hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「自己」の生涯発達とwell-being―ショートスケールによる縦断研究への挑戦

本研究は,大別して2つの目的を持つ。第一の目的は,成人期(青年期・中年期・老年期)における自己の発達とwell-being並びに個人差変数の関係について,心理的構成概念を簡便に測定することができるショートスケール(超短縮版尺度)を用いて,横断的に検討することである。次に第二の目的は,これらの検討課題に関して,将来的な長期縦断研究を可能にさせる礎となる調査データとして機能させるべく,諸変数を収集することにある。したがって,本研究のみにおいて,長期縦断研究を行うわけではないが,データ収集時には,将来的なデータ利用の可能性を留保することが肝要となる。今年度においては,中年期・老年期のデータ収集に向けて,調査を実施すべく質問紙(調査票)の作成を試みようとした。しかしながら,想定よりも多くの時間が必要となった。それは昨年度の段階でも言及していたように,本研究の目的に合致するショートスケール(超短縮版尺度)について,多数収集することが極めて困難であったからである。加えて,web調査を予備的に行ったが,その分析・検討に想定以上の時間を要した。そのため本調査で利用する質問紙作成に想定以上に時間やエフォートが必要となった。結果として,今年度に関しては,老年期の自己やパーソナリティの概要やその測定に関する最新の知見を分担執筆として書物にまとめるというような作業に留まってしまったため,中年期・老年期の本調査の実証データを得るというような成果には至らなかった。最終年度となる次年度は,慎重かつ大胆に研究を進捗させたい。昨年度と同様の問題で,実証データ収集のための調査票最終版の作成に困難を覚えた。とりわけ,わが国の中年期・高齢期の人々を対象として,適用可能な信頼性・妥当性が確立されている,ショートスケール(超短縮版尺度)の探索に時間を取られることとなってしまった。当初,昨年度の反省を基に,網羅性をあきらめ,より効率的かつ代表的なものに絞って探索した。しかし,それでも縦断データ,つまりは繰り返し測定に耐え得るような,信頼性・妥当性が保証されているスタンダードとも言えるショートスケール(超短縮版尺度)を見つけ出すことは極めて難しい作業であった。また,ショートスケール(超短縮版尺度)の利用可能性,測定可能性を検討するために,一部web調査などを用いて予備調査も行ったが,その分析や検討などもまだまだ不十分な状態であった。このため,結果として調査票の完成には至らず,本調査のデータ収集を行うことが不可能であった。今年度は中年期・老年期の人々に対する実証データを収集する。そのため,まずは出発点となるショートスケール(超短縮版尺度)で構成される質問紙作成において,昨年度行った予備調査の分析などにも基づき,鋭意進める予定である。質問紙の確定に加え,対象者の確定,本調査(実査)の実施,分析といった一連の作業を円滑に進めるべく,研究を推進しなければならないと考えている。本研究は,大きく2つの目的を持つ研究である。第一の目的は,成人期(青年期・中年期・老年期)における自己の発達とwell-being並びに個人差変数の関係を,包括的に測定可能なショートスケール(超短縮版尺度)を用いて,横断的に検討することである。そして第二の目的は,これらの検討課題に関して,長期縦断的に研究することを可能にさせる礎となる調査データとして,様々な変数を収集することである。後者の目的はデータ収集にあたって,将来的なデータ利用の可能性を留保しつつ,調査を行うことを意味する。しかしながら,本研究において長期縦断的調査を実際に行う訳ではない。さて平成28年度においては,第一の目的のうちの一部として,青年期(大学生)のデータ収集を当初予定していた。ただし後述のとおり,青年期データについては,本研究とは別の研究によって,代用することが可能となった。このため平成28年度は平成29年度以降に行う予定である,中年期・老年期のデータ収集に向けて質問票の検討を入念に行った。質問票の検討においては,自己やwell-beingに代表される諸変数に関して,内外で発表されている様々な尺度の中で,本研究の目的に合致するショートスケールについて探索した。それに加えて,第二の目的に関連した研究として,縦断研究を行う際の技術的側面や理論的側面について検討を行った。特に縦断研究において,必須となる繰り返し測定という問題について,重点的に検討した。本研究費を利用して調査を行い,データを収集する予定であった青年期のデータについて,別の研究で実施した調査のデータを用いることが可能となった。この点,本研究にとっては大いに利点となり,研究の進捗を前に進めるものであった。そこで次に中年期・老年期のデータ収集に焦点を当てて,検討を行った。中年期・老年期の質問紙調査は多くなされているものの,心理学的研究の中で,超短縮版とも言われるショートスケールを利用したものは決して多くなく,むしろ極めて例外的とも言える。中年期・老年期の人々に対して,ショートスケール版の心理尺度を適用した場合,その信頼性・妥当性が確保されていないため,利用が少ないのであろう。加えて本研究では,縦断研究を視野に入れるため,繰り返し測定に耐え得る尺度であり,かつ十分な信頼性・妥当性が確保された心理尺度の探索に腐心することとなった。この作業は非常に困難であった。内外の様々な諸研究をあたり,本研究の目的に合致したショートスケールを探索することに大変な時間とエネルギーを要することとなった。

第一の目的は,成人期(青年期・中年期・老年期)における自己の発達とwell-being並びに個人差変数の関係を,心理的構成概念を簡便に測定することができるショートスケール(超短縮版尺度)を用いて,横断的に検討することである。第二の目的は,これらの検討課題に関して,将来的な長期縦断研究を可能にさせる礎となる調査データとして機能させるべく,諸変数を収集するこにある。したがって,本研究のみにおいて,長期縦断研究を行うわけではないが,データ収集時には,将来的なデータ利用の可能性を留保することが肝要となる。平成29年度においては,中年期・老年期のデータ収集に向けて質問票,収集する変数の再検討を行った。とりわけ,多様な自己を測定するための方法,well-beingに関わる諸変数の測定方法に関して,内外で発表されている様々な測定方法の中で,本研究の目的に合致するショートスケールについて探索した。しかしながら,本研究の目的に合致する適切な方法論を多数収集することは極めて困難であった。さらに第二の目的に関連して,縦断研究を行う際の技術的側面や理論的側面についても再検討を加えた。昨年度も検討したが,繰り返し測定という問題について,短期的なデータを用いて検討した。これも時間的観点より短期的な縦断データー繰り返し測定ーに留まらざるを得なかった。詳細は後述するが,これらの検討を行ったものの,今年度に関して必ずしも十分な成果を得ることができなかった。次年度は慎重かつ的確に研究を進捗させたい。中年期・老年期を対象とした質問紙調査の中で,ショートスケール(超短縮版)を利用した研究を引き続き探索したが,当該年齢群において,信頼性・妥当性が確保されているスタンダードとも言える尺度を見つけ出すことが困難であった。とりわけ,繰り返し測定に耐え得るような尺度ーつまり,慣れ,飽き,学習という,繰り返し測定につきまとう測定上の問題を最小化できるような心理尺度ーの探索に多くの時間を取られることとなった。実際,各種データベースなども参照しながら,内外の様々な諸研究について1つ1つ丹念に,本研究の目的に合致した,自己並びにwell-beingに関わる諸構成概念を適切に測定することができ,かつ縦断的研究に耐え得るショートスケールについて,精力的に探索した。しかしながら,既存の諸研究の中で十分に確立された測定法を見つけ出すことはまだまだ不十分と言わざるを得ない状況であった。本研究は,大別して2つの目的を持つ。第一の目的は,成人期(青年期・中年期・老年期)における自己の発達とwell-being並びに個人差変数の関係について,心理的構成概念を簡便に測定することができるショートスケール(超短縮版尺度)を用いて,横断的に検討することである。次に第二の目的は,これらの検討課題に関して,将来的な長期縦断研究を可能にさせる礎となる調査データとして機能させるべく,諸変数を収集することにある。今年度においては,中年期・老年期のデータ収集に向けて,調査を実施すべく質問紙(調査票)の作成を試みようとした。
悪性神経膠腫に対する中性アミノ酸トランスポーター標的の新規治療法の開発

