hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
難治性心筋症分子基盤に介入するアップストリーム治療法の開発

我々は、ゲノム編集により、Actb遺伝子のC末端や、心筋特異的に発現するMyl2遺伝子のC末端に蛍光タンパク質を挿入し、イメージングサイトメーターを用いて定量評価する系を確立した。この解析系を用いて、修復テンプレートの改変、HDR効率を向上させる薬物や遺伝子導入を行い、心筋細胞での修復効率向上を目指すことを目標とした。C2C12細胞に対して、HDR効率を改善させることが報告されている遺伝子産物を導入したところ、HDR効率の上昇が観察された。同様の現象が心筋細胞で起こり得るかを検証中である。重篤な分子変異に焦点化したヒト心筋症疾患iPS細胞の樹立:大阪大学医学部附属病院において確立した心筋症臨床情報・ゲノム情報データから、細胞の機能維持に必須であり、ナンセンス変異やアミノ酸欠損といったタンパク質機能への影響が重篤な変異が生じた遺伝子にターゲットを絞り、末梢血より心筋症疾患iPS細胞を樹立し、iPS細胞の品質確認、心筋分化能検証を行った。現時点で、拡張型心筋症、肥大型心筋症症例を対象に解析を進めており、更に症例を蓄積していく予定である。ゲノム編集技術を駆使した精密なヒト疾患iPS細胞アレル改変及び分化心筋病態解析:樹立した疾患iPS細胞に対してゲノム編集を行い、変異を修復したアイソジェニックコントロール作成を進めている。これらのアイソジェニック細胞を心筋に分化させた後機能解析を行う。以上、当初立案した研究方法に則り、それぞれの研究開発を並行して進めていることから、概ね順調に進行していると考えられる。ゲノム編集により蛍光タンパク質を挿入し、イメージングサイトメーターを用いて定量評価する系を用いて、心筋細胞においてHDR効率を向上させる方法を探索する。拡張型心筋症、肥大型心筋症を含む難治性心筋症症例からの疾患iPS細胞樹立を継続する。上述の疾患iPS細胞に対し、ゲノム編集を用いて、アイソジェニックコントロール細胞の作成を継続する。2018年度に、成果報告のための旅費として30万円を計上していたが、当該年度においては使用しなかったため、一部次年度使用額が生じた。2019年度は、当初研究計画に則り研究を推進する。また、学会での成果報告を予定している。
微小重力科学による素過程極限理解とエンジン用複雑系混相燃焼への展開

本研究の目的は,これまでの液滴間燃え広がりにおいて考慮されて来なかったが,2017年に申請者らが国際宇宙ステーション「きぼう」日本実験棟において行った宇宙実験から得られた群燃焼発現限界に関わる「問い」においてキーとなる「冷炎」「輻射消炎」の燃え広がりにおける役割を調べることである.2018年度には,近赤外カメラによる液滴燃焼画像計測を行い,液滴支持細線からの近赤外輻射を利用した温度計測法について検討を行い,落下実験装置に組み込むための検討を行った.本検討と並行して,1s落下実験施設において,径違い液滴間燃え広がりに与える液滴干渉効果の検討,高圧における燃え広がりに与える局所液滴干渉効果の検討,亜・超臨界圧における燃料蒸気吹き出しによる火炎と液滴間燃え広がり挙動の関係の検討を進めるとともに,国際宇宙ステーションで実施した液滴群要素燃え広がり実験およびランダム分散液滴群燃え広がり実験結果の解析も進めた.特に,宇宙実験の結果から,液滴干渉を伴う場合の燃え広がり限界増大効果が明らかになるとともに,ランダム分散液滴群の燃え広がりにおける群燃焼発現限界とその近傍の燃え広がり特性が明らかとなった.短時間微小重力場で得られた知見の最終検証を再度宇宙実験により行うべく,最終年度での提案を目指していたが,本年度の検討も加味して国際宇宙ステーション「きぼう」実験棟利用のフィージビリティスタディテーマに応募したところ採択されたため,宇宙実験の内容も前倒しで詳細検討を開始した.近赤外輻射を利用した温度計測法などによる冷炎検出については落下実験での実施までは到達していないが,並行して実施した1s落下実験施設における実験の解析,国際宇宙ステーションで実施した実験結果の解析の進展が大きかったうえ,本研究の検討を元に国際宇宙ステーション「きぼう」実験棟利用のフィージビリティスタディテーマに応募し,採択されたため.近赤外カメラによる燃焼画像計測を行い,液滴支持細線からの近赤外輻射を利用した温度計測法の開発を引き続き行う.本手法とEMCCDカメラを用いた手法とにより冷炎の検出を試みる.さらに本計測の高圧への適用についても検討を行う.本研究の目的は,これまでの液滴間燃え広がりにおいて考慮されて来なかったが,2017年に申請者らが国際宇宙ステーション「きぼう」日本実験棟において行った宇宙実験から得られた群燃焼発現限界に関わる「問い」においてキーとなる「冷炎」「輻射消炎」の燃え広がりにおける役割を調べることである.2018年度には,近赤外カメラによる液滴燃焼画像計測を行い,液滴支持細線からの近赤外輻射を利用した温度計測法について検討を行い,落下実験装置に組み込むための検討を行った.本検討と並行して,1s落下実験施設において,径違い液滴間燃え広がりに与える液滴干渉効果の検討,高圧における燃え広がりに与える局所液滴干渉効果の検討,亜・超臨界圧における燃料蒸気吹き出しによる火炎と液滴間燃え広がり挙動の関係の検討を進めるとともに,国際宇宙ステーションで実施した液滴群要素燃え広がり実験およびランダム分散液滴群燃え広がり実験結果の解析も進めた.特に,宇宙実験の結果から,液滴干渉を伴う場合の燃え広がり限界増大効果が明らかになるとともに,ランダム分散液滴群の燃え広がりにおける群燃焼発現限界とその近傍の燃え広がり特性が明らかとなった.短時間微小重力場で得られた知見の最終検証を再度宇宙実験により行うべく,最終年度での提案を目指していたが,本年度の検討も加味して国際宇宙ステーション「きぼう」実験棟利用のフィージビリティスタディテーマに応募したところ採択されたため,宇宙実験の内容も前倒しで詳細検討を開始した.近赤外輻射を利用した温度計測法などによる冷炎検出については落下実験での実施までは到達していないが,並行して実施した1s落下実験施設における実験の解析,国際宇宙ステーションで実施した実験結果の解析の進展が大きかったうえ,本研究の検討を元に国際宇宙ステーション「きぼう」実験棟利用のフィージビリティスタディテーマに応募し,採択されたため.近赤外カメラによる燃焼画像計測を行い,液滴支持細線からの近赤外輻射を利用した温度計測法の開発を引き続き行う.本手法とEMCCDカメラを用いた手法とにより冷炎の検出を試みる.さらに本計測の高圧への適用についても検討を行う.
細胞外マトリックスによる難聴に関する基礎的、臨床的研究

