hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
全方位有感型高性能γ線探査機の開発

原子力施設内の放射能汚染等に対応するための「全方位有感型高性能γ線探査機」の開発を行った。探査機のガンマ線検出部としては、4つの1インチLaBr3結晶を採用し、それを正4面体の頂点に配した構造とした。信号処理部は、まず従来のNIM-CAMACを用いた方法によりガンマ線源の位置を角度3°程度の誤差で導出可能であることが確認された。次に、信号処理部にFADC回路を用いた場合、サイズの小型化のみならず有効イベント数の向上に大きく寄与することが確認された。本研究の平成22年度の研究成果は次の通り.1.コンプトンスコープ制作のための計算機シミュレーションの実施GEANT4シミュレーターによるシミュレーションを行った.種類はNaI(T1)で2インチ,1インチ,およびLaBr31インチの3種類とした.その結果結晶間距離30cm角度30度-45度の配置で1インチ結晶を用いる場合が検出効率・角度分解能を高く維持できることが明らかとなった.2. LaBr3シンチレーターによる基礎実験NaI(T1)に替わってエネルギー分解能の高いLaBr3(1インチ)結晶による実験を行ったところ,Co-60(1.33MeV)でのエネルギー分解能は約1%となり,NaI(T1)1インチの2.2%に比べて2倍以上のエネルギー分解能を有していることを確認した.LaBr3シンチレーター2本を組み合わせてコンプトンスコープを形成し実験を行い,散乱角30度において目標とする角度分解能3度以下を達成した.3. FADC導入のためのプログラム開発できるだけ少ない波形形成回路モジュールで,シンプルな計測システムを実現するため,500MHz動作でプログラム可能なFPGA搭載型FADCを用いるための整備を行った.データ取得のためのプログラム開発を行い,2chでの動作試験を行った.4.検出器ヘッド固定化装置の設計1.のシミュレーション結果を基に,全方向有感型検出器とするための4つのシンチレーターヘッドを固定するための装置を設計した.平成23年度の研究成果は次の通り。1.4π型検出器の検出器部分の固定化装置(架台)の製作検出器システムの移動を容易にするため、4つのシンチレータ検出器を固定する架台を製作した。2.FADCによるデータ収集系の整備これまで、検出器からの信号処理についてはNIMモジュールを用いてきたが、4つの検出器からの信号の組み合わせ等が複雑になる。そのための回路が物質量として大きくなるため、それを低減するため500MHzFADC回路を用いるべくソフトウェアーの整備を行った。4チャンネルでの信号取得と波形処理等について開発したプログラムが適正に動作していることを確かめた。3.標準線源を用いた実験Cs-137,Co-60標準線源を用いた複数の実験を行った。γ線エネルギーの異なる複数の線源を配置した実験では、γ線エネルギーの識別と位置の認識が同時に行なえ、弁別が可能であることを確認した。この場合もエネルギー分解能は3°以内を確保できた。また、コンスタントフラクションディスクリを用いることで、イベント時間の差を利用した検出器の同定が容易となり、角度分解能と検出効率の向上とに貢献することが確認された。4.固定架台を用いた実験製作した固定架台は、コンプトンγ線飛行経路の関係上、架台の一部に改良が必要であった。今年度は、FADCモジュールを用いたデータ収集システムの開発を継続し、主に検出器信号のリアルタイム処理に重点を置いた整備を行った。まず、シンチレーション検出器ヘッドの固定方法を改良することでコンプトン散乱の邪魔にならない構成でのデータ収集が可能となった。次に、FADCを用いた偶然同時計数や散乱ガンマ線のイベントの効率的な排除方法については、FADCデータ処理部分にデジタルコンスタントディスクリミネーター(DCFD)を作成して搭載し、各検出器の応答時間差を精度よく導出しマークし、同時に各検出器でのエネルギー損出をリアルタイムに計算する機能を搭載することで行うこととした.デジタルコンスタントディスクリミテーターは、検出器のパルス発生時刻(パルス時間と呼ぶ)を正確に同定するための方法であり、外部設置型NIMモジュールが不要でありしかもパルス時間を100ps程度の精度で決定できるため、データ収集時点でリアルタイムに各イベントの検出器のパルス時間とエネルギー損失量を調べることにより、バックグラウンドイベントや偶然同時イベントを同定して選択的に排除することが可能となり、効率の良いデータ収集が可能となった。また、FADCの転送データとしては、波形構成点すべてを転送し保存するのではなく、時間計算・エネルギー計算した後、コンプトン散乱角と検出器対の番号のみを転送するため転送データ量を節約して効率を上げることが可能となった。最後に、装置を組み上げ、標準線源を用いた実験を実施し,検出器動作試験を行った。

その結果、角度分解能等については、セシウム137線源からの662keVガンマ線に対して、ほぼ目標の3°を達成し、データ読み出し効率は従来の方法の3倍程度に改善されていることを確認した。期首に設定した計画を概ね満足するペースで研究が進められた。特に、FADCプログラム開発について順調に進められたため、大きな遅滞が生ずることはなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、省スペースで効率的なデータ収集システムを確立するため、FADCのプログラミングを主に進めていく。TCAモジュールのFADCシステムから将来的にはμTCAモジュールに移行し、より小型のシステム開発を実現できるように検討を重ねる。検出器架台を改良し、システム全体としての動作試験を行う。コンプトンイベントを利用した本手法とコリメーターを利用したガンマカメラの性能について比較する。
口蓋発生における細胞外環境因子としてのECMによるシグナル制御