悪性脳腫瘍は近年の画期的な医療の進歩にも拘らず未だ極めて難治の疾患であり,その病態の分子レベルでの解明とそれに伴う新規治療法の開発が重要な課題とされて久しい.近年,当大学研究科において発見された,中性アミノ酸トランスポーター機構を構成するLAT1は,他臓器では悪性腫瘍に特異的な発現が認められ,LAr1を標的とした悪性腫瘍の治療の可能性が示唆されてきている.膠芽腫を中心とする悪性脳腫瘍の代表である神経膠腫(glioma)におけるLAT1の蛋白発現度及びその共因子である4F2hcのRNA発現度を腫瘍摘出標本を用いて検討し,悪性度が高くなるほどLAT1の発現が増大することを示した.LAT1をヒトglioma細胞株に強制発現するとin vitroでの細胞増殖能には明らかな変化が認められなかったが,nude miceの皮下及び脳内にLAT1を高発現させたglioma細胞を移植すると,LAT1発現がほとんどない親株に比べ,腫瘍増殖速度が亢進し,脳腫瘍モデルではLAT1高発現腫瘍の移植マウスの生存期間が有意に短く,LAT1の腫瘍増殖への関与が示唆された.LAT1を標的とするアミノ酸トランスポーター機能抑制による腫瘍増殖抑制効果を検討するため,LAT1の阻害剤であるBCHにてLAT1高発現のglioma細胞を治療すると,中性アミノ酸の輸送が阻害され,かつ細胞の増殖能(BrdU)の低下と細胞死(TUNEL)の増加が検出された.更に,よりspecificにLAT1及び4F2hcの機能を阻害する目的で,それぞれに対するsiRNAを使用し,発現の低下を確認した.その結果を踏まえ,恒常的発現阻害目的でsiRNA発現ベクターを作成し,LAT1の発現阻害による腫瘍増殖抑制効果をin vivoも含め検討する予定である.悪性脳腫瘍は極めて難治性疾患であり、腫瘍化に関与する分子を標的とする新規治療法の開発が重要な課題と考えられている。近年、当大学研究科において発見された、中性アミノ酸トランスポーター機構を構成するLAT1は、他臓器では悪性腫瘍に特異的な発現が認められ、LAT1を標的とした悪性腫瘍の治療の可能性が示唆されてきている。悪性脳腫瘍の代表である神経膠腫(glioma)においては、LAT1及びその共因子である4F2hcは正常組織に比べ発現が亢進する傾向がみられており、機能解析上も、LAT1をヒトglioma細胞株に強制発現すると、マウス皮下及び脳内腫瘍モデルにおいて、LAT1の高発現により腫瘍増殖速度が亢進することが示され、アミノ酸トランスポーター機能抑制を目的とするLAT1/4F2hc標的治療は有力な悪性glioma治療戦略の一つと期待される(Kobayashi K, et. al.Neurosurgely 62:493,2008).LAT1刊の阻害剤であるBCHを用いた治療により,LAT1高発現のglioma細胞は増殖能の低下かつ細胞死増加が認められたが、より感受性のよい新規LAT1阻害剤KYT0206による治療を検討した。容量依存性にglioma細胞の増殖能が阻害され、異なる阻害剤で同様の治療効果が認められたことから、LAT1の治療標的としての有用性が示唆された。動物モデルを用いたpreclinicalな効果を検証するための恒常的LAT1及び4F2hc発現阻害を目的に、各siRNA発現ベクターを作成し、glioma細胞株への導入を行い、現在マウス腫瘍モデルでの評価を施行中である。中性アミノ酸トランスポーター機構を構成するLAT1は,他臓器では悪性腫瘍に特異的な発現が認められ,LAT1を標的とした悪性腫瘍の治療の可能性が示唆されてきている.悪性脳腫瘍の代表である神経膠腫(glioma)においては,LAT1及びその共因子である4F2hcは正常組織に比べ発現が亢進する傾向がみられており,機能解析上も,LAT1をヒトglioma細胞株に強制発現すると,マウス皮下及び脳内腫瘍モデルにおいて,LAT1の高発現により腫瘍増殖速度が亢進することが示され,アミノ酸トランスポーター機能抑制を目的とするLAT1/4F2hc標的治療は有力な悪性glioma治療戦略の一つと期待される,LAT1が構成するsystem Lアミノ酸輸送の阻害剤であるBCH治療により,glioma細胞死の亢進を報告したが,PTEN遺伝子異常をもつglioma細胞では,生存に関与する内因性シグナル分子Aktのリン酸化はむしろ亢進し,paradoxicalな変化が認められた.従って,より選択的にLAT1機能を阻害する目的として,siRNAによるLAT1発現の抑制を検討した.siRNAオリゴによりヒトglioma細胞株でLAT1蛋白の発現低下が確認された.LAT1 siRNA治療とTRAIL受容体抗体の併用により殺細胞効果の増強がpilot studyで認められており,検証実験を進行中である.In vivoでの効果を検討するため,恒常的細胞内発現を目的としたLAT1 siRNA発現ベクターを作製した.LAT1を高発現しているLNZ308細胞にこのベクターを遺伝子導入し,drug selection後にLAT1蛋白の発現が低下したsubcloneを分離樹立した.このLAT1 siRNA発現subclone (LNZ308. siLAT1)を用いてヌードマウス皮下腫瘍形成能実験を施行した.その結果,これらの細胞由来の腫瘍の増大遅延が認められた。4F2hcに対する選択的siRNAによる発現抑制実験も開始しており,今後LAT1, 4F2hc単独阻害及び同時阻害による治療効果の検討も含め,総合的本標的治療効果を評価する予定である.
Smc 複合体によるDNA 高次構造解消反応の制御機構の解明

