ポステクの研究チームが血管や臓器を超高解像度で観察できる「ボールペン」サイズの顕微鏡を開発した。携帯性、撮影速度の速さ、鮮明な画質という三つの課題をすべて解決した今回の成果は国際学術誌「ネイチャー・コミュニケーションズ（Nature Communications）」に昨年12月に掲載された。
カメラが小型化すればレンズも小さくなり、その分、画質維持は難しくなる。医用画像機器も同様だ。精密な画像を得るには機器が大型化せざるを得ない。手術室や救急現場で手に持って移動でき、かつ鮮明な画像を提供する機器は長年研究者の目標だった。
光と音を併用する「光音響顕微鏡（PAM）」は、こうした限界を超える技術として注目されてきた。稲妻の後に雷鳴が鳴るように、組織にレーザーを照射すると瞬間的に超音波が発生し、これを解析すれば血管や微細構造を3次元画像として実装できる。造影剤が不要という利点があるが、大半はサイズが大きく固定式のため、移動が難しいという制約があった.
キム・チョルホン・ポステク教授の研究チームは、構造を画期的に単純化しつつ画像品質を維持した光音響顕微鏡「hPAM-TUT（handheld PhotoAcoustic Microscopy with Transparent Ultrasound Transducer）」を開発した。光が通過する透明超音波素子を活用してレーザーと超音波の経路を一致させ、複雑な鏡の代わりに細い光ファイバー自体を振動させて光を走査する方式を適用した。
完成した「hPAM-TUT」は直径17㎜、重さ11gにすぎない。髪の毛の太さの10分の1水準である7µm（マイクロメートル）の解像度を実現し、直径2.6㎜の視野で単一の3次元ボリューム画像を1.5秒で取得する。
研究チームは動物実験で性能を検証した。マウスの胃や小腸などを撮影し、複雑な血管網を鮮明に確認したほか、救急治療に用いられるエピネフリン（Epinephrine）を投与すると耳の微小血管が収縮して回復する過程もリアルタイムで観察した。転移初期の腫瘍周辺に形成される異常な血管構造を鮮明に可視化した。定量分析の結果、腫瘍部位は正常組織に比べて血管密度と構造的複雑性が有意に高かった。
研究チームは「手術中に病変をリアルタイムで確認したり、内視鏡と組み合わせて早期がんを迅速に検出するなど、臨床現場での活用可能性が大きい」とし、「皮膚科、腫瘍学、腹腔鏡手術、術中画像誘導診断など多様な分野で診断と治療の精度を高める基盤技術へと拡張することが期待される」と明らかにした。
参考資料
Nature Communications（2025）、DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-68148-8