細胞外マトリクスを構成する主成分としてはコラーゲンが知られている。コラーゲンのうちのいくつかは難聴の原因になることが報告されているが、内耳に特異的、あるいは高発現している遺伝子は難聴の原因となる可能性が示唆される。本研究ではWhole body RNAに比して高発現するコラーゲン遺伝子を網羅的に解析した。その結果13種のコラーゲン遺伝子が内耳で2倍以上の発現量を呈しており、特に6種類が10倍以上を示した。またtypeIXコラーゲンではCol9a1が8.8倍Col9a2が17.9倍と高倍率の発現がみられた。高倍率を呈しているものは新規の難聴原因遺伝子変異候補として考えられるとともに、内耳におけるコラーゲンの機能を検討する上で重要な情報になると考えられた。本研究では、多くの難聴患者の原因となっていることが予想される細胞外マトリックスの障害による先天性、後天性難聴について、その臨床的特徴を明らかにし、動物モデルを用い難聴のメカニズムを解明し、その治療の可能性を探ることを目的としている。本年度は、先天性難聴の新たな原因遺伝子・遺伝子変異の検索として、蓋膜構成因子をコードする遺伝子(COL9A1, COL9A2, COL9A3, COL2A1, COL11A1, COL11A2, TECTA)の変異解析を行った。その結果、大規模な難聴家系からこれまで未報告のTECTA遺伝子変異が見つかり、リンケージ解析でも同遺伝子が存在する領域が原因遺伝子の存在部位候補であることが証明されたため、新規難聴遺伝子変異として報告を行った(茂木ら、投稿中)。また、蓋膜、血管条、ラセン靭帯などに存在する難聴の原因遺伝子(COL9A3, COL9A1, CRYM, KIAA1199, UBA52)から作られるタンパク質の電子顕微鏡的局在について検討し、COL9A3, COL9A1が主に蓋膜に、CRYM, KIAA1199, UBA52が血管条、ラセン靭帯に局在することを明らかにした。遺伝子変異によってそれぞれのタンパクが不完全にできることで、血管条、ラセン靭帯におけるイオンサイクルの破綻や、細胞外マトリックス機構(蓋膜構成因子ネットワーク)の破錠が引き起こされることによって難聴を生ずることが示唆された(Usami et al., 2008)。本研究では、多くの難聴患者の原因となっていることが予想される細胞外マトリックスの障害による先天性、後天性難聴について、その臨床的特徴を明らかにするとともに、動物モデルを用いて難聴発症のメカニズムを解明し、その治療の可能性を探ることを目的としている。本年度は、先天性難聴の新たな原因遺伝子・遺伝子変異の検索として、蓋膜構成因子をコードする遺伝子(COL9A1,COL9A2,COL9A3,COL2A1,COL11A1,COL11A2,TECTA)の変異解析を行った。その結果、常染色体優性遺伝形式をとる大きな難聴家系から、これまで未報告のTECTA遺伝子変異が見つかり、リンケージ解析でも同遺伝子が存在する領域が原因遺伝子の存在部位候補であることが証明されたため、新規難聴遺伝子変異として報告を行った。またクローニングを行い機能解析を行っている(茂木ら、投稿中)。加えて、IX型コラーゲンノックアウトマウスの内耳形態については、これまで透過型電子顕微鏡による解析のみであったが、走査型電子顕微鏡による解析も加え、より立体的にその構造異常と難聴のメカニズムについて解析中である。さらに、レーザーマイクロダイセクションによって蓋膜内らせん溝細胞のみを摘出し、蓋膜構成因子をコードする遺伝子の発現が蝸牛の回転ごとに異なる可能性があることを解析中であり、この回転ごとの発現差が周波数ごとの難聴レベルの違いに結びついている可能性があると推測している。高等動物のタンパク質で最も多く含まれるコラーゲンは現在までに129型までの29種類が40数種類の遺伝子群によってコードされていることが知られている。内耳にも様々なコラーゲンが分布し難聴の原因になっていることが報告されているが、内耳に特異的、あるいは高発現している遺伝子は難聴の原因遺伝子である可能性が示唆される。マイクロアレイを用いたヒト内耳RNAの発現解析ではtype IXコラーゲンの発現が高いことが報告されており、また、typeIXコラーゲン遺伝子の変異スクリーニングを行って来た結果、難聴患者からCOL9A1およびCOL9A3変異を同定し報告した。さらにtype9 collagen KOマウスでは蓋膜の変形と共に進行性の難聴を呈することが明らかにしてきた。その結果、Whole body RNAに比して13種のコラーゲン遺伝子が内耳で2倍以上の発現量を呈しておりその中でも6種類が10倍以上を示した。

またtype IXコラーゲンではCo19a1が8.8倍Co19a2が17.9倍と高倍率の発現がみられた。また難聴に関連するコラーゲン以外の既知の遺伝子に注目すると、Gjb2が1080倍Cochが869倍など高倍率に認められる反面TectaやSlc26a4など2倍に満たないものも認められた。これらの結果から高倍率を呈しているものは新規の難聴原因遺伝子変異候補として考えられるとともに、内耳におけるコラーゲンの機能を検討する上で重要な情報になると考えられた。
国際組織の人事行政・財政・組織運営に関する比較研究―行政学的分析

各国際組織の財政システム、人事システム、業務運営システム、政策形成プロセスの制度と運用は各国際機関毎に大きく異なっている。具体的には財政・人事政策・決定のあり方は異なり、それが各国際組織の政策活動とも連関してくる。また、近年は、NPM(New Public Management)をモデルとした結果指向型予算ということで、様々な業務運営システムの改革が行われつつある。さらに、キャリアデベロップメントパターン(昇進パターン)も各国際機関によって異なる。今年度は、昨年に引き続いて、タイプの異なる様々な国際機関を対象に資料収集と分析を更に進めた。具体的には、伝統的な機能的技術的機関であるITU:国際電気通信連合、比較的歴史のある保健分野の活動機関であるWHO:世界保健機関(これは技術的基準設定機関としての側面と途上国における援助実施機関としての側面を持つ)、UNICEF:国連児童基金(子供というシンボルを駆使すること等で財源調達上等様々な工夫を行っている)、WTO(世界貿易機関:貿易基準設定機関であるが近年は環境・衛生基準等にも非関税障壁という観点から対象分野とすることで管轄を拡大しつつある)を対象に、制度、人事、財務、組織運用と政策活動の連関について資料収集と分析を行った。その上で、これらの各機関のあり方の比較を行った。また、これらの国際組織と各国政府との間のインターフェースのあり方についても、国際比較を念頭におきつつ分析を行った。具体的には財政・人事政策・決定におけるライン系統組織幹部の役割、事務総長等の事務局の長の役割、財政部局、プログラム部局、人事部局の役割、職員組合の昇進ボード等における役割は異なる。また、近年は、NPM(New Public Management)を念頭に置いた結果指向型予算ということで、様々な業務運営システムの改革が行われつつある。今年度は、以上のような観点から、タイプの異なる様々な国際機関を対象に資料収集と分析を試みた。具体的には、伝統的な機能的技術的機関であるITU(国際電気通信連合)、比較的歴史のある保健分野の活動機関であるWHO(世界保健機関:ITUと同様に技術的基準設定機関としての側面と途上国における援助実施機関としての側面を持つ)、UNICEF(国連児童基金:子供というシンボルを駆使すること等で財源調達上等様々な工夫を行っている現場活動機関)、WTO(世界貿易機関:貿易基準設定機関であるが近年は環境・衛生基準等や政府調達等も非関税障壁という観点から対象分野とすることで管轄を拡大しつつある)を対象に、制度、人事、財務、組織運用について資料収集と分析を行った。そのうち、環境や科学技術領域におけるWTOの最近の活動拡大に関しては関連した若干の論文を執筆し、公表した。
細菌個体レベルの情報処理の情報熱力学的な理解