SMC複合体は、巨大なリング状構造のATPase複合体で、染色体凝集、姉妹染色体接着など、正確な分配に必須な染色体構造の形成に中心的な役割を果たす。一方で、SMC複合体はDNA高次構造の解消とも密接に関連している。SMC5/6複合体は、このようなDNA高次構造の解消に不可欠であるが、その分子機構の詳細は不明である。本研究は、試験管内でSMC5/6複合体・コヒーシン依存的なDNA高次構造解消反応を再構成し、その分子機構の解明を目指した。分裂酵母のSMC5/6複合体について、コア複合体(SMC5、SMC6、NSE1、NSE2、NSE3、NSE4)とNSE5-NSE6ヘテロ複合体に分け、それぞれ精製する系を構築した。精製したタンパク質を用いて、SMC5/6複合体のDNA結合反応を試験管内で再構成することができた。SMC5/6複合体は2重鎖DNAとトポロジカルに結合したが、単鎖DNAに対してより高い親和性を示した。また、コヒーシンも単鎖DNA結合能を有し、単鎖- 2重鎖間でDNAの接着を形成することを見出した。これらはまだ断片的な結果であるが、DNA高次構造解消に必要とされる活性が検出されつつある。29年度が最終年度であるため、記入しない。DNAの複製、修復、相同組換えでは、通常のB型二重鎖DNAとは異なり、カテナンやホリデイ構造といった高次構造を持つ中間体が形成される。これらの構造は反応必須中間体であるが、正確に解消されないと、染色体分配が異常なまま進行し、違数染色体を持つ細胞を生み出しうる。これまでの知見から、DNA高次構造の解消は、1)リング構造を利用した結合によるSMC5/6複合体のDNA高次構造の認識、2)タンパク質結合を介したDNA修復タンパク質の機能制御、3)SMC5/6複合体によるDNA修復タンパク質および染色体構造形成に関わるタンパク質のSUMO/ユビキチン化を介した機能変換、を経て起こると考えられる。本研究は、精製した分裂酵母のタンパク質をもちいて、相同組換えの中後期過程を再構成し、SMC5/6複合体によるDNA高次構造解消機構について生化学的に検証するものである。本年度は、分裂酵母のSMC5/6複合体の発現・精製系の確立を行った。解析に必要な量を精製するためには改良の必要があるものの、出芽酵母を利用して、組み換えタンパク質として、SMC5/6複合体を精製することができた。また、これと並行して、また、SMC5/6複合体と協調して機能する別のSMC複合体コヒーシンについても解析を行い、この複合体が単鎖DNAに結語する活性があることを見出した。本年度はSMC5/6複合体の精製に注力した。SMC5/6複合体は、計8つのサビユニットからなる巨大なタンパク質複合体である。複合体のサブユニットを出芽酵母用いて、組み換えタンパク質と発現し、分離精製を行った。この方法でSMC5/6複合体を精製することは可能であったが、計画している実験を行うには収量が十分でなかった。しかし、SMC5/6複合体の精製が本研究の最も困難な部分であることを考えると、これは想定内である。また、コヒーシンについて二重鎖DNAに加え単鎖DNAにも結合する活性があることを見出した。単鎖DNAはDNA複製や相同組換え反応において重要な反応中間体である。これらの成果は、研究計画を鑑みて、順調に進展していると考えられる。引き続き、SMC5/6複合体の精製法の確立を行う。

現在使用している出芽酵母の系に改良を加えていき、解析に必要な量の複合体を精製する(複合体分離に使用しているタンパク質タグの種類の検討、およびタグをつけるサブユニットの検討)。精製が終了次第、SMC5/6複合体のDNAとのトポロジカルな結合反応の再構成反応を確立する。さらにRad51によるDNA鎖交換反応と共役させ、実際に生体内で起こる反応と共役させた時のSMC5/6複合体によるDNA高次構造の認識機構について解析を行う。また、SMC5/6複合体はSUMO化のE3リガーゼでもあり、そのターゲットがコヒーシンであることが報告されている。このSUMO化反応を試験管内で再構成し、SMC5/6複合体によるコヒーシンの機能変換についても解析を進める(試験管内相同組換え反応とSUMO化反応はすでに再構成できている)。最終年度であるため、解析内容をまとめて論文に投稿する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
デザインされたイオン液体を用いる多糖類の新規設計