本研究は、潜在型TGF-βのOn-OffスイッチとなるLTBPとTSP蛋白に焦点を当て、胎生期口蓋突起におけるTGF-βシグナルの時間-空間的制御システムを明らかにすることも目的としている。本年度に行った解析内容と結果を以下に示す。1.口蓋発生時のマウス組織におけるLTBPとTSP蛋白の発現パターンICR胎児マウスを用いて、口蓋発生時のLTBPおよびTSP1の発現について免疫組織学的解析を試みたが上手く奏功しなかったため、LTBP3とTSP1についてはRNAscopeシステムによるmRNA発現解析へと切り替えて解析を進め、Tgfb3mRNA発現との比較を隣接切片にて確認した。口蓋癒合中の体制4.5日齢では、興味深い結果を得ることができた。2.口蓋間葉で細胞外マトリックス蛋白の発現を上昇させる因子の探索RNAscopeシステムによるmRNA発現解析において、LTBP4については現在プローブを設計中であり、結果を得られていない。LTBP4の発現パターンを確認後に、LTBP3とLTBP4のどちらに着目していくかを決定していく予定である。口蓋間葉細胞を用いた細胞培養実験では、株化された細胞ではないことから、継代による細胞の維持が不可能であった。従って口蓋間葉細胞を得るために多くの胎児マウスが必要となった。TGF-β、およびSonic Hedgehogによる刺激を行ったが、刺激濃度および刺激時間によって細胞外マトリックスの発現変化に違いが生じるため、刺激濃度および刺激時間を決定するためのパイロット実験に多くの時間を費やした。口蓋においてTGF-βが活性化されることで発現が促進されるECMの同定(マイクロアレイ解析)TGF-βシグナルが活性化されることによって口蓋間葉に分泌されるECMの絞り込みを行う。発生期の口蓋組織には、CollagenやFibrillin、プロテオグリカン、Fibronectin, Lamininなど数多くの分子が存在しているが、その発現がTGF-βシグナルに依存するものを探索する。培養細胞にTGF-βを添加して刺激前後でのマイクロアレイを実行する。RNA Scopeに用いる新しいプローブ作成を行おうとしたが、本年度の残額では購入できなかったため、年度内の購入は行わなかったので、本年度の執行率は97.1%となった。
ベロ毒素により損傷したリボソームを認識するメカニズムの解析

ベロ毒素により損傷したリボソームの細胞内運命を調査する目的で、出芽酵母の系を用いて、損傷部位に塩基置換を持つ機能不全rRNAを発現させ、このRNAが短い時間で分解されること、既知の品質管理機構Nonfunctional 25S rRNA decay (NRD)の関連タンパク質Mms1が関わっていること、などを手がかりに解析を行った。本研究ではMms1複合体に結合する新たな因子を見出し、その因子のリボソームとの結合性を確認した。また新規の因子としてリン酸化酵素の同定に成功し、その活性が分解に必要とされることを明らかにした。リボソームの品質管理について本質的な理解を深めることに成功した。ベロ毒素により損傷をうけるリボソーム60Sサブユニット中の塩基(SRLとよばれる位置にある)に対して、出芽酵母の25S rRNAをモデルとして塩基置換を導入し、実際にこの塩基に変化があった場合にリボソームの機能が完全に消失することをRNA polymerase Iの温度感受性変異株を用いた相補実験により示した。通常、リボソームRNAは非常に安定性が高く、4時間程度の転写シャットオフ試験においてはまったく分解が観察できないものであるが、この変異を持つ機能不全25S rRNAは半減期15分程度ですみやかに分解された。これは25S rRNA中の他の重要ドメインであるペプチジル基転移中心に損傷のある機能不全rRNAの場合よりも素早い分解であり、SRLの機能を失った変異25S rRNAは細胞の中でも特に効率よく認識され、分解される品質管理機構の基質であるということが明らかになった。その後この変異25S rRNAを用いて出芽酵母の遺伝子破壊株コレクションをスクリーニングすることで、変異25S rRNAを認識し選択へと導く因子を複数同定することに成功している。現在はこの分解関連因子のホモログをヒトのゲノム中からクローニングを試みている。本年度はこれらの結果について解析し、論文として発表した。損傷リボソームに対する細胞の応答を明らかにするために、出芽酵母の系に戻り、Mms1を含むユビキチンリガーゼ複合体に結合する因子の探索を行った。生化学的に結合パートナーを同定するため、まずMms1に加えて、同じ複合体の構成因子であるRtt101とCrt10の過剰発現を行い、大量のユビキチンリガーゼ複合体を精製する方法を確立した。1Lの酵母培養液からおよそ1 microgと、少量ではあるが、確実に複合体を精製することができるようになった。この複合体に対して、リボソームに一過性に結合することが知られている因子をおよそ20種類選び、プルダウンアッセイを用いて結合の有無を検定した。このアッセイにおいては、多くの因子を効率的にスクリーニングするため、ウサギ網状赤血球ライセートを用いた無細胞翻訳系を使用した。スクリーニングの結果、弱い相互作用因子が2個、強い相互作用を示した因子が1個、それぞれ同定された。これらの因子は、どれも、それまでにユビキチンリガーゼ複合体との相互作用が報告されていなかったものである。得られた候補因子のユビキチンリガーゼ複合体への結合を実際に確認すると同時に、それらの因子のリボソームへの結合を確認し、これら3つがすべて、ユビキチンリガーゼ複合体とリボソームの両方に結合する「ブリッジ」を形成する因子であることが分かった。これらの因子のヒトホモログが知られているので、このホモログがヒトの細胞で同様の機能を果たすかどうかを調べるのが次の課題である。ベロ毒素により損傷したリボソームにはこれらの因子が濃縮し、ユビキチン化を誘導する可能性がある。当初は出芽酵母での過去のスクリーニングで見つかってきた因子のヒトホモログを調べる、という保守的な計画を立てていたが、品質管理機構研究の原点にもどり、新たな関連因子を同定する作業を行った。その結果まったく新しい因子が関わる仕組みが明らかになりつつある。損傷リボソームに対して細胞のとる対応が一般的に解明できれば、ベロ毒素という特定の損傷に対する応答経路もより正確に理解できるようになると期待できる。出芽酵母をモデル生物に選び、ベロ毒素により損傷を受ける25S rRNAの塩基に点変異を導入して機能不全rRNAにした上で、細胞内での動態を観察した。機能不全25S rRNAはどれも、短い時間のうちに分解された。分解に関わる因子の候補として、われわれの以前の実験からリン酸化酵素の関与が示唆されていたが、本年度にはこの酵素複合体の変異体解析を行い、この分解への関与を検証した。その結果、この複合体のリン酸化活性を担う部分に点変異を導入し、リン酸化が起こらない形にすることで、分解がある程度遅延することが分かった。つまり何らかの因子のリン酸化がこのリボソームの分解に関わっていることが明らかになった。なお、ベロ毒素の作用部位である25S rRNAに導入した塩基置換のうち、分解へのリン酸化酵素の寄与はさまざまに異なっており、細胞内部での分解システムにも多くの種類が共存していることが示唆された。他の活性部位(ペプチジル基転移中心、PTC)に変異があるために機能不全となった25S rRNAの分解にも関与しているかどうかの検証も行い、このリン酸化酵素はどちらの場合にも必要な因子であることが明らかになった。