大腸菌走化性システムは、外界の誘因・忌避物質が細胞極に存在する受容体に結合し、その情報は細胞内を通して各モーターに伝わり、モーターの回転方向が転換される。申請者は、走化性刺激受容において、協同性、適応性、自発性の3つの特徴が、受容体のメチル化レベルの変動という共通の分子機構で実現されている、という従来説とは全く異なる新しいモデルを提唱している。そこで、1細胞レベルでの走化性動態を、活性を保ったまま明らかにする。分子レベルの反応ネットワークと細胞レベルの応答をつなぐ格好のモデル系であり、領域内の理論グループとの共同研究体制を構築することにより実験と理論との有機的な融合を目指す。
ドイツ古典主義の陶冶理論に関する批判的・構成的研究

これまでの研究課題に関する文献収集およびその分析解明を基にして、全体をまとめ、その成果として報告書を作成した。報告書の全体構成とは、次のとおりである。序-「陶冶」(Bildung)概念をめぐる問題性-第1章-ドイツ啓蒙主義教育学の成立-第1節ドイツ啓蒙主義教育学の成立の背景第2節汎愛派の教育構想-ルソー受容をめぐって-第2章新人文主義の陶冶理論への展開第1節啓蒙主義教育学批判第2節新人文主義の陶冶理論への展開-ニートハンマーの『論争書』を中心に-第3章新人文主義の陶冶理論-W.v.フンボルトの陶冶理論を中心に-第1節W.v.フンボルトの陶冶理論第2節シュライエルマッハーの教育理論第3節ドイツ古典主義の陶冶概念-その共通の根本規定要因-終章批判的視点から見た古典主義陶冶理論-結びにかえて-これまでの研究課題に関する文献収集およびその分析解明を基にして、全体をまとめ、その成果として報告書を作成した。序-「陶冶」(Bildung)概念をめぐる問題性-第1章-ドイツ啓蒙主義教育学の成立-第1節ドイツ啓蒙主義教育学の成立の背景第2節汎愛派の教育構想-ルソー受容をめぐって-第2章新人文主義の陶冶理論への展開第1節啓蒙主義教育学批判第2節新人文主義の陶冶理論への展開-ニートハンマーの『論争書』を中心に-第3章新人文主義の陶冶理論-W.v.フンボルトの陶冶理論を中心に-第1節W.v.フンボルトの陶冶理論第2節シュライエルマッハーの教育理論第3節ドイツ古典主義の陶冶概念-その共通の根本規定要因-終章批判的視点から見た古典主義陶冶理論-結びにかえて-本年度は、研究課題に関する文献の収集及びその整理を中心に行った。本学在庫の文献及び国内外にある文献の検索・収集に当たった。まず、ドイツ近代思想史及び陶冶論史に関する文献、"Bildung und Erziehung"等のバックナンバー・ルソー汎愛派等のドイツ啓蒙主義教育学関係文献、カント、フヒィヒテ等のドイツ理想主義関係文献、ゲーテ、シラー、ペスタロッチー、フンボルト等の新人文主義関係文献、ヘルバルト、シュライエルマッハー、フレーベル等のドイツ古典主義教育学関係文献、さらに陶冶理論に関する批判的・構成的研究文献を収集し、主なカテゴリーに分けて整理を行った。また、12月はじめにドイツのマールブルク大学及びゲッチンゲン大学を訪ね、原典だけでなく二次文献を含めて関係文献の収集を行った。なお、陶冶理論に関する批判的・構成的視点を獲得する研究の一環として、「精神科学的教育学における理論=実践問題」についても考察した。次年度は、収集した関係文献を基にして、以下の点を中心に分析・解明する予定である。(1)前史的研究として、ドイツ啓蒙主義教育学、特に汎愛派におけるルソー受容をめぐる問題について、カンペの"Allgemeine Revision"の分析を中心に、その思想の近代性について検討する。(2)啓蒙主義から新人文主義への展開について、"Niethammer, F.I."の"Streitschrift"を中心に、ドイツ後期啓蒙主義及び理想主義の哲学の背景を見ながら考察する。(3)フンボルトを中心とする新人文主義の陶冶理論について、人間の自己決定的な主体の確立を求める理論として、その近代性を批判的に検討する。本年度は、昨年度に引き続き研究課題に関する文献収集及びその分析・解明を行った。まず、昨年度収集した文献の中から、ドイツ古典主義の陶冶理論に関する前史的研究として、ドイツ啓蒙主義教育学、特に汎愛派のルソー受容を中心にその教育理論の一般的な特徴及び近代性について、カンペの編集した『総点検』(Allgemeine Revision)を中心に考察した。さらに啓蒙主義から新人文主義への展開について、ニートハンマー(Niethammer,F.I)の『論争書』(Streitschrift)をめぐって、オイラー(Euler,P.)の研究に基づき、ドイツ後期啓蒙主義及び理想主義の哲学の背景を見ながら考察した。また、昨年9月初めにドイツのベルリン大学を訪ね、教育科学の図書室所蔵のフンボルトやシュライエルマッハーをはじめとするドイツ古典主義教育学に関する原典及び二次文献(研究文献)の収集を行った。収集した文献を基にして、フンボルトを中心とする新人文主義の陶冶理論について、人間の自己決定的な主体の確立を求める理論として、その近代性について批判的に検討している。次年度は、近代の視座からドイツ古典主義の陶冶埋論の形成展開過程のまとめ、すなわち1.前史的考察:ドイツ啓蒙主義教育学の成立、2.「啓蒙」から「陶冶」概念への展開、3.ドイツ古典主義教育学における陶冶理論、4.陶冶理論の歴史的再構成、についてまとめ、報告書を作成する予定である。本年度は、これまでの研究課題に関する文献収集およびその分析・解明を基にして、全体をまとめ、報告書を作成する段階である。報告書の全体構成は、概ね以下のとおりである。I前史的考察-ドイツ啓蒙主義教育学の成立-汎愛派のルソー受容を中心に、その理論の一般的な特徴および近代性について、カンペの編集した『総点検』を中心に考察した。