優れたセルロース溶解能を有するテトラブチルホスホニウム水酸化物([P4,4,4,4]OH)水溶液を反応溶媒として、セルロースのエーテル化反応を行った。昨年度に引き続いてベンジル化の検討を行うと共に、異なるエーテル化反応への展開としてアリル化を試みた。まず、セルロースのベンジル化について、様々な実験条件を振ってベンジルセルロースの置換度から反応効率を評価した。ベンジルブロミド滴下量はグルコース1ユニットあたり9分子まで滴下量と置換度が比例した他、低温ほど反応が迅速に進行し、10°C下、10分で置換度が2.5に達することを確認した。また、微結晶セルロースのみならず、コットンなどの分子量の大きなセルロースについても同様に反応が進行すること、反応前溶液のセルロース濃度を低くすることで置換度2.9程度のベンジルセルロースも得られることを明らかにした。以上の結果から、[P4,4,4,4]OH水溶液を反応溶媒とすることで、極めて高い効率でセルロースのベンジル化反応が進行することが分かった。得られた誘導体は置換度の増大に伴って種々の有機溶媒に溶解しやすくなる傾向が見られた。しかし、[P4,4,4,4]OH水溶液中でベンジル化反応を行う際に共溶媒として有機溶媒を混合しても生成物の置換度は増大しなかった。次に、ベンジル化以外のエーテル化反応の例としてセルロースのアリル化を行った。アリルセルロースは幅広い化学修飾が可能な基軸となる材料の一つである。従来の報告では加熱条件下で数十時間の攪拌を必要としていた。一方、[P4,4,4,4]OH水溶液を反応溶媒として用いたところ、非加熱下10分の攪拌で置換度2.6のアリルセルロースが得られた。ベンジル化のみならずアリル化についても温和な条件下で効率的に反応が進行することが示されたことから、様々なセルロースエーテルの高効率合成に可能性が拓かれた。29年度が最終年度であるため、記入しない。概要:種々のイオン液体(IL)を溶媒としてセルロースのアセチル化反応を行い、置換基分布の異なる様々なセルロースアセテート(CA)のワンポット合成に成功した。系中に存在するイオン種の組み合わせが、セルロースの分子内水素結合の有無や有機触媒種の生成に影響を与え、置換基分布を変化させていることを明らかにした。詳細:誘導体の作製において重要な点として、置換基の位置選択性がある。同じ置換基を同じ置換度(DS)となるよう導入した場合でも、2位、3位、6位の水酸基に対してどのような割合で導入されたかによって、誘導体の物性は大きく変化する。そこで本年度は、置換基分布の制御を目的とし、反応試薬の種類やILのアニオン構造を変化させて種々のCAを作製し、構造を解析した。ILおよびアセチル化試薬を変化させてセルロースのアセチル化を行った。Cl型ILを溶媒とし、反応試薬としてAcClまたはAc2Oを用いてCAを合成したところ、部分置換度の序列は、AcClの場合はC6≧C3>C2、Ac2Oを用いた場合はC2≧C6>C3となった。また、酢酸型ILを用いてAcClを用いた場合はC6≧C2>C3、Ac2Oを用いた場合はC6>C3=C2となった。この分布変化は、系中に存在するイオン種の組み合わせによって決定される。Cl型IL中と酢酸型IL中では、セルロースの分子内水素結合の残存率に差があり、これが各水酸基の溶媒和状態の差を生み出す。また、酢酸イオンが存在する場合、イミダゾリウムカチオン由来の有機触媒であるカルベンが生じる。上述のように水酸基の溶媒和状態が異なるため、触媒の働きの程度も変化する。酢酸イオンはILのみならずアセチル化試薬からも生じるため、アセチル化試薬の種類も置換基分布に影響することを明らかにした。以上の結果から、用いるイオン液体及び反応試薬の組み合わせにより、置換基分布の異なる種々のセルロース誘導体が容易に得られることを示した。セルロース誘導体の置換基分布制御は非常に重要かつ困難な課題の一つである。一連の検討の結果、イオン液体(IL)及びアセチル化剤の組み合わせを変化させるだけで容易に置換基分布を変化させられることを見出した。具体的には、セルロースのC6位、C3位、C2位のアセチル置換度の序列がC6≧C3>C2、C6≧C2>C3、C2≧C6>C3、C6>C3=C2となる4種のセルロースアセテート(CA)のワンポット合成に成功した。また、この分布変化が生じる原因についても検討し、系中のイオン種の組み合わせによるものであることを見出した。イオン種によってセルロース分子鎖の分子内水素結合の有無、およびILのカチオン由来の有機触媒の有無が変化し、これがアセチル基の分布変化を制御していることを明らかにした。開発された置換基分布制御の手法はCAのみならず幅広く応用可能であると考えられ、セルロース誘導体の有効利用を大きく進展させるものである。このように、当初の予定よりも少ないイオン種の検討に留まった一方で、研究開始時には予期していなかった大きな発見があった点から、概ね順調に進展していると判断した。優れたセルロース溶解能を有する水酸化物水溶液を反応溶媒とした誘導体化プロセスの構築を試みた。誘導体化反応のモデルとして、種々のエーテル化反応の中でも特に困難なベンジル化を選択した。47%[P4,4,4,4]

OH水溶液に3 wt%となるようセルロースを溶解させた後、ベンジルブロミドを滴下してセルロースのベンジル化を行った。得られたベンジルセルロース(BC)の残存ヒドロキシル基をアセチル基へと置換した後、1H NMR測定によりベンジル基の置換度を評価した。ベンジルブロミドの滴下量、温度、および反応時間を変化させ、置換度との関係を評価した。ベンジルブロミドの滴下量をグルコースユニットあたり9モル当量とし、25°Cで3時間攪拌したところ、得られたBCの置換度は2.5となった。従来は、同程度の高置換度BCを得るためには70°C程度で4時間以上の攪拌を必要としていたことから、[P4,4,4,4]OH水溶液を用いることで、非加熱下でも効率的にベンジル化が進行することが明らかとなった。置換度はベンジルブロミドの滴下量に大きく影響を受け、グルコースユニットあたり39モル当量となるよう変化させると、それに伴ってBCの置換度も0.72.5まで変化した。次に、ベンジルブロミドの滴下量をグルコースユニットあたり9モル当量に固定し、反応温度を変化させたところ、反応温度の上昇に伴ってBCの置換度が低下する傾向が見られた。続いて、ベンジルブロミドの滴下量を9モル当量、反応温度を20°Cとし、反応時間を変化させたところ、10分で置換度が2.5に達することが明らかとなった。以上の結果から、[P4,4,4,4]OH水溶液がセルロースのベンジル化反応の溶媒として優れた能力を有することが明らかとなった。水溶液の濃度やカチオンの構造のデザインにより、様々なエーテル化反応にも応用できると期待される。昨年度は、主にセルロースのエーテル化反応を検討した。その結果、上述のとおり、従来は70°Cで4時間以上かかっていたセルロースベンジル化反応が、非加熱下、わずか10分の攪拌で迅速に進行することが見出された。これは、[P4,4,4,4]カチオンが親油性を有するため、側鎖にある程度のベンジル基が導入されて親油性が増大した低置換度BCとの親和性が高く、ある種のエマルションを形成して反応が促進された可能性がある。また、従来のエーテル化反応では反応温度の上昇に伴って反応効率も向上していたが、本研究で見出されたベンジル化反応においては反応温度の上昇に従って誘導体の置換度が低下するという興味深い結果が得られている。これも、前述のエマルション形成の仮説を裏付ける結果の1つである。すなわち、温度上昇に伴って溶媒のアルキル基の運動性が増大し、エマルション形成能が低下したため、ベンジル化反応の効率が低下したと考えられる。また、実際に反応溶液が反応の初期段階において曇る様子が観察されている。以上の結果は、セルロース溶剤の溶媒物性が誘導体化反応の反応効率に大きな影響を及ぼすことを明らかとした重要な結果であり、本研究の「誘導体化反応のためにイオン液体構造をデザインする」という発想の重要性を示すものである。このように、当初の予定よりも少ない溶媒種の検討に留まった一方で、研究開始時には予期していなかった大きな発見があった点から、おおむね順調に進展していると判断した。優れたセルロース溶解能を有するテトラブチルホスホニウム水酸化物([P4,4,4,4]OH)水溶液を反応溶媒として、セルロースのエーテル化反応を行った。
ハンセン病神経障害への電気刺激による神経筋再生治療と評価システムの開発

ハンセン病における末梢神経障害について、その程度及び神経の再生メカニズムについては未だ明らかでないことが数多くある。総合電流刺激装置(EMS)を用いた現在までの研究により、残存している筋肉を強化することで筋肉量の増加は図られている。今回はハンド・リハビリテーション・システム(NESS H200)を用いた治療法により、残存している筋肉を総合的に強化することで、機能の改善が図られていくかを科学的に解明していく。神経生理学的手法や超音波画像診断装置を用いて評価を行い、治療効果を解析する。また、病型別・発症期間・薬剤による治療期間によりどのような筋肥大及び神経再生が起こるのかを科学的に解明していく。
放射性炭素を用いたコンクリート劣化の定量的解析手法の構築に向けて