研究期間全体を通じて、損傷を受けたリボソームが細胞内でシグナル伝達経路を発動すること、損傷の位置によらず共通した機構で細胞は機能不全リボソームを認識し、分解していくこと、その一方で損傷の位置に依存した未知の分解経路も存在すること、など、細胞の品質管理の研究の上では貴重なデータを蓄積することができた。また、機能不全リボソームに特異的に結合する因子の同定にも成功し、その結合位置を解析することで、細胞がどのような基準でリボソームの機能検査を行っているのかについても、大枠が分かりつつある。今後は高等動物を用いた実験経路で、得られた成果を外挿していくことができるかどうか、挑戦してみたい。ベロ毒素により損傷したリボソームの細胞内運命を調査する目的で、出芽酵母の系を用いて、損傷部位に塩基置換を持つ機能不全rRNAを発現させ、このRNAが短い時間で分解されること、既知の品質管理機構Nonfunctional 25S rRNA decay (NRD)の関連タンパク質Mms1が関わっていること、などを手がかりに解析を行った。本研究ではMms1複合体に結合する新たな因子を見出し、その因子のリボソームとの結合性を確認した。また新規の因子としてリン酸化酵素の同定に成功し、その活性が分解に必要とされることを明らかにした。リボソームの品質管理について本質的な理解を深めることに成功した。ベロ毒素による損傷により機能を失ったリボソームに対する細胞の対処を理解するためには、機能不全リボソームの分解に関与する因子を詳細に調べることが有効である。本年度はこの点についてユビキチンリガーゼ複合体の新たな構成因子を発見した。予想外のことに、このユビキチンリガーゼはmRNAの転写をストレス環境下で制御する別な複合体と安定な結合を示していた。これらの成果から細胞がダメージを受けた際の応答機構が相互に複雑に干渉している姿を明らかにすることができ、ヒト培養細胞で行うべき実験の骨格を具体化することに成功している。新たな因子が発見され、損傷リボソームの認識機構が根本的に明らかになる局面に到達した。今後はまずこの因子のリボソーム上での位置、リボソームに結合する条件、解離するための条件などの詳細を詰めることで、なぜ損傷リボソームにはこの因子が多く結合しているのか、理由の解明を行うのが最優先課題である。その上でこの因子のヒトホモログについてもその役割を確認し、特にベロ毒素存在下での挙動を解明したいと考えている。ヒトの細胞での試験を行うのが元来の目標であり、これは本年度の成果に基いて準備を進めていく。その一方で、出芽酵母を用いた解析でストレス応答経路の新たな全体像が明らかになりつつある。実験材料の豊富さから出芽酵母での解析は非常に効率的であるため、こちらの系を用いた解析も続けていく。
金属を担持した光触媒系界面反応の高分解能in-situ計測

本研究では、酸化チタン基板上に金ナノ粒子を担持することにより金ナノ微粒子から酸化チタン電子伝導帯へのホットエレクトロントランスファーを利用した光触媒反応系を構築した。各種分光法や透過電子顕微鏡を用いて光触媒反応過程を計測し、界面におけるホットエレクトロントランスファーのダイナミクスや正孔による反応機構について議論するとともに、高効率な光触媒の設計指針を明らかにした。平成27年度は、はじめに走査型透過電子顕微鏡(STEM)および電子エネルギー損失分光法(EELS)により計測する技術、および既設の集束イオンビーム(FIB)やイオン研磨(PIPSII)により透過電子顕微鏡測定用サンプルを作製する技術の向上を図った。また、ニオブドープ酸化チタン単結晶基板表面に金ナノ微粒子を原子レベルで完全に接触させて作製する方法の条件出しを行った。アニール温度や雰囲気によって金ナノ微粒子と酸化チタン界面の密着性が変化し、高温でアニールするほど密着性が向上した。しかし、800°Cよりさらに高温にするとニオブの濃度分布が変化し、電気伝導率が極端に低くなったことから800°Cの温度条件を使用した。窒素ガスをフローして基板をアニールすることにより、酸化チタン表面上に数原子層分の還元層を作製することも可能であり、本法や酸化剤により金ナノ微粒子/酸化チタン界面や酸化チタン表面の酸化状態を制御した。また、金属ナノ粒子を担持した酸化チタン基板上への紫外光照射によって誘起される金属への電子注入を高分解能に計測する方法論を明らかにするために、EELSを使用して酸化チタン電子状態(チタンの3価と4価の比率)を追跡する計測法を明らかにした。さらに、金属ナノ微粒子の電荷密度の変化をEELSによるプラズモンロススペクトルの波長シフトにより追跡する方法論を検討した。また、プラズモンを同時に励起した場合の影響についても検討を行った。EELSによる点分析を行うことで、1 nmの分解能で界面や酸化チタン表面の電子状態の空間分解計測が可能であることを明らかにした。STEMやEELS計測技術、そしてFIBなどによる加工技術の向上を図るとともに、金属ナノ微粒子と半導体界面の酸化状態の制御に成功した。特に、酸化剤を用いて表面酸化状態を制御することに成功した点は、当初の計画に無く、より厳密に制御することが可能であることを明らかにした。また、STEMーEELSを用いた点分析により1 nmの分解能で表面の酸化状態を追跡することに成功したことから、おおむね順調に研究が進展していると判断した。平成28年度は、分光測定により金酸化チタン界面の電子移動について検討を行った。透明導電性電極基板上に原子層堆積装置を用いて酸化チタン(アナターゼ)を成膜し、その上に金のスパッタリング成膜(3 nm)、およびアニール法によって金/酸化チタン電極を作製した。3電極式の光電気化学測定により電流ー電位曲線、光電流のアクションスペクトル、そして光電変換効率を測定した。また、同時に任意の波長の光を金/酸化チタン電極表面に照射した条件下で、プラズモンの分光特性を検討した。まず、光誘起電子移動反応に基づいて金ナノ粒子のフェルミ準位が変化し、局在表面プラズモンの共鳴波長がシフトすることを確かめるため、酸化チタンの吸収がある紫外光を照射してスペクトル変化を追跡した。その結果、金ナノ粒子内の自由電子と酸化チタンのホールの結合に基づいて、金ナノ微粒子のフェルミ準位が正側にシフトし、プラズモン共鳴スペクトルが長波長シフトすることが明らかになった。一方、可視光を照射して同様の測定を行ったところ、プラズモン共鳴スペクトルのシフトは観測されなかった。これは、可視光を照射した場合には、形成された正孔により水が酸化されるためであると考えられるが、紫外光を照射して形成した正孔では水の酸化は現在のところ観測されていない。同様の結果は、酸化チタン単結晶(ルチル)でも得られた。アニールの温度により酸化チタン/金ナノ粒子の界面を制御し、透過電子顕微鏡/EELSを用いて分析した結果と光電流、および分光測定の結果を比較して考察したところ、プラズモン励起/熱電子移動に基づいて形成した増強場近傍の酸化チタン表面準位にトラップされた正孔が水の酸化反応を誘起しているこれまでの考察をサポートする実験結果が得られた。STEM/EELS測定と分光電気化学測定を組み合わせることにより、プラズモン誘起酸化反応のメカニズムを明らかにする上で極めて重要な研究成果が得られた。また、酸化チタンのルチルとアナターゼの比較も当初の予定通り行い、おおむね順調に研究が推進していると判断した。平成29年度は、2本のレーザーパルスに遅延時間を設けることにより、時間分解計測系を構築した。金ナノ微粒子を担持した酸化チタン光電極にトリエタノールアミン存在下と非存在下の時間分解計測を行った。トリエタノールアミンは電子ドナーとしてよく用いられるため、プラズモン誘起電荷分離を利用した有機分子の光触媒反応を評価する上で適している。ポンプ光として波長565 nmのレーザーパルスを金ナノ微粒子に照射して局在プラズモン共鳴を励起し、酸化チタン電子伝導帯のポピュレーションを光学遅延させたプローブパルス(波長950 nm)により計測した。トリエタノールアミンの有無によって減衰カーブは顕著に時定数が異なり、トリエタノール存在下では緩和時間が非存在下に比べて遅くなることが明らかになった。これは、酸化チタン電子伝導帯から金ナノ微粒子への逆電子移動反応が、トリエタノールアミンの存在下で抑制されたことを示唆している。