II「啓蒙主義」から「新人文主義」への展開ニートハンマーの『論争書』をめぐって、オイラー(Euler, P.)の研究に基づき、ドイツ後期啓蒙主義および理想主義の哲学の背景を見ながら考察した。IIIドイツ古典主義の陶冶理論ドイツ古典主義の陶冶理論を代表するW.v.フンボルトとF.シュライエルマッハー、およびJ.Hペスタロッチーの陶冶理論について、その特色と問題点について考察した。IVドイツ古典主義陶冶理論の批判的再構成歴史的・批判的視点からドイツ古典主義の陶冶理論について、E.シュプランガー、Th.リット、E.ヴェニガーの研究を手がかりに考察し、さらに最近のW.クラフキーの批判的構成的視点からの研究を基にして、その理論の批判的再構成を試みた。
弾性タンパク質を模倣したペプチドエラストマーの化学酵素合成と機能評価

本研究の目的は弾性タンパク質を模倣した高機能ペプチドエラストマー合成技術の確立である。この目的達成のために、I.弾性タンパク質中に頻出する鍵アミノ酸配列を模倣したポリペプチドの化学酵素合成、II.得られたポリペプチドの力学的性質(強度、伸び、弾性率等)と構造(分子量、アミノ酸配列、架橋密度)の関係性評価を行う。これらの検討を通じ、ミクロなペプチド構造とマクロな物性相関の解明を目指す。
"Knee"エネルギー領域における一次宇宙線の研究

1995年に、中国と共同でチベットのヤンパーチン高原(標高4,300m)の空気シャワー観測装置を拡張(221台のシンチレーション検出器)し、10TeV領域の宇宙ガンマー線点源探索及び高エネルギー一次宇宙線の研究を行っている。96年の夏に、検出器を追加し、221台の空気シャワー装置の中に、検出器間隔が7.5mの高密度アレイを設置した。このアレイは数TeV領域の宇宙ガンマ線点源の探索とKneeを含む10^<14>-10^<16>eV領域の一次宇宙線スペクトルの観測を主な目的に作られたものである。高密度アレイは一次宇宙線のエネルギーが比較的低い10^<15>eV以下の領域のスペクトルの観測に使用される。これに加えて、同年夏にアレイの中央付近に全面積が80m^2のエマルションチェンバー(厚さ14cu)とバースト検出器の設置したを行ない、観測を開始した。このこの装置はKnee領域の一次陽子成分のスペクトルの観測を目的としている。昨年の8月にエマルションチェンバー部分のX線フィルムの交換を行い、解体されたフィルムの現像を行った。このフィルムのデータの解析が現在行われている。フィルムの中に観測エネルギーが約700TeVのファミリーが観測され、これに対応する空気シャワーも観測され、親のエネルギーは約10^<16>eVである。実験データは順調に取得されており、今年の夏までにこの実験の初期結果が纏められる。この連動実験は99年の夏まで継続される。現在、チベットのヤンパーチン高原(標高4300m)に221台のシンチレーション検出器からなる空気シャワー観測装置が稼働している。検出器は15m間隔の基盤目上に配置されている。本研究は、この装置の中央部分に7.5m間隔にさらにシンチレーション検出器を配置(77台)、10^<14>-10^<17>eVの“Knee"エネルギー領域の一次宇宙線の観測及び数TeVのエネルギー領域の宇宙ガンマー線点源の探索を行うことを目的としている。いずれの研究も、本装置によってのみ可能であり、他の実験グループの追随を許さない。平成7年度はこの観測装置の為の、検出器の製作、地上テスト、データ取得システムの構築を行った。データ取得はFASTBUSを用い、その制御はマイコン(Pentium 130 MHz)で行い、データは20GBのEXBで8mmテープに書き込む。この装置による空気シャワーのトリガー頻度は約200Hzと予想され、2×10^<12>eV以上のシャワーの検出が可能である。装置の角度分解能は約1度であり、世界最高の性能をもつ観測装置である。装置は、今年の夏に建設され、データの取得が始まる。この装置で約2年間観測することにより、一次宇宙線のエネルギースペクトルが一次宇宙線の組成にほぼ無関係に得られる。このエネルギー領域は高エネルギー宇宙線の加速機構を明らかにするために、非常に重要である。また、ガンマー線点源探索については、かに星雲、活動銀河核Mrk421等の点源から初めて、10TeV領域のガンマー線が検出される可能性があり、その結果は非常に注目されている。現在、チベットのヤンパーチン高原(標高4300m)で稼働中の空気シャワー観測装置(221台のシンチレーション検出器からなる)の中に、さらにシンチレーション検出器を7.5m間隔に配置した(合計77台)。この2台の空気シャワー装置により、10^<14>-10^<17>eVの"Knee"エネルギー領域の一次宇宙線の観測及び数TeVのエネルギー領域の宇宙ガンマー線点源の探索が可能となる。平成8年度はこの観測装置の為の、検出器の製作、データ取得システムの構築及び現地での装置の建設を行なった。データ取得はFASTBUSを用い、その制御はマイコン(Pentium 200MHz)で行い、データは20GBのEXBで8mmテープに書き込んでいる。この装置による空気シャワーのトリガー頻度は約250Hzに設定され、2×10^<12>eV以上のシャワーの検出が可能である。装置は、昨年の秋から稼働し、データの取得が行なわれている。また、ガンマー線点源探索については、かに星雲、活動銀河核Mrk421等の点源から初めて、2-3、10TeV領域のガンマー線が空気シャワー装置により初めて検出される可能性があり、その結果は非常に注目されている。

このアレイは数TeV領域の宇宙ガンマ線点源の探索とKneeを含む10^<14>-10^<16>eV領域の一次宇宙線スペクトルの観測を主な目的に作られたものである。高密度アレイは一次宇宙線のエネルギーが比較的低い10^<15>eV以下の領域のスペクトルの観測に使用される。これに加えて、同年夏にアレイの中央付近に全面積が80m^2のエマルションチェンバー(厚さ14cu)とバースト検出器の設置したを行ない、観測を開始した。このこの装置はKnee領域の一次陽子成分のスペクトルの観測を目的としている。昨年の8月にエマルションチェンバー部分のX線フィルムの交換を行い、解体されたフィルムの現像を行った。このフィルムのデータの解析が現在行われている。フィルムの中に観測エネルギーが約700TeVのファミリーが観測され、これに対応する空気シャワーも観測され、親のエネルギーは約10^<16>eVである。実験データは順調に取得されており、今年の夏までにこの実験の初期結果が纏められる。この連動実験は99年の夏まで継続される。
三次元多様体の幾何構造とそれに関連した様々な構造