本年度は、昨年度得られた昭和42年建造の実構造物コンクリートの^<14>C深度プロファイルの解釈、コア深部の^<14>C起源解明に重点を置いた。具体的には、1)新鮮なコンクリートと、その原料であるセメント・混和剤の^<14>Cならびに炭素・酸素同位体比の測定、2)コンクリート中性化領域の薄片観察・元素マッピング、を行った。1.新鮮なコンクリート、セメント、混和剤の^<14>C濃度、炭素含有量、炭素・酸素同位体比の結果から、新鮮なコンクリートの炭酸塩中の^<14>Cは、原材料のセメントの炭素(dead^<14>C)とコンクリートを製造する際に混入した大気炭素(modern^<14>C)が約1:1で混合したものであることがわかった。このことから、実構造物コンクリート深部の^<14>C値は、コンクリート製造時の初生値であると考えられ、コンクリート表層1cm部分の中性化は24年という非常に短時間で進行していたことが明らかとなった。中性化微少領域の^<14>C測定に向けての、微少炭素量による14C測定法の開発も行なった。2.実構造物コンクリートコアに対して、劣化断面に垂直に薄片を作成し、中性化に伴う組織劣化の際、どのような結晶構造変化並びに物質移動を起こしているかをEPMAによって詳細に観察した。コンクリートコアの切断にはレーザーを用い、薄片作成時の炭酸化を極力防いだ。その結果、中性化による組織劣化、物質移動の様相が鮮明に得られ、中性化が進行しているコア表面部、および骨材の周辺部においては二次鉱物が成長し、Caの他、Na、K等の元素が濃集していることが明らかになった。以上のことから、コンクリート中の^<14>C濃度および炭素・酸素同位体比は、建造物の中性化進行プロセスを空間的かっ時間的に解析できる有効な手段であることが明らかになり、今後、コンクリート建造物の中性化速度の定量的評価に広く応用可能と考えられる。本年度は、実構造物コンクリート内における中性化様相の大まかな把握、中性化に伴う^<14>C濃度変化の確認など、基礎データの蓄積に重点を置いた。一方、ナチュラルアナログ研究として、宮城県の南三陸町歌津海岸に露出する石灰質砂岩試料の分析も行ない、長期間の風化による組織変化、^<14>C濃度変化も調べた。1.名古屋大学内の耐震改修が行われた建造物(理学部E館)の屋上の庇、および1階廊下の屋内の壁からコンクリートコア試料を採集し、薄片を作成して、走査型X線分析顕微鏡により、中性化領域のCa、Fe、Mn等の元素イメージングを行った。しかし、元素濃度変化は、フェノールフタレイン試薬によって確認された中性化様相とはあまり相関せず、コア切断時ならびに薄片作成時に新たな中性化が生じた可能性が考えられた。2.コンクリートコアならびに石灰質砂岩試料は、表面から深部方向に垂直に510mm厚さにスライスした後、それぞれ粉砕し、炭素含有量および^<14>C濃度を調べた。その結果、コンクリート表層部では、中性化に伴い炭素含有量・^<14>C濃度ともに増加していることがわかった。この結果から、大気CO_2との反応によってもたらされる中性化の速度の指標として、^<14>C濃度が有効である可能性が示唆された。しかし、^<14>C濃度をほとんど含まないと予想していたコンクリート深度の^<14>C濃度は予想より高く、この深部に含まれるCO_2の起源を明らかにすることが、^<14>Cを用いたコンクリート劣化の定量的解析のために必要不可欠であることがわかった。3.石灰質砂岩試料においては、風化断面においてCaの溶脱、Fe、Mnの付加が生じていることが確認できた。また、風化によるCaCO_3成分の溶脱により、表層部において炭素含有量が減っていたが、最表面部においては、炭素含有量がわずかに増加し、^<14>C濃度も高くなるなど、大気CO_2による影響が見られた。

その結果、中性化による組織劣化、物質移動の様相が鮮明に得られ、中性化が進行しているコア表面部、および骨材の周辺部においては二次鉱物が成長し、Caの他、Na、K等の元素が濃集していることが明らかになった。以上のことから、コンクリート中の^<14>C濃度および炭素・酸素同位体比は、建造物の中性化進行プロセスを空間的かっ時間的に解析できる有効な手段であることが明らかになり、今後、コンクリート建造物の中性化速度の定量的評価に広く応用可能と考えられる。
形質転換細胞による生分解性ポリエステルの産生とその機能

微生物産生のポリエステルであるポリヒドロキシブチレート(PHB)は生分解性高分子であるため、既存のプラスチック材料の代替材料として着目されている。PHBは糖類、有機酸、および油脂などを微生物発酵によって得られるため、ポリ乳酸とともに持続性を有する再生可能資源から導かれる生分解性高分子として期待されている。また、ポリ乳酸は生分解性に劣っているが、PHBは良好な生分解性を示す。しかしながら、1970年代よりPHBの大量生産が盛んに研究されてきたが、多大な生産コストを要するため、未だその商業規模での生産レベルに達していない。本研究では、PHB産生菌であるRalstonia eutrophaより、PHB合成に関わる3種の酵素をコードしている遺伝子を他細胞に導入し、得られる形質転換細胞が産生するポリエステルの構造・物性・機能を評価することを目的としている。本年度は、3つのPHB合成遺伝子であるβ-ketotiolase、D-reductase、およびPHAsynthaseをクローニングしたpUC19の大量調製を目的として、大腸菌への導入を試みた。JM109のコンピテント細胞を用い、定法によりプラスミドを導入しβ-galactosidaseの発現、およびプラスミドを取りだし、塩基配列を調べることによって大腸菌の形質転換に成功した。また、遺伝子導入装置を用い、エレクトロポレーションによる形質転換を行ったが効率的な導入は出来なかった。現在、適当なプロモーターをプラスミドへ組み込み、ガン細胞であるHeLa細胞へPHB合成遺伝子の導入を試み、動物細胞でのPHB産生を検討している。現在、鉄鋼に次ぐ基幹材料である合成プラスチックは、自然の物質循環システムに組み込まれないため、石油資源の枯渇と共に、地球規模での廃棄物処理問題や環境汚染の根源となっている。この問題の解決法として、自然環境下で分解し、分解物が自然環境に影響を与えない環境低負荷型プラスチックの開発が渇望されている。その有力な候補として、ポリエチレンやポリプロピレンなどの汎用プラスチックと同等の力学的性質を有する、微生物産生のポリヒドロキシアルカノエート(PHA)類が着目されている。しかし、その生産には多大なコストが要されるため実用化には至っていない。本研究は、ポリヒドロキシブチレート(PHB)産生菌であるRalstonia eutrophaより、PHB合成に関わる3種の酵素の遺伝子を他細胞に導入する。形質転換された細胞が産生するポリエステルの構造・物性・機能を評価し、新たな「環境低負荷型高分子材料」の開発を目的としている。PHB合成に関係している3つの酵素、β-ketotiolase、D-reductase、およびPHA synthaseをコードしている遺伝子phbA、phbB、およびphbCの抽出をRalstonia eutrophaより行い成功した。また、これらの遺伝子をpUC19にクローニングすることにも成功し、現在、種々の動物・植物細胞への導入を検討している。今後、導入された遺伝子の機能発現を観察し、生合成されたポリエステルの構造解析や基礎的物性の評価、および生分解性試験を行う予定である。
高信頼性電子材料としてのシリカ/エポキシナノコンポジットの調製と熱的・機械的特性