重要なのは本計測結果には立ち上がり成分があり、その時定数は100 fsであった。金ナノ微粒子のプラズモン共鳴波長の変化に基づいてフェルミ準位の変化を追跡したところ、同様に100 fsの時間スケールでプラズモン共鳴の長波長シフトが観測されたことから、金ナノ微粒子から酸化チタンへのホットエレクトロントランスファーが100 fsの時間スケールで誘起されると考察した。さらに、本研究では、酸化チタン薄膜を金ナノ微粒子と金フィルムにより挟むことにより高い効率で光電気化学反応が促進されることを明らかにした。また、金ナノ微粒子/酸化チタン界面を高分解能TEMとEELSにより解析して構造設計の最適化を導出した。このように、本研究では、2本のレーザービームを導入した反応計測系を構築して時間分解計測を行うとともに、電子顕微鏡計測を駆使して高効率に光触媒反応を促進する光電極設計の最適化を達成した。本研究では、酸化チタン基板上に金ナノ粒子を担持することにより金ナノ微粒子から酸化チタン電子伝導帯へのホットエレクトロントランスファーを利用した光触媒反応系を構築した。各種分光法や透過電子顕微鏡を用いて光触媒反応過程を計測し、界面におけるホットエレクトロントランスファーのダイナミクスや正孔による反応機構について議論するとともに、高効率な光触媒の設計指針を明らかにした。今後は、プラズモン共鳴を誘起し、金から酸化チタンへの電子注入に基づいて形成された正孔の分布を追跡する。プラズモンによる電荷分離では、金の電子が酸化チタンの電子伝導体に電子移動することは明らかになっているが、形成した正孔が局在している空間分布については明らかになっていない。しかし、近赤外光照射でも形成された正孔によって効率的に水の4電子酸化反応が誘起され、酸素が発生していることをすでに明らかにしており、ホットサイト近傍の金/酸化チタン/水の界面近傍において正孔が酸化チタンの表面準位に捕捉され、多数の正孔が同時に水分子と反応することにより効率的に多電子酸化反応が誘起されているものと考えられる。そこで、金ナノ微粒子のプラズモンロススペクトルの変化を計測したり、EELSによる点分析を用いて酸化チタンの電子状態を追跡したりすることにより、正孔が局在化されている空間分布を可視化する。また、酸化チタンのルチル以外にもチタン酸ストロンチウムなどの異種酸化物半導体でも同様の計測を行い、その特性の違いについても検討する。今後は、引き続きSTEM/EELS計測と分光電気化学計測を組み合わせてプラズモン誘起酸化反応のメカニズムを明らかにすることを目的とする。アニール時の温度だけではなく、原子層堆積装置を用いてアルミナを原子レベルで成膜することにより、金と酸化チタンの界面の構造を制御し、熱電子移動や電荷分離の効率に変化を与えるとともに、そのときの分光特性や構造解析、そして時間分解分光計測なども組み合わせて解析や考察を行い、プラズモン誘起触媒反応のメカニズムの解明を行う。光化学平成27年度末頃の研究において、金属ナノ微粒子の分光特性を明らかにする実験において、透過スペクトル測定だけではなく発光スペクトル測定も必要であることが分かった。そこで、平成28年度は、新たに金ナノ微粒子の発光分光特性の評価を行うための光学部品を購入するために平成28年度に若干配分した。
地震活動の統計的モデリングの高度化