小林は結び目の外部空間のHeegaard分解に関する研究を行った.まず斎藤敏夫との共同研究で2つの結び目のトンネル系が与えられたとき、それらの結び目の連結和におけるこれらのトンネル系の和が安定化されたHeegaard分解を与えるための必要十分条件を与えた.またYoav Rieckとの共同で任意の自然数nに対してある結び目Kでそのコピーをn個連結和して得られる結び目nKに対してt(nK)=nt(K)+(n-1)が成り立つようなものが存在することを示した(但しここでt(L)は結び目Lのトンネル数を表す).この結果の帰結として結び目のトンネル数の超加法性に関する森元の予想の反例が構成できる.山下は中川義行氏、田村誠氏との共同研究で、2橋絡み目群(より正確にはConway表記から定まるWirtinger表示)のgrowth functionの有理式表示がどのようなものかについて、計算機実験をもとに予想を提出した.片桐は与えられた多様体上のRiemann計量全体から成る空間上の変分問題,及びその上のフローについての研究を行った.特に,近年のRicciフローを用いた三次元多様体の研究に刺激され,Laplace作用素の固有値を始めとする様々な幾何学的な量から定義される変分問題や,それら幾何学的な量がフローによりどのように変化するかを調べた.また上記研究の共形幾何学的な研究を行った.小林は結び目の外部空間のHeegaard分解に関する研究を行った.まず斎藤敏夫との共同研究で2つの結び目のトンネル系が与えられたとき、それらの結び目の連結和におけるこれらのトンネル系の和が安定化されたHeegaard分解を与えるための必要十分条件を与えた.またYoav Rieckとの共同で任意の自然数nに対してある結び目Kでそのコピーをn個連結和して得られる結び目nKに対してt(nK)=nt(K)+(n-1)が成り立つようなものが存在することを示した(但しここでt(L)は結び目Lのトンネル数を表す).この結果の帰結として結び目のトンネル数の超加法性に関する森元の予想の反例が構成できる.山下は中川義行氏、田村誠氏との共同研究で、2橋絡み目群(より正確にはConway表記から定まるWirtinger表示)のgrowth functionの有理式表示がどのようなものかについて、計算機実験をもとに予想を提出した.片桐は与えられた多様体上のRiemann計量全体から成る空間上の変分問題,及びその上のフローについての研究を行った.特に,近年のRicciフローを用いた三次元多様体の研究に刺激され,Laplace作用素の固有値を始めとする様々な幾何学的な量から定義される変分問題や,それら幾何学的な量がフローによりどのように変化するかを調べた.また上記研究の共形幾何学的な研究を行った.1.三次元多様体内の結び目のトンネル数の増加率に関する研究.三次元多様体Mに含まれる結び目Kに対してそれ自身のコピーの連結和を繰り返し行ったときそのトンネル数と連結和されたコピーの個数の比率を,その結び目のトンネル数の「増加率」と名づけこれに関して以下のような結果を得た.いまKの外部空間XのHeegaard種数g(X)はMのHeegaard種数g(M)よりも大きいとする.このときKのトンネル数の増加率は1よりも小さい.また更にm-smallな結び目のトンネル数の増加率に関して次の結果を得た.いまKはm-smallとする.g=g(X)-g(M)とおく.このときKのトンネル数の増加率は次の式で与えられる.但し、ここでb_iは種数g(X)-iのHeegaard曲面に関するKのbridge indexを表す.2.絡み目のSeifert曲面に関する研究任意の絡み目について次の二つの性質を満たすザイフェルト曲面Fが構成できることを示した.(1)Fは円版Dにフラットアニュラスを次々プラミングして得られる.(2)そのプラミングの糊白は全てDの中に入っている.小林は結び目の外部空間のHeegaard分解に関する研究を行った.まず斎藤敏夫との共同研究で2つの結び目のトンネル系が与えられたとき、それらの結び目の連結和におけるこれらのトンネル系の和が安定化されたHeegaard分解を与えるための必要十分条件を与えた.またYoav Rieckとの共同で任意の自然数nに対してある結び目Kでそのコピーをn個連結和して得られる結び目nK(に対してt(nK)=nt(K)+(n-1)が成り立つようなものが存在することを示した(但しここでt(L)は結び目、Lのトンネル数を表す).この結果の帰結として結び目のトンネル数の超加法性に関する森元の予想の反例が構成できる.山下は中川義行氏、田村誠氏との共同研究で、2橋絡み目群(より正確にはConway表記から定まるWirtinger表示)のgrowth functionの有理式表示がどのようなものかについて、計算機実験をもとに予想を提出した.片桐は与えられた多様体上のRiemann計量全体から成る空間上の変分問題,及びその上のフローについての研究を行った.特に,近年のRicciフローを用いた三次元多様体の研究に刺激され,Laplace作用素の固有値を始めとする様々な幾何学的な量から定義される変分問題や,それら幾何学的な量がフローによりどのように変化するかを調べた.また上記研究の共形幾何学的な研究を行った.
パッチマッチング法による実写 3 次元映像の圧縮と処理

実写3次元映像の圧縮と処理に関する研究を行った。実写3次元映像は各フレーム独立に生成されることが多く、時間的に連続するフレームにおいても頂点数や結線関係が保存されていない場合が多いため、圧縮が困難であった。そこで、研究代表者が考案したパッチマッチング法に基づき、実写3次元映像の頂点情報、結線情報、色情報を同時に圧縮可能な技術を研究した。具体的な手法について述べる。まず、測地線距離を用いて各フレームの3次元メッシュモデルをほぼ等面積になるようにパッチに分割し、それを圧縮処理の基本単位とした。各パッチの幾何情報、色情報に対してキルヒホッフ行列によるメッシュ周波数解析やベクトル量子化を施すことによりフレーム内圧縮を実現した。さらに、隣接フレーム間でもっとも類似するパッチを探索し、対応パッチからの残渣情報のみを符号化することでフレーム間圧縮を実現した。これにより、フレーム内圧縮で1/8程度、フレーム間圧縮で1/12程度の圧縮率を実現した。パッチベース圧縮技術に関する基礎検討を行った。実写3次元映像の圧縮の難しさは下記の2点にある。1)被写体は、服を着た人物など非剛体であることが多いため、各フレームが独立に生成される。時間的に隣接するフレーム同士であっても頂点数や結線関係は保存されないことが多い。そのため、隣接フレーム間には明示的な対応関係や動き情報がない。2)3次元映像には2次元動画像の「ピクセル」のような基本単位構造がなく、3次元モデルを構成する数十万個の頂点が3次元空間の任意位置に分布する。そのため、処理のための基本ブロックを作りにくい。そこで、新規技術として、測地線距離を用いて3次元メッシュモデルの表面をある程度一定の面積で分割し、生成されるパッチを種々の処理の基本単位とする方式を開発した。また、パッチを基本構造とすることで、パッチの空間冗長性を利用したフレーム内圧縮、主成分分析によるパッチの正規化とパッチ同士の差分処理によるフレーム間圧縮を可能とした。(2次元動画像の「ブロックマッチング」に対応して、「パッチマッチング」と呼ぶ)。平成22年度は、特にこのパッチマッチング法について基礎的な実験を行い、方式の体系化を試た。その結果、パッチ間の相関と圧縮(フレーム間圧縮)については隣接フレーム間のパッチ同士の頂点や色情報を比較し、類似したパッチを探索する(パッチマッチング)ことで、効率よくフレーム間の差分を圧縮できることを確認した。また、パッチ自身の圧縮(フレーム内圧縮)についても同様の方式で圧縮できた。また、静止3次元映像や3次元CGなどの圧縮技術などについて調査を行った。本研究の目的は研究代表者が開発したパッチマッチング法により、実写3次元映像を効率的に圧縮・符号化することである。平成22年度までの研究で、パッチマッチング法について基礎的な実験を行い、パッチ間の相関と圧縮(フレーム間圧縮)については隣接フレーム間のパッチ同士の頂点や色情報を比較して類似したパッチを探索することで、効率よくフレーム間の差分を圧縮できることを確認した。本年度は、パッチマッチング法を用いた、より効率的な符号化手法の確立を目指し、(1)頂点情報と色情報のビットレートの配分、(2)フレーム内圧縮とフレーム間圧縮のビットレートの配分について詳細に検討を行った。(1)の頂点情報と色情報のビットレートの分配について。実写3次元を構成する頂点・色・結線情報の3種類の情報の内、結線情報の圧縮についてはこれまでに様々な手法が提案されている。それに対し、頂点一と色情報についてはあまり検討がなされていなかった。そこで、全体のビットレートが与えられたときに結線情報と色情報のビットレートの最適な分配方法について検討した。その結果、最終的な映像品質は色情報よりも頂点情報の復号精度に大きく左右され、色情報のビットレートは9-14bpv程度で十分であることを明らかにした。(2)のフレーム内圧縮とフレーム間圧縮のビットレートの配分については、フレーム間圧縮の復号品質はフレーム間の差分情報のほうが支配的で、フレーム内圧縮のレートはある程度(10bpv程度)高くしておけば十分であることが明らかになった。また、フレーム間圧縮はフレーム内圧縮に較べて2倍程度符号化効率が高いことも明らかとなり、本研究で提案するパッチマッチング法の優位性が示された。そのほか、被写体の体の部位ごとにパーティクルフィルタリングで追跡を行い、フレーム間の対応を取ることで結線情報を変えることなく実写3次元情報を記述する手法についても発展的課題として研究した。