分散シリカナノ粒子の表面改質を要しない簡便なトップダウン型アプローチによるシリカ/ポキシ系ナノコンポジットの創製ならびに調製したコンポジットの電子基板実装材料への適用の可能性を検討することを目指した基礎研究を実施した。ナノサイズのシリカゾルを用いて孔構造や強度を制御したシリカナノ粒子凝集体を予め作製し,エポキシ成分を含む有機溶媒と混合撹拌してナノレベルまで凝集体を解砕しナノ分散させる手法を用いて、シリカ/エポキシ系ナノコンポジットを簡便に調製することに成功した。この方法により調製したコンポジットの熱特性として、分散ナノシリカにより熱線膨張率(CTE)が効果的に低下すること、ならびに耐熱性が向上することを確認した。分散粒子の表面改質を要しない簡便なトップダウン型アプローチによるシリカ/エポキシ系ナノコンポジットの創製を目指し,当初の計画を踏まえて以下の研究を実施した。(1)破砕強度や孔構造が制御されたシリカナノ粒子凝集体の調製一次粒径190nmのコロイダルシリカ水溶液を出発原料として,シリカ多孔質凝集体を調製した。得られた凝集体について,電顕観察と水銀圧入法により孔構造を評価すると同時に,微小圧縮試験により凝集体の破砕強度も測定した。その結果,原料へのpH調整・無機塩添加操作により制御した溶液中のシリカ分散系の安定度が,凝集体を形成した時の孔構造・破砕強度の主要な決定因子となることが分かった。(2)撹拌によるシリカ凝集体とエポキシ樹脂とのコンポジット化プロペラレス式撹拌機を用いて,溶媒に溶解した液状エポキシ樹脂と研究(1)にて得られた孔構造や強度が異なる凝集体を混合・撹拌し,コンポジット化を試みた。まず,コンポジット調製に適した撹拌条件やエポキシ樹脂の硬化条件,および液状樹脂中でのシリカ分散性に適した凝集体の孔構造を探索した。その結果,本実験のようにせん断力が凝集体にほとんど伝達されない撹拌条件であっても,多孔質な凝集体の解砕は進行し,一次粒子レベルのナノ分散が達成された。得られた結果を総合して,液状樹脂中での凝集体解砕機構を推定し,樹脂の粘度(分子量)がシリカ分散性に影響を及ぼす可能性が高いことを明らかにした。(3)撹拌時の樹脂融体の粘度とシリカ凝集体の解砕・分散性の関係の調査研究(2)で推定した凝集体解砕機構を詳細に検討するため,分子量の高精度な測定が可能で撹拌時の粘度を容易に把握できるポリカーボネートを母相としたモデル系に注目し,種々の粘度となるよう制御した撹拌条件で,シリカ多孔質凝集体の解砕・分散を試み,母相樹脂融体の粘度と凝集体の解砕・分散性の関係を明らかにした。昨年度に引き続き,分散粒子の表面改質を要しない簡便なトップダウン型アプローチによるシリカ/エポキシ系ナノコンポジットの創製を目指し,当初の計画を踏まえて以下の研究を実施した。(1)異なる様式の撹拌手法を用いたシリカ凝集体とエポキシ樹脂とのコンポジット化:撹拌羽根(スターラー)および機械式ホモジナイザーを用いて,シリカ凝集体を液状ェポキシ中で解砕分散させることを試み,昨年度実施したプロペラレス自・公転式遊星撹拌を用いた場合と解砕・分散性を比較した。本系での凝集体の解砕は,外力として強力な遠心力が作用することにより生じる凝集体同士の衝突が促される場合に,顕著に生じることが明らかとなった。明らかとなった本系での凝集体解砕機構および昨年度検討した熱可塑性樹脂をマトリックスとした場合の凝集体解砕機構を踏まえて,液状エポキシの粘度,凝集体の一次粒径と孔構造を変化させた場合の解砕・分散性について検討し,撹拌条件を最適化することによって,一次粒径190nmのシリカ凝集体のみならず57nmの粒径の凝集体についても,エポキシ樹脂中で50wt%もの高配合率での完全解砕(一次粒子レベルでの単分散)を達成することができた。(2)各種熱分析によるシリカ/エポキシナノコンポジットの特性評価:一定の冷却条件に制御した加熱プレス機により成形したコンポジット試料を,熱機械分析に供して,熱線膨張率(CTE)を測定した。190nmの粒径のシリカを単分散させた場合には複合則を凌駕するCTE抑制効果が得られた。同等の分散性を有するシリカ/ポリスチレン系ナノコンポジットのCTEについても検討したが,この系のコンポジットと比較しても,本系ナノコンポジットのCTEはより効果的に低減されたことを確認した。

また,示差走査熱量測定および熱重量分析を行ったところ,シリカナノ分散によりガラス転移温度や熱分解開始温度がより高温にシフトし,優れた耐熱性も有することも分かった。(3)本研究のまとめと報告:以上の結果から,提案手法が,高信頼性電子基板材料となりうるポテンシャルを有するシリカ/エポキシナノコンポジットの簡易調製法として適用可能であることが示唆された。本研究の成果を学術論文ならびに国内・国際会議にて発表した(次頁以降の11.研究発表参照のこと)。
深海性軟骨魚類の多様性に関する研究