本研究は3つの方面で展開した。1.理論:広い範囲の地震発生の分枝過程モデルの臨界特性と安定条件を検討し、ETASモデルの拡張性に制限を与えた。分岐クラックモデルを用いて、地震源に関連する現象がマイクロスケールから説明された。2.地震性活動のモデリングと統計推定:(a)地震断層形状を含む形でETASモデルを拡張し、地震活動を使用して地震断層形状の逆問題を解いた。(b)地震の深さを組み込んだETASモデルを開発した。(c)時空間点過程モデルの重み付き最尤推定量を提案した。3.いくつの非地震性活動の異常と地震発生との関係の確認。今年度で、以下の結果が得られた。1. ETASやBASSモデルを含む広い範囲の地震発生の分枝過程モデルの臨界特性と安定条件を検討し、ETASモデルの拡張性に制限を与えた。子地震の大きさが親地震の大きさから独立でないとき、このマーク付き分枝過程には「半臨界(semi-critical)」という特別なモードが存在する。このモードに於いて各分枝は最終的に死滅する一方で、全体の人口が爆発的に増加する。2.地震活動を使用して地震断層形状の逆問題を解いた。この目的の為に、)地震断層形状を含む形でETASモデルを拡張した。この拡張ETASモデルからデータへのより良好なフィッティングが得られた。これにより、楕円状に分布する余震領域は、断層破壊域内各部分による等方向への誘発効果の重ね合わせによって引き起こされることが示される。確率的再構築(Stochastic)法を用いて、断層形状を反転させることも可能である。3.地震予測の性能を評価するためパリミュチュエルギャンブリング評価法を開発した。この方法を用いて南カリフォルニア地震センターのRELM(Regional earthquake likelihood model)予測パフォーマンスを評価した。4.非地震性活動の異常と地震発生との関係を確認した。自己および相互励起モデルを利用して、北京地域の地下電気信号の前兆情報を確認した。Molchanエラー図を用いて、ニュージーランド・タウポ(Taupo)地域、カリフォルニア州地域と日本の関東地方でGPSの前兆情報を確認した。確率の利得は約4から10であった。以下の結果が得られた。1.地震活動を使用して地震断層形状の逆問題を解いた。地震断層形状を組み込むETASモデルで、確率的再構築(Stochastic)法を用いり、断層形状の反転方法を開発した。2.地震予測の性能を評価するためパリミュチュエルギャンブリング評価法を開発した。これで、南カリフォルニア地震センターのRELM(Regional earthquake likelihood model)予測パフォーマンスを評価した。3.中国西部地域の重力異常と地震発生との関係を確認した。予測の確率利得は約3から5である。4.地震の深さを組み込んだ新しいETASモデルを開発した。新モデルは、震央のバージョンよりSCEDCカタログに良く適合し、地震活動の高解像度の予測を提供できる。5.日本地域の地震震源メカニズムのランダムな分布に関する研究の初期結果を得た。1.Molchanエラー図を用いて、中国西部地域の重力異常と地震発生との関係を確認した。2.分岐クラックモデル(branching crack model)を用いて、大きさの分布、ソース時間関数の特性、及び破壊継続時間と地震モーメントとの関係を含む地震源に関連するいくつかの現象がマイクロスケールから説明された。3.ETASモデルに関連する重要な式の誤りを修正した。元の結果が臨界状態のETASモデルにおいて正しい値よりも高い前震の確率を与えた。4.残差分析の手法に基づいて時空間点過程モデルの重み付き最尤推定量を提案した。この手法を時空間ETASモデルに適用し、日本地域の地震活動特性の空間変動を分析した。今年度の研究実績概要と出版物に基づいて、計画が補完されてきたと言うことができる。また、次期のためにいくつかの初期結果を得た、本研究は順調に進展している。統計科学今後以下の方向で研究を継続する:(1)日本地域の地震震源メカニズムのランダムな分布に関する研究、および関連シミュレーションと予測の方法に関する研究。(2)拡張ETASモデルを用いて、3D空間内断層形状を反転させるための反復方法を開発する。今年度の研究計画は実績概要と出版物の通りに完了した。また、来年度以降の研究進展の為に幾つかの初期結果を得た。本研究は順調に進展している。技術補佐員(短時間雇用)は、他のソースの資金によってサポートされた。この使用額を2015年度に使用する。今後以下の方向で研究を継続する:

(1)日本地域の地震震源メカニズムのランダムな分布に関する研究、および関連シミュレーションと予測の方法に関する研究。(2)震源の深さを含め、ETASモデルを拡張する。(3)拡張ETASモデルを用いて、3D空間内断層形状を反転させるための反復方法を開発する。(4)震源メカニズムやその他非地震性地球物理観測を組み込む新しいETASモデルを開発する。(5)地震研究所のCSEPプロジェクトに新しいモデルを提出し、予測性能の評価に参加する。技術補佐員: 8001000円/時間x約160時間+交通費技術補佐員(短時間雇用)は、他のソースの資金によってサポートされた。サポートする資金は来年度は明確ではないので、この使用額を2014年度に使用する。技術補佐員: 8001000円/時間x約160時間+交通費
ポストモダンのオイコノミア

現代の家政学への反省のために、近代以前の日本の伝統文化を省みることによって、将来への展望を開こうとした。そのために、生活文化の代表ともいうべき茶道を調べてきた。従来の茶道研究は近代主義の枠によって、個別の重箱のすみをつつくような研究であったことが明らかになった。それは素人が素朴に何故と考えることに、伝統です、しきたりですと言う以上のことは何も答えられないからである。一番、顕著なものは、茶碗を何故に二度小さく回すのかということである。これは普通、正面をさけるためと答えられている。しかし、茶碗をよく見れば、正面と裏の区別は相対的なもので、絵がらなどで正面と明らかに分かるものは少くない。我々の研究では、茶道は陰陽五行の枠組に従って行なわれていると仮定する。そうすると、この正面をさけるという話は、正面を南と見たて、飲み口を90゚の東から飲むということを意味することになる。この東という方位は春を表現し、茶そのものが回春の意味を持つことと一致するのである。戦いに疲れた武士が生気を取り戻すという茶道の本来の意味がつかめるのである。さらに、織部茶碗と呼ばれるもののなかに、沓形と呼ばれるものがある。従来は、その模様が斬新であるとか、クツの形の意匠が面白いとか評価され、何故、沓形であるのかが問われていないことにも気が付いた。沓形にはどのような意味があるのか、沓という文字は靴というはき物を意味するだけでなく、水の湧き出てくるところという意味があることに気が付いた。先に茶には回春の意味があると述べたが、湧き出る水は生きた水、生命のシンボルである。その沓から茶を飲むということは理にかなった。すくなくとも、茶道を初めた頃の人々は考えたのである。このようにして、中国の自然哲学や浄土思想、勿論、禅を含めた思想の條係的な研究によって、茶道文化がほとんど解明された。ポスト・モダンの家政学のために衣食住にかかわる生活文化の粋ともいうべき茶道の研究を行った。茶道が衣食住の根底に置いた思想を理解するために茶道にかかわる禅と利休の研究を行なった。禅については最もポピュラ-な道元の「愛語」の解読を行なった。禅的発想とは何かを少し理解出来た。茶道と禅とのかかわりで、禅の影響という時は、道元の曹洞宗の禅ではなく、栄西の臨済宗の禅であることを区別しなければならないということを理解した。臨済宗は鎌倉幕府や室町幕府によって保護を受けた。その流れの中に利休に影響を与えた一休がいた。曹洞宗は庶民とのかかわりが大きく良寛も流れにいる。日本文化を臨済宗の鈴木大拙のように禅文化一般として解釈出来ないこと、さらに禅以外の宗教の影響も大きいことが分かった。自然と生活の関係に関する認識に仏教が大きく影響を与えていた。東北女子大学紀要29「愛語について」として発表。利休の文化的背景を調べると、当時の人間の行動原理として、易(陰陽五行)や気学(四柱推命)が大いに利用されていることに気が付いた。吉野裕子氏の古代を中心とした民俗研究を近世の茶道にも適用することを試みた。その結果、茶の湯で使う黒楽茶碗と赤楽茶碗の関係が陰陽五行に当てはまり、黒以外の楽茶碗を赤と命名していることが分かった。赤楽茶碗はいわゆる赤色なので赤というのではなかったのであることを発見した。豊臣秀吉は黒楽茶碗が黒いので嫌いなのではなく、気学から彼の誕生日によって相性が悪いとされ彼にとって不吉だったために嫌ったのである。逆に赤は秀吉にとって好ましい色だったので金とともに茶の湯で使用したのである。これも東北女子大学紀要29に「茶の湯の道具について」として発表。1住居「茶室のコスモロジ-」というテ-マで、桃山時代の住居がどのような意味を持っていたのかを明らかにした。その結果、近代の機能性を中心に考える建築学とは異なって、当時の住居は中国自然哲学(易)の宇宙観(コスモロジ-)に従って作られ、現代の住居でも意識される鬼門への配慮(気学)に理論的な支配をされていた。茶室の採光は、現代の建築学でも説明はできるが、当時の生きた人の感じ、考えたことを理解できないことが分かった。気学への配慮はミクロの茶室から、マクロの京都という都市までま一貫していることが発見された。2食文化従来は茶を食品学的に、また喫茶養生論のような禅的観点で、茶の薬効が述べられていたが、今回の研究では、気学と関連する陰陽五行説に従い、茶室と茶の関係を読み解くことができた。その結果、茶は聖なるものであるという当時の意識を発見することができた。これは茶をいわゆるナルコティックスと同じものとして見ることでは説明できないもの、江戸時代の茶壷道中が御三家以上の格式を持っていたことが説明できるようになった。3服飾このような茶を入れる茶壷が利休の侘び茶においてはルソン壷と呼ばれる地味なものであったのが、江戸時代初期となって仁清の華麗な茶壷が現われるようになる。この断絶を考察するうちに、平安時代の襲色目(かさねいろめ)という宮中の女官の着る有職故実に従った衣服の色の組合せが茶壷に配色されていることを発見した。