本研究の目的は研究代表者が開発したパッチマッチング法により、実写3次元映像を効率的に圧縮・符号化することである。平成22年度までの研究で、パッチマッチング法について基礎的な実験を行い、パッチ間の相関と圧縮(フレーム間圧縮)については隣接フレーム間のパッチ同士の頂点や色情報を比較して類似したパッチを探索することで、効率よくフレーム間の差分を圧縮できることを確認した。また、平成23年度にはパッチマッチング法を用いたより効率的な符号化手法の確立を目指し、(1)頂点情報と色情報のビットレートの配分、(3)フレーム内圧縮とフレーム間圧縮のビットレートの配分について詳細に検討を行った。本年度はこれらの研究成果を踏まえ、(1)3次元映像圧縮の全行程の最適化、(2)規模を拡大した実証実験、を行った。これにより、パッチマッチング法の実用性を確認した。(1)の圧縮行程の最適化については、頂点情報の圧縮にSpectral Compression法を、色情報の圧縮にベクトル量子化法を用いて、色情報よりも頂点情報の符号化にビットレートを割くことで見た目の劣化が少ない、3次元圧縮を実現した。(2)の実証実験については、シーケンス数を増やして提案手法の検証を行った。2次元映像の圧縮では複雑なテクスチャを持つものは圧縮効率が下がるが、それと同様に、3次元映像では細かい形状を持つ場合に符号化効率が下がることを確認した。また、得られた知見を画像・映像認識や3次元情報を用いた医用画像処理などに応用・展開した。今後、研究成果として得られたプログラムの整備を行い、ソースコードの公開などを行っていく予定である。計画していたパッチマッチング法の最適化だけでなく、いくつかの発展的課題に取り組むことができ、計画以上の成果を上げることができたため。また、発展的課題として3次元医療画像処理や人物の属性解析などにも応用・展開している。24年度が最終年度であるため、記入しない。提案手法の優位性が実験により確認されたため、今後はソースコードの再構築、論文誌への投稿などを行っていく。
リモートセンシングによる氷晶雲の物理特性と放射特性の観測研究

本研究は,能動型および受動型のリモートセンシング手法を組み合わせた地上観測により,氷晶雲の雲物理特性と放射特性を抽出して,氷晶雲の放射収支効果を定量化することを目的とする.あわせて,雲レーダやライダ等の能動型センサによる氷晶雲の観測法を開発し,将来計画されている能動型センサを搭載した人工衛星による雲観測の有効性の検証に寄与する.永晶雲に対する太陽放射および赤外放射の伝達計算スキームを開発し,既存の観測データに適用して混合層雲や中緯度巻層雲の構造と放射特性との関係を明らかにした.また,受動型・能動型の複合センサによる観測から,雲粒と氷粒子を含む混合層雲の微物理特性を導出する手法を開発するためのシミュレーション計算を行い,2周波(35GHz,95GHz)の雲レーダを用いることにより,微物理特性の推定が可能であることを示した.さらに,三次元不均質大気の放射伝達方程式の準解析的な解法を開発し,不均質な雲構造と放射特性との関係を調べた.能動型リモートセンシングに関しては,雲レーダとライダによる複合観測データから氷晶雲,水雲およびエアロゾルの微物理特性を導出するアルゴリズムを開発し,数値実験による誤差評価を行なった.さらに,観測船「みらい」よる観測データに適用して,アルゴリズムの有効性を確認するとともに,さまざまの雲の特性を明らかにした.一例として,ドップラー機能がある雲レーダを用いると,雲粒子の落下速度の計測が可能になり,この落下速度とライダ観測から抽出される粒子半径との関係を導くことができた.その結果,氷粒子の落下速度は1ms^<-1>以下で,粒子半径が大きくなってもあまり大きくはならないこと,降水を伴わない水雲は,弱い上昇速度を示すがほぼ0ms^<-1>であること,霧雨は,氷粒子に比較して同じ粒子半径でも2倍程度大きい落下速度を示すこと,などが判明した.本研究で得られた成果は,氷晶を含む雲の観測法の改善や気候モデル等における雲・放射のスキームの改良に役立つものと期待される.本研究は,能動型および受動型のリモートセンシング手法を組み合わせた地上観測により,氷晶雲の雲物理特性と放射特性を抽出して,氷晶雲の放射収支効果を定量化することを目的とする.あわせて,雲レーダやライダ等の能動型センサによる氷晶雲の観測法を開発し,将来計画されている能動型センサを搭載した人工衛星による雲観測の有効性の検証に寄与する.永晶雲に対する太陽放射および赤外放射の伝達計算スキームを開発し,既存の観測データに適用して混合層雲や中緯度巻層雲の構造と放射特性との関係を明らかにした.また,受動型・能動型の複合センサによる観測から,雲粒と氷粒子を含む混合層雲の微物理特性を導出する手法を開発するためのシミュレーション計算を行い,2周波(35GHz,95GHz)の雲レーダを用いることにより,微物理特性の推定が可能であることを示した.さらに,三次元不均質大気の放射伝達方程式の準解析的な解法を開発し,不均質な雲構造と放射特性との関係を調べた.能動型リモートセンシングに関しては,雲レーダとライダによる複合観測データから氷晶雲,水雲およびエアロゾルの微物理特性を導出するアルゴリズムを開発し,数値実験による誤差評価を行なった.さらに,観測船「みらい」よる観測データに適用して,アルゴリズムの有効性を確認するとともに,さまざまの雲の特性を明らかにした.一例として,ドップラー機能がある雲レーダを用いると,雲粒子の落下速度の計測が可能になり,この落下速度とライダ観測から抽出される粒子半径との関係を導くことができた.その結果,氷粒子の落下速度は1ms^<-1>以下で,粒子半径が大きくなってもあまり大きくはならないこと,降水を伴わない水雲は,弱い上昇速度を示すがほぼ0ms^<-1>であること,霧雨は,氷粒子に比較して同じ粒子半径でも2倍程度大きい落下速度を示すこと,などが判明した.本研究で得られた成果は,氷晶を含む雲の観測法の改善や気候モデル等における雲・放射のスキームの改良に役立つものと期待される.本研究は、能動型リモートセンシングと受動型リモートセンシングを組み合わせた地上からの集中観測により氷晶雲の雲物理特性と放射特性との関係を解明して、氷晶雲の放射エネルギー収支に及ぼす効果を定量化することを目的とする。あわせて、雲レーダーやライダー等の能動型センサーによる氷晶雲の観測方を開発し、将来計画されている能動型センサーを搭載した人工衛星による雲観測の有効性の検証に寄与する。今年度は観測のための環境整備、および観測データを用いた氷晶雲のリモートセンシング解析と放射伝達計算のための各種のアルゴリズム開発に力を注いだ。浅野は、受動型リモートセンシングにおいて要の測器となる分光放射計を整備し、その器械定数決定のための検定観測を、2002年1月2月につくば(気象研究所)において実施した。また、いろいろな形状の氷晶を含む氷雲における太陽放射の全波長にわたる放射伝達特性を計算するスキームを開発した。この放射スキームを用いて、水粒子と氷粒子の両方を含む混合層雲の放射特性のシミュレーションを行い、実測値を適正に再現できることを確認した。岡本は、95GHz雲レーダの反射因子に対する氷粒子の形状の影響を、DDA(discrete dipole approx.)散乱計算法を用いて調べ、氷晶のサイズが200μmを超えると形状効果が大きくなり、レーダ反射因子に最大で1桁の違いを生じ得ることを明らかにした。