本年度も東京海底谷における深海性軟骨魚類の多様性と食地位及び日本海のガンギエイ類2種の生活史特性の解明を行った。まず、東京海底谷では現在までの所水深150-500mの水域から31種に及ぶ軟骨魚類を採集した。ヘラツノザメについて、背鰭前縁の棘断面により年齢査定を行ったところ、調査個体の最高年齢は9歳で、他の軟骨魚類よりは成長が早いことが判明した。また、希少種ミツクリザメの椎体による年齢査定では、他の深海性軟骨魚類同様成長はきわめて遅いことが判明した。最高齢は25歳と推測された。また、東京海底谷における食物連鎖解明の一端として、安定同位対比による食地位を23種157個体の軟骨魚類について解析した。C-Nマップで見ると、全頭類と板鯉類のエイ類ではδ^<13>C及びδ^<15>Nともに高い位置にあり、ベントス系列を示したのに対し、サメ類では植物プランクトンからベントス系列までの幅広い食地位を示した。日本海の浅海域で重要な役割を演じているガンギエイについては、食性と繁殖及び年齢と成長について調査した。まず、高位分類から見た食性では、出現頻度が最も高いのは甲殻類で、次いで魚類となり、軟体類は最も低かった。どの全長範囲でも、また季節的にもエビ類がもっとも多く出現し、特にコシオリエビ科のものが多かった。全長が増加するにつれ、魚類や頭足類のような大型生物の出現率が高くなる傾向が見られた。餌生物重要度指数(IRI)でみると、エビ類の値が図抜けて高く、ガンギエイ類はエビ類を主要な餌として摂食すると推定された。本種の胃内容物からケガニ、ニギス、マダコなどの重要漁獲対象種が出現した。年齢形質としては椎体を用い、年輪形成パターンを調べたところ、輪紋は年1回8月に形成されるものと推定された。各個体の大きさから年齢を求めたところ、最高齢は雄では12歳、雌では13歳となった。生殖腺の大きさや長さから推定した成熟全長は、雌雄とも500mm前後で、産卵期は長期に及ぶと推測された。1)東京湾口海底谷における深海性軟骨魚類の多様性に関する研究:傭船した刺網漁船で漁獲される深海性軟骨魚類の採集に努めたところ、相模湾では採集されなかったラブカやミツクリザメを捕獲することが出来、現在安定同位対比を用いて食地位の解析とミツクリザメの年齢査定を実施中である。さらに、比較的多く採集されたヘラツノザメの食性と年齢査定の研究も実施中である。2)日本海の深海域に分布するドブカスベの分布特性、食性、年齢と成長:ガンギエイ科のドブカスは島根県沖からオホーツク海に至る広い海域の水深200-1,000mに分布し、食物連鎖の頂点に立つ生物であることが判明した。これらの結果は、平成18年度日本水産学会で口頭発表する予定である。また現在安定同位対比を用いた食地位の解析と年齢と成長の研究を実施中である。

3)相模湾産フトツノザメの年齢と成長:今年度は第2背鰭棘表面のエナメル質に見られる輪紋に加えて、断面に生じる輪紋を手がかりに年齢査定を実施したところ、誤差が小さく信頼性が高いことが判明した。この結果は、平成18年度日本水産学会で口頭発表する予定である。4)伊豆諸島近海産ツマリツノザメの繁殖および年齢と成長:漁船に依頼し、上記海域から定期的にツマリツノザメを採集し、繁殖及び年齢と成長の研究を行ったところ、性成熟体長、繁殖周期、一腹の胎仔数などの繁殖パラメーター、及び棘断面を用いた年齢解析に成功したなどの成果があった。近いうちに学会発表をする予定である。5)ツノザメ属魚類の遺伝子解析による分類学的再検討:ツミトコンドリアDNAのチトクロームB領域を用いて、類縁関係を再検討したところ、トガリツノザメとフトツノザメがきわめて近い関係にあることが判明した。また、新種と思われるツノザメも見つかった。本年度は昨年度に引き続き、東京海底谷における深海性軟骨魚類の多様性と食地位及び日本海のガンギエイ類2種の生活史特性の解明を行った。まず、東京海底谷では現在までの所水深150-500mの水域から31種に及ぶ軟骨魚類を採集した。内訳は全頭亜綱2種、板鰓亜綱のうち、サメ類27種、エイ類2種であった。総採集尾数は914個体で、ヘラザメなど5種で、全体の75%以上を占めていた。東京海底谷では少なくとも年間およそ11トンに及ぶ軟骨魚類が投棄されているものと推定される。ヘラツノザメの年齢査定を行ったところ、他の軟骨魚類よりは成長が早いことが判明した。また、希少種ミツクリザメの椎体により年齢査定を行ったところ、最高齢は25歳と推測された。さらに、東京海底谷における食物連鎖解明の一端として、安定同位対比による食地位を23種157個体の軟骨魚類について解析した。その結果、安定同位対比は、δ^<13>Cでは,-18.0‰から-12.7‰、δ^<15>Nでは、11.2‰から18.6‰の範囲となった。C-Nマップで見ると、全頭類と板鰓類のエイ類ではδ^<13>C及びδ^<15>Nともに高い位置にあり、ベントス系列を示したのに対し、サメ類では植物プランクトンからベントス系列までの幅広い食地位を示した。新潟県沖のガンギエイについては、食性と繁殖及び年齢と成長について調査した。まず、高位分類から見た食性では、出現頻度が最も高いのは甲殻類で、次いで魚類となり、軟体類は最も低かった。どの全長範囲でも、また季節的にもエビ類がもっとも多く出現し、特にコシオリエビ科のものが多かった。全長が増加するにつれ、魚類や頭足類のような大型生物の出現率が高くなる傾向が見られた。餌生物重要度指数(IRI)でみると、エビ類の値が図抜けて高く、エビ類が主要な餌であると推定された。年齢形質としては椎体を用い、年輪形成パターンを調べたところ、輸紋は年1回8月に形成されるものと推定された。各個体の大きさから年齢を求めたところ、最高齢は雄では12歳、雌では13歳となった。生殖腺の大きさや長さから推定した成熟全長は、雌雄とも500mm前後で、産卵期は長期に及ぶと推測された。
小節と二次叙述における叙述構造:位相理論に基づく分析

本研究では現代英語における小節・二次述語の性質を説明し、さらにそれが歴史的にどのような変化を辿ったのかを明らかにすることで、これまで筆者が行ってきた小節に対する分析との平行性を探った。位相理論において「何が位相を形成するのか」という疑問に対して叙述を伴う構文からのアプローチを試みた。ミニマリスト・プログラムに関する文献を読み、その基本的概念、理論装置の仕組みを理解し、言語事実への適用における利点と問題点を、先行研究を検証しながら分析し整理した。調査対象となる具体的な構文である英語の小節・二次述語の言語データを収集し分析することを目的としており、これまで収集してきたデータに加え、小節・二次述語を扱っている未読の論文(ミニマリスト理論に基づいているか否かに関わらず、また統語論的な観点からのアプローチ以外で分析している論文も含める)から新たなデータを収集した。今年度は特に現代英語についての分析をまとめ、先行研究をまとめながら分析をした。また、英語の母語話者による判断を基準に例文を作成し、より精緻なデータの作成を試みた。現代英語における二次述語の性質を説明し、その構造を提案した。具体的には、描写述語を含んだ二次述語構文についてのデータをまとめ、段階述語レベルの述語を含む二次述語構文は機能範疇Predによって導かれる構造を持ち、その構造ではPROが述語の主語としてPredの指定部を占めていると分析した。また、個体レベル述語も一見この構文で描写述語として生起できるように見えるが、検証したデータより、段階レベル述語を含む構文とは異なる統語構造を持つものとして、Predに導かれる小節構造を含んでいると提案した。今年度は、これまでの現代英語における小節の構造についての分析と、二次述語の構造についての分析から、両構文の統語的・意味的特性の共通点・相違点を明らかにし、現代英語における小節と二次述語の構造を提示した。また現代英語における二次述語の構造が位相理論の下でどのように捉えられるのかを考察した。これらをまとめたものを学会誌に投稿した。「小節の構造は語彙範疇から機能範疇へと歴史的変化を受けた」という分析から、二次述語が辿ったと思われる歴史的変化を予測し、それを確かめるための調査に取り掛かったが、現在も引き続き調査中である。コーパスを用いて歴史的データを調査し、データを収集した。中英語期から近代英語期にかけてのデータについて、複数のコーパスを用いて検証しまとめた。研究計画の最終年度として、前年度に調査収集した現代英語におけるデータと歴史的言語事実のデータをもとに、総合的に研究を行うことを目標に取り組んだ。二次述語が辿ったと思われる歴史的変化を予測し、それを確かめるための調査と分析を行い、現在も継続中である。検証した歴史的データから、二次述語が現代英語に至るまでどのような特性を持っていたのかをミニマリスト理論の枠組みの下で分析した。歴史的データの調査結果から、二次述語の構造に対する統語的分析を、小節の構造に対する統語的分析と比較検証した。筆者のこれまでの小節に対する分析と二次述語に対する分析について、共時的な観点と通時的な観点からの調査結果をまとめたが、資料収集や調査にやり残した部分があり、また想定外の結果に対する分析の可能性が生じたため、追加的なコーパス資料の分析やアンケート調査を実施している。ミニマリスト理論の下で、小節と二次述語の構造がどのように説明されるのか検証した。そして「なにが位相を形成するのか」という位相理論の疑問に対する、本研究の考察をまとめている。
胸部類似差分画像を用いた肺癌の検出および良悪性鑑別システムの開発に関する研究