1の「茶室のコスモロジ-」は平成3年5月に日本家政学会(東京)で発表、2と3の茶と茶壷については上智大学人間学会大会(沖縄)で平成3年9月に発表した。1の茶室のコスモロジ-は東北女子大学紀要30号、2と3については上智大学人間学会紀要21(審査あり)に発表した。現代の家政学への反省のために、近代以前の日本の伝統文化を省みることによって、将来への展望を開こうとした。そのために、生活文化の代表ともいうべき茶道を調べてきた。従来の茶道研究は近代主義の枠によって、個別の重箱のすみをつつくような研究であったことが明らかになった。それは素人が素朴に何故と考えることに、伝統です、しきたりですと言う以上のことは何も答えられないからである。一番、顕著なものは、茶碗を何故に二度小さく回すのかということである。これは普通、正面をさけるためと答えられている。しかし、茶碗をよく見れば、正面と裏の区別は相対的なもので、絵がらなどで正面と明らかに分かるものは少くない。我々の研究では、茶道は陰陽五行の枠組に従って行なわれていると仮定する。そうすると、この正面をさけるという話は、正面を南と見たて、飲み口を90゚の東から飲むということを意味することになる。この東という方位は春を表現し、茶そのものが回春の意味を持つことと一致するのである。戦いに疲れた武士が生気を取り戻すという茶道の本来の意味がつかめるのである。さらに、織部茶碗と呼ばれるもののなかに、沓形と呼ばれるものがある。従来は、その模様が斬新であるとか、クツの形の意匠が面白いとか評価され、何故、沓形であるのかが問われていないことにも気が付いた。沓形にはどのような意味があるのか、沓という文字は靴というはき物を意味するだけでなく、水の湧き出てくるところという意味があることに気が付いた。先に茶には回春の意味があると述べたが、湧き出る水は生きた水、生命のシンボルである。その沓から茶を飲むということは理にかなった。すくなくとも、茶道を初めた頃の人々は考えたのである。このようにして、中国の自然哲学や浄土思想、勿論、禅を含めた思想の條係的な研究によって、茶道文化がほとんど解明された。
誘発耳音響放射による聴器音響受傷性の研究

騒音の曝露によって起る聴器障害の程度の個体差は大である。この個体差が何に基因するかは未だ不明である。誘発耳音響放射(OAE)は内耳の微小機械系振動の外耳道への投影と考えられており、騒音難聴の初期像であることの多いdip型聴力損失との関係が示唆されている。本研究ではそのような関係の有無を実際に騒音環境下にある中学校女子吹奏楽部の部員および、板金工場の従業員に対し動特性分析器および現有の聴力検査機器を用いて施行したOAEならびに聴力の測定結果より検討した。1.吹奏楽部員62名118耳の調査結果、1)dip型聴力損失を有する耳は純音オ-ジオグラム上は10.2%に存在し、連続自記オ-ジオグラム上では59.4%に認められた。2)持続が6ms以上であったC-OAEは50耳42.4%に検出できた。3)純音オ-ジオグラム上にdipのある耳は、C-OAE(+)耳で16.0%、C-OAE(-)耳で5.9%であった。連続自記オ-ジオグラム上でdipのある耳はC-OAE(+)耳で82.0%、C-OAE(-)耳で34.8%であった。2.板金工場で騒音下作業7年以上の従事者34名52耳の調査結果、1)連続自記オ-ジオグラム上で高音急墜型の聴力損失は2耳3.8%dip型聴力損失は34耳、65.4%に見られた。2)C-OAEは17耳32.7%に認められた。3)C-OAEのみられる耳において高音急墜型およびdip型聴力損失を示す耳の割合は82.4%、C-OAEのない場合には62.9%であった。C-OAEをもつ耳の頻度は正常聴力群で3.0%、dip型聴力損失群および一側dip型健側群で約90%であることを以前に報告した。今回の実際の騒音環境下での調査においても、主として騒音障害の初期像であるdip型聴力損失の発生頻度はC-OAEをもつ耳で高いことが示された。C-OAEは内耳の微小機械系の可動性に関係があるので、音響受傷性の個体差の一因子と考えられ、易傷性の予知に役立つ指標といえる。
日常生活動作が胎児心機能に及ぼす影響の基礎的研究