また、水平面上でランダムに分布する角板状氷晶の場合、同質量の球形粒子に比べて、可視光ライダーの後方散乱強度が1桁以上大きくなることをモデル計算により示した。さらに、雲レーダとライダーによる複合観測データから氷晶雲の微物理特性を導出するアルゴリズムを開発し、既存の観測データに適用して性能を調べた。本研究は、能動型リモートセンシングと受動型リモートセンシングを組み合わせた地上からの複合観測により,氷晶雲の雲物理特性と放射特性との関係を解明して、氷晶雲の放射エネルギー収支に及ぼす効果を定量化することを目的とする。あわせて、雲レーダやライダー等の能動型センサによる氷晶雲の観測法を開発し、将来計画されている能動型センサを搭載した人工衛星による雲観測の有効性の検証に寄与する。今年度は観測装置と観測データ解析手法の改良、および雲のリモートセンシング解析に及ぼす誤差評価に力点をおいた。浅野は、受動型リモートセンシングの重点測器となる分光放射計の検定観測を、2002年12月にハワイ島マウナロア観測所において実施し,器械定数を高い精度で決定した。そして,分光放射計による大気の光学的厚さの測定値をもとに,ライダーの検定定数を高精度化する手法を開発した.また,氷晶を含む雲における太陽放射の放射伝達特性を計算するスキームを用いて、氷晶雲や雲粒と氷粒子の両方を含む混合層雲の放射伝達シミュレーション計算を行い、これらの雲の放射特性は氷晶の微物理特性とその高度分布に強く依存することを明らかにした。岡本は、雲レーダとライダーによる複合観測データから氷晶雲の微物理特性を導出するアルゴリズムを開発し、論文発表するとともに,既存の観測データに適用して性能を確認した。特に,ライダー観測における多重散乱による誤差の影響を数値シミュレーションによって詳細に調べ,測定誤差と多重散乱誤差の相対的影響を評価した.さらに,雲レーダとライダー,およびマイクロ波放射計等の受動型センサを組み合わせた複合観測から雲粒や雲水量等の高度分布を抽出するアルゴリズムの開発を行った.また,2波長でのライダー観測から雲底下でのエアロゾルの微物理特性を抽出する手法を開発し,実際の観測データに適用してその性能を確認した.本研究は,能動型リモートセンシングと受動型リモートセンシングを組み合わせた地上からの複合観測により,氷晶雲の雲物理特性と放射特性との関係を解明して,氷畠雲の放射エネルギー収支に及ぼす効果を定量化することを目的とする.あわせて,雲レーダやライダ等の能動型センサによる氷晶雲の観測法を開発し,将来計画されている能動型センサを搭載した人工衛星による雲観測の有効性の検証に寄与する.今年度は,開発された氷晶を含む雲に対する放射伝達計算法や複合センサによる観測データの解析手法を実際の観測事例に適用することに重点をおいた.浅野は,太陽放射および赤外放射の伝達計算スキームを用いて,中緯度氷晶雲の放射ゾンデ観測データの再現実験を行い,それらの雲の構造と放射特性との関係を明らかにし,その結果を論文発表した.また,受動型・能動型の複合センサによる観測から、雲粒と氷粒子を含む混合層雲の微物理特性を導出する手法を開発するための放射伝達シミュレーション計算を行い,2周波(35GHz,95GHz)の雲レーダを用いることにより,氷晶の微物理特性を推定することが可能であることを示した.さらに,3次元不均質大気の放射伝達方程式の準解析的解法を開発し,不均質な雲構造と放射特性との関係を適正に記述するための数値実験を行なった.
上斜筋麻痺における眼窩制御靭帯(眼窩プリー)の機能解析の研究