胸部単純X線写真における肺癌(結節状陰影)の検出および良悪性鑑別の診断精度向上のために、類似差分X線画像(類似差分画像)を用いたコンピュータ支援診断(CAD:computer-aided diagnosis)システムの開発を行った。類似差分画像は、他人の胸部X線画像から類似したX線画像を差分処理した画像で、肋骨や肺血管などの胸部の正常構造を消去し、病変のみを抽出し強調するため、結節状陰影の検出や正確な特徴量が抽出できる特長がある。本システムは、デジタル医療情報システムの環境下において、CT検査に比べて診療報酬料を低下させ、大幅な被ばく線量の低減など、特にその優位性を発揮すると予想される。胸部単純X線写真の画像診断では,過去に撮影された同一被検者の画像と現在画像を差分処理して得られる経時的差分画像を臨床使用している.しかし,経時的差分画像の欠点は,同一患者の正常時期の過去画像を必要すること.また,撮影時期の異なる二つの画像を用いるため,過去と現在の撮影によって起こるポジショニングの違いや吸気量の違いの程度によってアーチファクトを生じ画質が低下することで,病変との識別が困難なケースもある.本研究では,1枚の対象画像から経時的差分画像を得るために,同一患者の過去画像のかわりに,画像データベースから類似した被検者の胸部X線画像を自動検索し,類似差分画像を取得するシステムを開発した.1)今年度は,類似した被検者の胸部X線画像を自動検索して類似差分画像を取得するシステムを開発した.本システムは,以前われわれが開発したシステムに比べて,自動検索に要する時間が大幅に短縮された.本自動検索システムは,対象画像に対して,最も類似度が高い類似画像を効率良く選出することができた.なお,この成果は,153回医用画像情報学会において,「胸部単純X線画像による差分処理技術の有用性」と題して発表を行った.2)新しい類似画像検索システムの有効性を検討するために,医師によるROC読影実験を実施した.本システムから得られた類似差分画像は,肋骨や肺血管などの胸部の正常構造や変化のない慢性疾患の陰影を消去し,病変のみを抽出し強調できるため,医師による読影精度の向上が期待されることが明らかとなった.なお,この成果は,国内外の学会(RSNAおよび肺癌学会)で発表を行った.胸部単純X線写真の画像診断では,過去に撮影された同一被検者の画像と現在画像を差分処理して得られる経時的差分画像を臨床使用している.本研究では,1枚の対象画像から経時的差分画像を得るために,同一患者の過去画像のかわりに,画像データベースから類似した被検者の胸部X線画像を自動検索し,類似差分画像を取得するシステムを開発した.本研究で使用する胸部X線撮影に要する患者被ばく線量を測定し検討を行った。1)今年度は,類似した被検者の胸部X線画像を自動検索して類似差分画像を取得するシステムを開発した.本自動検索システムは,対象画像に対して,最も類似度が高い類似画像を効率良く選出することができた.なお,この成果は,医用画像情報学会雑誌に論文として発表を行った.2)本システムの入力画像の患者被ばく線量の程度について検討を行った。胸部X線撮影、X線CT撮影およびフラットパネル検出器(FPD)装置を用いたディジタル直線断層(トモシンセシス)撮影の患者被ばく線量を測定し、それぞれの撮影モダリティによる患者被ばく線量の比較を行った。本研究から、胸部X線撮影およびトモシンセシス撮影による患者被ばく線量は、X線CT撮影に比べて大幅な被ばく低減が可能である。この成果については,学会雑誌に論文投稿している。(1)胸部X線画像の画像診断では、肺癌(結節状陰影)の検出感度が高くて偽陽性数を減少させることが望まれる。本研究では、胸部類似差分画像を用いて結節状陰影の検出の程度について検討を行った。放射線科医によるROC解析によって、本CADシステムの有用性を評価した。本手法を用いたとき、すべての放射線科医のAz値は向上した。8名の放射線科医が単独で検出を行ったときのAz値は、0.925で、本手法を用いたときの放射線科医のAz値は、0,974に有意に改善された(P=0.004)。このことから、本手法の使用は、特に放射線科研修医が有効であると思われる。オブザーバによるROC実験では、すべての放射線科医の診断能力を向上させた。(2)放射線科医にとって胸部X線画像による結節状陰影の良悪性鑑別は、難しい診断であることがよく知られている。今回、胸部X線画像における肺癌の良悪性鑑別の診断精度向上のために、類似差分画像を用いたコンピュータ支援診断システムの開発を行った。

本研究では、新たなCADシステムのアプローチとして、類似差分画像による結節状陰影の良悪性鑑別の自動化手法を開発した。本手法では、類似差分画像から結節状陰影を自動的にセグメンテーションする。次に、セグメンテーションされた肺結節領域を用いて、類似差分画像における同領域の画像特徴量と、オリジナル胸部画像における同領域の画像特徴量とを用いて良悪性鑑別を行う。良悪性鑑別には線形判別法を用いた。線形判別法の出力値は分離境界の超平面からの距離と考えられるので、結節状陰影の悪性の程度を表現する尺度とした。本研究結果から、類似差分画像から得られた線形判別法の数値データが第二の意見として、放射線科医に利用されれば、結節状陰影の良悪性鑑別のために有効な手法となることを示唆した。