本年度はメンタルストレス時の母体と胎児の心拍数の関連を明らかにするため、妊娠3740週の正常妊婦11名を対象に母体と胎児の瞬時心拍数と胎動を同時に記録した。メンタルストレステストは数値の連続加算を5分間行うものとし、テスト施行前5分間とテスト施行中の5分間、テスト終了後5分間の3区間で瞬時心拍数と胎動を比較した。母体へのメンタルストレステスト施行前・中・後で胎児のstateが変化したものはなく、3区間において胎動回数にも有意差はなかった。メンタルストレステスト施行前・施行中・終了後の母体の平均瞬時心拍数を比較すると、メンタルストレステストによって心拍数が変化し、終了後にテスト施行前の状態に戻る傾向を示したのは11例中9例であり、うち5例は心拍数が上昇し、4例は下降した。一方胎児では、11例中9例が母体のメンタルストレステスト施行前より施行中において瞬時心拍数は下降したが、テスト終了後に施行前の状態に戻る傾向を示したのは5例であり、いずれも母体心拍数がメンタルストレスによって有意に上昇した例であった。メンタルストレスによって母体の瞬時心拍数が上昇した5例では、胎児の瞬時心拍数は母体へのメンタルストレステスト時に有意に下降し、テスト終了後は上昇するという母体と逆の変化を示したが、母体と胎児の心拍数変化率は正の相関を示した。その他の例では母体と胎児の心拍数変化率に相関は認められなかった。母児の心拍数解析、母体の姿勢による母体と胎児の心拍数の研究は、母体、あるいは胎児のみの情報であり、母児相互に関する研究ではない。本研究では、母体と胎児の心拍数を同時に測定し、母体の姿勢が母体心拍数だけではなく、胎児の心拍数にも影響を与え、わらに、胎児の胎向が母体心拍数に影響していることを明らかにした。被験者は、妊娠経過に異常がなく正期産にある妊娠7名(年齢26.3±6.1歳,妊娠週数37週±7.6)である。母児の心拍数測定は、心音の周期分析から瞬時心拍数を求めた。分析方法は母児の瞬時心拍数を5秒間隔で抽出し,母児ともに記録されているデータ数、2691を分析の対象とした。瞬時心拍数の一過性変化については、(1)出現周期、(2)振幅,(3)加速度,(4)減速度を分析した。検定はX^2検定を行い,確率5%以下を有意差とした。その結果、母体の平均心拍数は81.6±8.0bpm、胎児の平均心拍数は140.1±8.5bpmであった。胎児の平均心拍数は、母体の1.72倍であった。仰臥位時の母体の心拍数は、82.3±7.7bpm、胎児が141.6±7.9bpmであったが、右側臥位時では、80.7±8.3bpm、胎児は138.2±8.8bpmであった。母体の平均心拍数は仰臥位に比べ、仰臥位が有意に低いことが明らかになった。さらに、胎児の心拍数も仰臥位よりも仰臥位のほうが有意に減少する知見が得られた。さらに、母体の姿勢と胎向との関連では、仰臥位で第1頭位の胎児には、頻回な心拍数の変化がみられたが,仰臥位で胎児が第2胎向の場合は,母体の心拍数の一過性変化は,全くみられないという所見が得られた。今年度は母体の姿勢変換と胎児への音響刺激の2条件を設定し、妊娠3740週の正常妊婦を対象に母体と胎児の瞬時心拍数を同時に記録した。瞬時心拍数記録から母児の平均心拍数・基準心拍数・心拍数の一過性変化(振幅・加速・減速)を求め、比較検討した。1.母体の姿勢変換:母体の姿勢変換は仰臥位から左側臥位と仰臥位から座位に設定し、妊婦25名を対象とした。母体の姿勢を仰臥位から座位あるいは左側臥位に変換するといずれも母体の平均心拍数は減少し、左側臥位時に母体心拍数は最も低値を示した。母体と胎児の基準心拍数は母体の姿勢変換によって同じ変化傾向を示したが、その変化率は胎児より母体のほうが高率であった。心拍数の一過性変化の出現は母体と胎児が独立しており、一過性変化の加速は母体と胎児が同様の値を示し、振幅と減速は常に胎児が母体より高値を示したが、母児ともに心拍数の一過性変化に母体の姿勢による有意差は認められなかった。2.胎児への音響刺激:妊婦8名を対象に、胎児のbehavioral stateがactive stateからinactive stateへ変化してから5分後に2分間の音楽を5分間隔で3回にわたって母体腹壁から胎児のみに聴かせた。音響刺激前のinactive stateを基準として刺激中、刺激間隙の6区間を比較すると母体心拍数は区間による有意差は認められなかった。一方、胎児の平均心拍数は2回目の音響刺激以降で有意に増加し、それ以降胎児心拍数の増加が継続した。音響刺激時の胎児心拍数の一過性変化は胎児がavtive stateにおける胎児心拍数の一過性変化と同様であり、胎児への音響刺激により胎児のbehavioral stateが変化したことが示唆された。

本年度はメンタルストレス時の母体と胎児の心拍数の関連を明らかにするため、妊娠3740週の正常妊婦11名を対象に母体と胎児の瞬時心拍数と胎動を同時に記録した。メンタルストレステストは数値の連続加算を5分間行うものとし、テスト施行前5分間とテスト施行中の5分間、テスト終了後5分間の3区間で瞬時心拍数と胎動を比較した。母体へのメンタルストレステスト施行前・中・後で胎児のstateが変化したものはなく、3区間において胎動回数にも有意差はなかった。メンタルストレステスト施行前・施行中・終了後の母体の平均瞬時心拍数を比較すると、メンタルストレステストによって心拍数が変化し、終了後にテスト施行前の状態に戻る傾向を示したのは11例中9例であり、うち5例は心拍数が上昇し、4例は下降した。一方胎児では、11例中9例が母体のメンタルストレステスト施行前より施行中において瞬時心拍数は下降したが、テスト終了後に施行前の状態に戻る傾向を示したのは5例であり、いずれも母体心拍数がメンタルストレスによって有意に上昇した例であった。メンタルストレスによって母体の瞬時心拍数が上昇した5例では、胎児の瞬時心拍数は母体へのメンタルストレステスト時に有意に下降し、テスト終了後は上昇するという母体と逆の変化を示したが、母体と胎児の心拍数変化率は正の相関を示した。その他の例では母体と胎児の心拍数変化率に相関は認められなかった。
超音波組織変化モデルを用いた慢性肝疾患の非侵襲的線維化 診断手法の実用化

