皮膚の表皮真皮境界部の三次元画像化を行っではＺ方向の完全な alignment は保証されないが，様々なた。肩の正常部では，網状の形態をとる表皮突起と，その方向に変化する主な部分を最も一致するように registration

網の孔の部分に一致する真皮乳頭の形態を三次元的に画像するため，Ｚ方向が大きくずれる可能性は低い。さらに，化することができた（図２a）。一方，手掌の皮膚では，表各画像を自動レベル調整した後に一定量のぼかしを入れ，皮側が溝になっている部分では表皮真皮境界部も真皮側に自動選択ツールを用いて表皮を選択し切り出した（図１d）。

凹になっており，表皮真皮境界部の形態が表皮の表面側の切り出した表皮を白に，その他の部分を黒に塗り，画像皮野・皮溝の構造と対応する様子が画像化できた（図２b）。

をモノクロ２階調に変換した（図１e）。次に，それぞれの次に，同様の方法を用いて，足底の色素性母斑の三次元画像をパブリックドメインの画像解析ソフトウエア（NIH-再構築を行った。この方法では，表皮のコントラスト差をImage：developed at the U.S. National Institutes of Health

用いて表皮を切り出すため，色素性母斑の母斑細胞巣は真and available on the Internet at http://rsb.info.nih.gov/nih-

皮側として認識される（図３a）。
表皮側を真皮側から見ると，image/）に読み込み，projection により三次元画像を作成

母斑細胞巣が入り込んでいるため，真皮表皮境界部は不規した（図１f）。パラメーターとしては以下のものを用いた則になっている（図３b）。真皮側を見ると，この部分で

図１ 三次元再構築の方法
連続切片の画像をそれぞれコンピューターに取り込む（ａ）。隣り合う画像を不透明度 50％で合成し，それぞれの画像の主な部分が最も一致するように画像を動かして 置あわせを行う（ｂ→ｃ）。さらに，自動選択ツールを用いて表皮を選択し切り出す（ｄ）。切り出した表皮を白に，その他の部分を黒に塗り，画像をモノクロ２階調に変換する（ｅ）。最後に，それぞれの画像を NIH-Image に読み込み，三次元画像を作成する（ｆ）。

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図２ 三次元再構築の例
ａ）肩の正常皮膚。網状の形態をとる表皮突起と，その網の孔の部分に一致する真皮乳頭の形態が三次元的に示されている。ｂ）手掌の皮膚。表皮真皮境界部の形態が表皮の表 側の皮野・皮溝の構造と対応している様子が画像化されている。

図３ 色素性母斑の三次元再構築像
再構築した色素性母斑のＨＥ像（ａ）。表皮を真皮側から見た画像（ｂ）および真皮側の画像（ｃ）のみでは，母斑細胞巣の分布にははっきりとした規則性を見ることは難しい。しかし，表皮側を上から見た画像（ｄ）に，母斑細胞巣だけを切り出した画像（ｅ）を重ねると，主に皮溝の部分に沿って母斑細胞の細胞巣が分布していることがわかる（ｆ）。

図４

色素性母斑のデジタルマイクロスコープ像− 44 −

皮膚色素性病変の新しい診断法の開発

は母斑細胞巣の分布にははっきりとした規則性を見ること

イクロスコープで色々な色素性母斑を観察すると，色の付は難しかった（図３c）。そこで，表皮側を上から見た画像

いた部位が皮膚表面構造と関連している様子がしばしば観（図３d）に，母斑細胞巣だけを切り出した画像（図３e）察される（図４）。このような関連性が色素性母斑とメラを重ねてみたところ，表皮を表面から見た皮野・皮溝の状ノーマの鑑別に有用であるという報告があり 7，デジタル態と母斑細胞巣分布の関連がわかるようになった（図３f）。

マイクロスコープで観察した臨床上の特徴が，組織学的にこの方法により，部分的に例外はあるものの，主に皮溝のどのように関連しているかをとらえることは，興味のある部分に沿って母斑細胞の細胞巣が分布していることがわか研究テーマであると考えられる。今後は症例を増やし，デり，皮膚の表面構造と母斑細胞巣の分布に関連を見ること

ジタルマイクロスコープによる画像と，組織学的三次元再ができた。

構築法を組み合わせて，病理と臨床のギャップを埋め，色免疫染色標本については，多くの正確な連続切片を得る

素性病変の診断への応用へと発展させたいと考えている。

ことが難しく，現在までのところ満足のいく画像は得られていない。切片の変形が少なく，脱落しにくく，染色が一（文献）

定の条件で行えるような技術的な問題の解決が必要と考え

１） Kittler H, Seltenheim M, Dawid M et al. Morphologicられた。

changes of pigmented skin lesions: a useful extension

４．考of the ABCD rule for dermatoscopy. J Am Acad案

Dermatol 1999; 40: 558-62.

本研究では，病理組織の三次元再構築という方法を用い

２） Carli P, de Giorgi V, Palli D et al. Preoperative

た。本法を用いると，通常は二次元の断面でしか見られな

assessment of melanoma thickness by ABCD score ofい病理組織切片を，連続切片からの画像をコンピューター

dermatoscopy. J Am Acad Dermatol 2000; 43: 459-66.

処理することにより，三次元形態として観察することがで

３） Matsumura T, Sato-Matsumura KC, Yokota T et al.

きる。例えば，通常の二次元の切片では，表皮突起は真皮Three-dimensional reconstruction in dermatopathology乳頭と同様に「突起」として捕らえられるが，三次元再構- A personal computer-based system. J Cutan Pathol
1999; 26: 197-200.

築することにより表皮突起は「突起」ではなく，網状の「稜」であり，表皮稜という言葉が正しいことを画像として示す

４） Nakayama M, Takahashi H, Okamoto M et al.
Three-dimensional computer-reconstructed image for

ことができる。

studying cancer extension within the hypopharynx.

今回は，この方法を色素性母斑に応用した。色素性母斑

Acta Otolaryngol (Stockh) 1997; 117: 764-8.

はメラノーマとの鑑別が問題になることがあり，臨床所見上の鑑別点として，対称性，境界，色調，大きさ等が参考

５） Griffini P, Smorenburg SM, Verbeek FJ et al.になるとされているが，中には肉眼的な臨床所見だけではThree-dimensional reconstruction of colon carcinoma
metastases in liver. J Microsc 1997; 187: 12-21.

鑑 の難しい症例もあり，非侵襲的でより精度の高い鑑 法が必要とされている。最近では，色素性病変の臨床的な

６） Bacharach-Buhles M, el Gammal S, Panz B et al. In

鑑 に，デルマトスコープやデジタルマイクロスコープな

psoriasis the epidermis, including the subepidermal

どの機器が応用されるようになってきており，その有用性

vascular plexus, grows downwards into the dermis. BrJ Dermatol 1997; 136: 97-101.

１）２）が報告されている。将来的にこれらの方法が一般的に臨床に応用されるようになれば，色素性病変の鑑別はより

７） Oguchi S, Saida T, Koganehira Y et al. Characteristic

精度の高いものになることが期待される。その際には，臨

epiluminescent microscopic features of early malignant

床的な所見と，病理学的所見の相関関係を明らかにするこ

melanoma on glabrous skin. A videomicroscopicとが必要不可欠である。

analysis. Arch Dermatol 1998; 134: 563-8.

本研究では，病理組織の三次元再構築法を色素性病変に応用することにより，色素性母斑の母斑細胞巣が，主に皮溝の部分に存在することを示すことができた。デジタルマ− 45 −