むき眼位で眼窩プリーが位置変化する現象やプリーの位置異常が非共同性斜視の原因となることが高解像度MRIで明らかにされてきている。このような背景からこの研究は、プリー、および上・下斜筋を含む外眼筋の画像を解析し、上斜筋麻痺のむき眼位における眼位異常に眼窩プリーの位置が変化する現象が関与するという仮説を立て,これを検証することを目的とした。平成17年度の研究は、上斜筋萎縮のある上斜筋麻痺では、むき眼位にかかわらず、正面視において限局的にプリーの構造異常があることを明らかにした。平成18年は、上斜筋麻痺と臨床診断した上斜筋の萎縮を認めない症例を対象にプリーの構造の異常に有無を調べた。先天あるいは特発上斜筋麻痺と臨床診断した17症例の眼窩MRI画像を解析したところ、上斜筋萎縮を8例、上斜筋の非萎縮を9例、上斜筋萎縮がなく、かつ、明らかなプリーの位置異常を3例に認めた(1症例は平成15年度に報告)。Orbit^<TM>を用いて、症例のプリー位置の測定値に加えて上斜筋の収縮力をパラメータとしてコンピュータ・シミュレーションで得た眼位図と症例のHess赤緑試験の眼位図を比較し、プリーの位置異常のみで上斜筋麻痺様の所見を呈するか否かを検討したところ、症例のHess赤緑試験の眼位図は、上斜筋の収縮力を弱めてシミュレーションしたものよりプリー位置異常のみをパラメータにシミュレーションした眼位図に類似した。これらのうち、2症例では両側外直筋プリーが、正常者のそれよりも下方偏位しており、加齢による変化が疑われた。以上から、上斜筋麻痺と臨床診断された症例の中には、上斜筋萎縮を認めない、プリーの位置異常による偽上斜筋麻痺が存在する。すなわち、上斜筋に異常がなくても、見かけ上、むき眼位における眼位異常(非共同性斜視)が生じる可能性を明らかにした。むき眼位で眼窩pulleyの位置が変化する現象(gaze-related orbital pulley shift,以下GROPSと略)やpulleyの位置異常が非共同性斜視の原因となることが高解像度MRIで明らかにされてきた。このような背景からこの研究は、pulley、および上・下斜筋を含む全ての外眼筋の画像を解析し、上斜筋麻痺のむき眼位における眼位異常(患眼内転時の上転)にGROPSやpulleyの位置異常が関与するという仮説を立て,これを検証することを目的とする。本年度は、日本人の正常被験者を対象に基準となる外眼筋およびpulleyのデータを収集するとともに、上斜筋麻痺を中心とした非共同性斜視のMRI撮像をおこなった。上斜筋麻痺と臨床診断した症例を対象に、Hess赤緑試験の眼位図のパターンと、その症例のMRI画像解析から得られたpulleyの位置のパラメーターを用いてOrbit^<TM>でシュミレーションした眼位図のパターンを比較した。MRI画像解析から上斜筋萎縮を認めず(断面積右11.6mm^2、左13.2mm^2)、患側上斜筋の収縮性にも明らかな異常が認めなかった1症例の4直筋の位置を正常者と比較したところ、両眼・上直筋は外方、右眼・外直筋は下方へ偏位し、外眼筋の位置異常を認めた。本症例のHess赤緑試験の眼位図は、シュミレーションで得られた上斜筋麻痺の眼位図よりもpulleyの位置異常の眼位図のパターンに類似していた。MRI画像解析とシュミレーションから得られた結果から、本症例はpulleyの位置異常による偽上斜筋麻痺と考えられる。今後、症例を増やすとともに、上斜筋欠損例についても検討する予定である。むき眼位で眼窩プリーの位置が変化する現象(GROPS)やプリーの位置異常が非共同性斜視の原因となることが高解像度MRIで明らかにされてきた。このような背景からこの研究は、プリー、および上・下斜筋を含む全ての外眼筋の画像を解析し、上斜筋麻痺のむき眼位における眼位異常(患眼内転時の上転)にGROPSやプリーの位置異常が関与するという仮説を立て,これを検証することを目的とする。本年度は、上斜筋麻痺を中心とした非共同性斜視のプリーの位置異常の有無を調べた。先天性あるいは特発性上斜筋麻痺と臨床診断され、片側の上斜筋筋腹に萎縮を認める5例(年齢17-46歳)を対象に、2-mmスライス厚で眼窩MRI冠状断を撮像し、眼球中心から約9mm後方の4直筋のプリー位置を画像解析し、患側、健側の4直筋のプリーの位置を正常者12例(年齢21-33歳)のそれと比較した。患側では、内直筋、下直筋の位置は正常範囲内(正常平均値+-2SD以内)であったが、外直筋プリーの位置が正常者の2SDをこえて下方へ偏位し、上直筋プリーの位置は耳側偏位する傾向が認められた。健側では、外直筋プリーの位置は下方へ偏位の傾向があるものの、他の3直筋プリーの位置は正常範囲内であった。以上より、上斜筋麻痺では限局的にプリー構造の異常がある可能性が示唆される。今後、上斜筋麻痺と臨床診断されたにもかかわらず上斜筋筋腹の萎縮を認めない症例や斜視手術前後のプリーの位置変化についても調べる予定である。

プリー位置の外眼筋手術による影響を知るために、full macular translocation後の内方回旋斜視に対する下斜筋前転術を施行された症例の4直筋プリーの位置を同様に調べた。患側の上直筋プリーは耳側へ、外直筋プリーは下方へ、正常者の2SDをこえて偏位していた。外眼筋の手術移動量が大きい場合、プリーの位置は変化することが確認された。むき眼位で眼窩プリーが位置変化する現象やプリーの位置異常が非共同性斜視の原因となることが高解像度MRIで明らかにされてきている。このような背景からこの研究は、プリー、および上・下斜筋を含む外眼筋の画像を解析し、上斜筋麻痺のむき眼位における眼位異常に眼窩プリーの位置が変化する現象が関与するという仮説を立て,これを検証することを目的とした。平成17年度の研究は、上斜筋萎縮のある上斜筋麻痺では、むき眼位にかかわらず、正面視において限局的にプリーの構造異常があることを明らかにした。平成18年は、上斜筋麻痺と臨床診断した上斜筋の萎縮を認めない症例を対象にプリーの構造の異常に有無を調べた。先天あるいは特発上斜筋麻痺と臨床診断した17症例の眼窩MRI画像を解析したところ、上斜筋萎縮を8例、上斜筋の非萎縮を9例、上斜筋萎縮がなく、かつ、明らかなプリーの位置異常を3例に認めた(1症例は平成15年度に報告)。Orbit^<TM>を用いて、症例のプリー位置の測定値に加えて上斜筋の収縮力をパラメータとしてコンピュータ・シミュレーションで得た眼位図と症例のHess赤緑試験の眼位図を比較し、プリーの位置異常のみで上斜筋麻痺様の所見を呈するか否かを検討したところ、症例のHess赤緑試験の眼位図は、上斜筋の収縮力を弱めてシミュレーションしたものよりプリー位置異常のみをパラメータにシミュレーションした眼位図に類似した。これらのうち、2症例では両側外直筋プリーが、正常者のそれよりも下方偏位しており、加齢による変化が疑われた。以上から、上斜筋麻痺と臨床診断された症例の中には、上斜筋萎縮を認めない、プリーの位置異常による偽上斜筋麻痺が存在する。すなわち、上斜筋に異常がなくても、見かけ上、むき眼位における眼位異常(非共同性斜視)が生じる可能性を明らかにした。