本研究の目的は,線維化を伴うびまん性肝疾患を対象に,超音波診断装置によって得られるエコー信号を用いて定量的な解析手法を開発し,臨床的に十分なロバスト性を持つ慢性肝疾患の非侵襲的線維化診断が可能な実用システムを構築することである。そのため,本研究では,1.病変組織の組織構造変化と超音波エコー信号のモデル化,2.組織変化モデルを用いた臨床超音波画像の理解,3.超音波組織変化モデルに基づく慢性肝疾患の線維化定量診断手法の検討,を行った。開発したマルチレイリーモデルを用いることにより,臨床超音波画像から,定量的に線維化を評価でき,同じ分解能をもつ線維確率画像に変換できることを示した。年間数万人が死亡する肝疾患は我が国の医療分野における主要な対象である。本研究の目的は,慢性肝疾患により変化する超音波生体組織変化モデルを用いて,臨床的に十分なロバスト性を持つ慢性肝疾患の非侵襲的線維化診断手法の実用システムの構築である。そのため,1.病変組織の組織構造変化と超音波エコー信号のモデル化,2.組織変化モデルを用いた臨床超音波画像の理解,3.超音波組織変化モデルに基づく慢性肝疾患の線維化定量診断手法の検討,を行っている。平成25年度は,まず,病変による生体組織変化と超音波エコー信号のモデル化を検討した。超音波画像は,散乱体が均質に分散し,散乱点密度が高い臓器の場合,スペックルパターンと呼ばれる斑紋状の特徴的な画像となるが,病変の進行とともにこのパターンが変化する。レイリー分布によりこのような画像の振幅確率密度を表現できることが知られているが,われわれは肝炎や肝硬変などのような線維化が肝臓全体に進行するびまん性肝疾患では,複数のレイリー分布を組み合わせるマルチレイリーモデルを用いることで,臨床データの超音波反射信号の振幅分布を極めてよく表現できることを示してきた。これらの検討をもとに,新たに拡張したマルチレイリーモデルによる手法を提案した。これは慢性肝疾患による組織変化を「正常組織+線維組織+血管などの低エコー部分」によりモデル化するもので,臨床画像の振幅分布が,モデル化によって極めてよく近似できることを示した。次に,このモデルを用いることで,超音波画像を線維確率画像に変換する手法を提案した。本手法は,線維化のない肝臓からの信号では,ほとんど反応しない頑健性がある上に,わずかな線維化でも敏感に検出できる手法である。本手法を用いれば,初期病変でも安定に線維化の程度を定量化できることを,モデル画像と臨床画像を用いて示した。年間数万人が死亡する肝疾患は我が国の医療分野における重要な対象である。平成26年度は,前年度までに開発した,病変による生体組織変化と超音波エコー信号のモデルの臨床的な問題点を検討した。肝臓の超音波画像は,散乱体が高密度に均質に分散しているので,スペックルパターンと呼ばれる斑紋状の特徴的な画像となり,病変の進行とともにこのパターンが変化する。本年度,肝炎や肝硬変などのような線維化が肝臓全体に進行するびまん性肝疾患では,「正常組織+線維組織+低エコー組織」に対応する複数のレイリー分布を組み合わせるマルチレイリーモデルを用いることで,臨床データの超音波反射信号の振幅分布を極めてよく表現できることを示した。また,このモデルを用いることで,超音波画像を線維確率画像に変換する手法を提案した。多くの臨床データを用いて,本手法の安定性を評価した。マルチレイリーモデルは,想定された組織から生体組織が構成されていると,初期病変でも安定に線維化の程度を定量化できるが,血管壁のような非スペックル組織が混在していると,線維組織の抽出精度が劣化する場合があることを示された。そこで,このような非スペックル成分を安定に除外する方法を考案し,シミュレーションと超音波臨床画像で検討を進めた。その結果,非スペックル成分を安定に除外して,病変の定量化を行うことができることを示された。そのため,1.病変組織の組織構造変化と超音波エコー信号のモデル化,2.組織変化モデルを用いた臨床超音波画像の理解,3.超音波組織変化モデルに基づく慢性肝疾患の線維化定量診断手法の検討,を行ってきた。平成27年度は,前年度までに開発したマルチレイリーモデルによる肝病変の定量化手法を用いて,臨床的な実用システムを構成し,有用性について検討した。

マルチレイリーモデルによる定量診断手法は,肝炎や肝硬変などのような線維化が肝臓全体に進行するびまん性肝疾患において,臨床データの超音波反射信号が,「正常組織+線維組織+低エコー組織」に対応する複数のレイリー分布を組み合わせにより表現でき,このモデルを用いれば,臨床超音波画像を,同じ分解能をもつ線維確率画像に変換できることに基づいている。実用システムの実現には,臨床的に得た超音波画像から,安定に定量診断ができる肝臓部分を抽出する必要がある。肝臓以外の腹壁や音響陰影の部分は,肝臓部分と異なり,エコー信号の振幅分布がマルチレイリーモデルで表現できないことを利用し,マルチレイリー分布による近似精度を画像の各部分で計算し,近似精度の低い部分を除外することで,肝臓部分を安定に抽出する方法を確立した。これまでに開発した線維確率画像の変換処理に,この抽出処理を加えた実用システムを構成し,びまん性肝疾患の多くの臨床画像を用いた検討を行ったところ,本システムで,安定な病変定量化が行えることが明らかとなった。本研究の目的は,線維化を伴うびまん性肝疾患を対象に,超音波診断装置によって得られるエコー信号を用いて定量的な解析手法を開発し,臨床的に十分なロバスト性を持つ慢性肝疾患の非侵襲的線維化診断が可能な実用システムを構築することである。そのため,本研究では,1.病変組織の組織構造変化と超音波エコー信号のモデル化,2.組織変化モデルを用いた臨床超音波画像の理解,3.超音波組織変化モデルに基づく慢性肝疾患の線維化定量診断手法の検討,を行った。開発したマルチレイリーモデルを用いることにより,臨床超音波画像から,定量的に線維化を評価でき,同じ分解能をもつ線維確率画像に変換できることを示した。超音波臨床画像で,線維化の程度を定量化する手法の安定性について系統的に検討することが26年度の目標であったが,肝臓組織が病変により変化していくときの臨床画像の特徴を明確に表現できるモデルを呈示することができた。また,臨床画像中に特定の成分があると精度が低下することを明らかにすることができ,さらに,その不安定成分を除去する手法を開発することができ,当初の目標を十分達成することができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。医用超音波,超音波応用計測27年度は,組織変化を示すマルチレイリーモデルを用いた臨床超音波画像の理解を深め,臨床的な実用システムに組み上げる。病変の組織構造の変化を表すシミュレーション画像と臨床画像的に得られた画像を用いた定量化手法の性能評価を系統的に行い,マルチレイリーモデルの特徴量の変化について検討する。生体組織が病変により変化していく様子をシミュレーションする計算モデルを利用して,慢性肝疾患の組織構造の変化と画像中に含まれる情報の比較を系統的に行う。この検討結果を,逆問題としての定量診断手法確立のための基礎データとする。この検討結果を基に,超音波画像の理解に基づく定量診断手法の高度化を行う。すでに,超音波画像から,臨床画像から生体組織の音響構造変化に対応する確率値を定量的に求める逆問題について基本システムはできているが,逆問題が不安定になる状況を検討し,ロバストな定量診断手法の確立を行う。臨床画像から定量的な情報を求める方法について検討から,正常,軽度,重度の臨床超音波画像から線維化部分を抽出結果が,生検による組織検査の結果と良く一致することが示されている。