hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多様なユーザーに適応可能な複合機能を有する発声支援装置に関する研究

喉頭がんなどにより発声困難になった方々が用いる発声支援に関して、まず、超小型のワイヤレス拡声装置を開発し、ユーザー団体での量産試作が行われるようになった。次に、完全なハンズフリーで発声するためのフォトリフレクタを用いた口唇の動き検出器を開発し、口を動かすだけで人工喉頭の制御が可能であることを確認した。また、スマートフォンによる口唇認識を目指し、基本的な実験を行い、良好な認識結果を得た。1.ユーザー要望に基づく薄型軽量人工喉頭、喉頭マイクの開発と装着方法の研究:先ず、今までの喉頭摘出者団体の(社)銀鈴会、阪喉会の方々への調査に基づき、日常生活における課題の確認を行った。抽出された課題に基づき、軽量、小型(30mm径×30mm厚)、目立たない外観のネックバンド型トランスデューサ(インパクトタイプ、ダイレクトタイプ)を3Dプリンタを用いて試作し、ネックバンドで首に固定する方法を基本とした。喉頭マイクに関しては、圧電型、ダイナミック型、およびコンデンサ型を用いて喉壁からの音声ピックアップの実験を実施した。簡易な比較実験では、デバイス間で明瞭性に関する有意な差は見られなかった。2.障害者音声DBに基づく拡声装置の周波数特性最適化に関する研究:喉頭マイクで拾った小型振動体による発声音声を簡易な音声処理によって改善することが可能か検討を行った。小型振動体による発声音声を1)口元に設置したマイクで録音したものと、2)喉頭マイクで録音したもの、そして、3)喉頭マイクで録音した音声をフィルタにより周波数特性平坦化+高域強調したものの3条件を評価した。フィルタにより喉頭マイクで録音した音声のこもったような感じが薄れていることが確認できた。拡声器に関しては、小型スピーカーによるラインアレー化で高効率、低電圧駆動、指向特性の改善が確認できた。3.明瞭性向上のための声質変換に関する研究:より明瞭な発声を実現するために、人工喉頭と自然発声の音源波形を比較し、より自然な音声に変換するための基礎的な測定を実施した。測定方法として、無反射管を用いた。人工喉頭は、インパクトタイプとダイレクトタイプを用い、音源には、矩形波、鋸歯状波を用いて実験を行い、ダイレクトタイプに鋸歯状波を用いた場合が比較的に自然音源に近い特性が確認できた。本研究の目的は、喉頭癌などの発声障害に対して、障害のタイプ、程度や発話スキルに適応し、1)携帯拡声機能、2)人工喉頭、拡声機能切り替えや併用による多様なユーザー対応、3)騒音下で高明瞭な発声支援装置の実現である。1)に関しては、小型、軽量、高能率なワイヤレススピーカーシステムを3タイプ試作し評価を行った。2)に関しては、小型、軽量な人工喉頭を試作し従来型との比較を行った。3)に関しては、無反射管を用いたリアルタイム音源波形観測を行い、人工喉頭の音源特性と課題を明確化した。以上の内容に関して、学会発表2件(1件は北米での発表)行った。従って、ほぼ順調に進展している。1.ユーザー要望に基づく薄型軽量人工喉頭、喉頭マイクの開発と装着方法の研究:引き続きトランスデューサ(インパクトタイプ)の改良を行った。振動板部分のインパクト位置を調整できる構造とし、最適なインパクト位置に設定した。また、インパクトロッド部を3Dプリンタにて製作し、ボイスコイルとの接着を強固にできた。新たに、フォトリフレクタを用いた口唇の動き検出実験を行い、精度良く口唇の動き区間の検出が可能なことがわかった。これにより発声する口の動きをすることでトランスデューサのON/OFFが可能となった。2.障害者音声DBに基づく拡声装置の周波数特性最適化に関する研究:小型拡声器の設計・試作を行い、銀鈴会にて簡易な評価を実施した。D級アンプ、VOX機能、2個のスピーカーによるワイドな指向性の実現、ワイヤレスアダプタによるワイヤレス機能の実現、などが主要な特徴である。現在、銀鈴会が評価している拡声装置に比べ、半分以下の大きさ、軽量で、銀鈴会からは音質、大きさ、ともに好評であった。3.明瞭性向上のための声質変換に関する研究: 1の口唇の動き検出インタフェースを用いてより自然なピッチ制御を行う簡易実験を開始した。4個のフォトリフレクタによる口唇の動き検出により、口唇の大きな動きや急峻な動きを検出出来るため、動きパタンからピッチ包絡の推定を行う方式を実験中である。これにより、ユーザーは口をうごかし発声する動作をするだけでELの起動および抑揚の付与が可能となる。本研究の目的は、喉頭癌などの発声障碍に対して、障碍のタイプ、程度や発話スキルに適応し、1)携帯拡声機能、2)人工喉頭・拡声機能切り替えや併用による多様なユーザー対応、3)騒音下で高明瞭な発声支援装置の実現である。1)に関しては小型(90×60×35mm)、広指向性、省電力、軽量、ワイヤレスの拡声器プロトタイプを開発し高い評価を得た。2)に関してはマイクとフォトリフレクタによる口唇の動き検出機能付きマイクヘッドセットを開発し、人工喉頭、食道発声両用が可能なことを示した。3)に関しては人工喉頭の構造を改良し振動板とインパクトロッドの距離を調整可能にすることで最適な位置調整を可能にした。これにより効率が良く明瞭性の改善が期待できる。以上の内容に関して、国際会議での発表を行い多様な意見を吸収することができた。従って、本研究はほぼ順調に進展している。

最終年度に実施した研究の成果:平成29年度は、トータルシステムの機能のプロトタイプ構築および評価を実施した。先ず、喉頭摘出者団体である公益社団法人銀鈴会の方々へ小型ワイヤレス拡声装置のプロトタイプを用いて評価を行っていただき、形状、音質共に良好な結果が得られたため、銀鈴会が量産試作を実施中である。また、口唇の動き検出センサおよび小型人工喉頭のプロトタイプを製作し、実験を行った結果、銀鈴会からは「動作は良好であるが、外観の小型化、見た目の自然さが必要」との評価であった。この評価実験の中で、スマートフォンを用いて拡声器機能や、読唇→発声機能の可能性について議論し、このスマートフォンによる拡声器と読唇機能について開発、評価実験を行った。拡声機能については高域と低域に分割し、低域にリバーブをかけ、高域と合成することで良好な明瞭性が得られた。また、口唇の認識に関しては、CNNを用いた実験システムで、母音の認識率90%以上を確認した。この結果は、平成30年3月の電子情報通信学会総合大会にて報告し、「非常に興味ある手法」などの意見を得た。研究期間全体を通じた成果:小型高能率な拡声器開発に関しては、プロトタイプによるユーザー評価を経て、量産試作段階に入ることができた。口唇の動き検出、人口喉頭制御に関してもプロトタイプにより評価を行い、発声が可能であることを確認し、国際会議で報告を行い、当初の研究目標をほぼ達成した。また、ユーザーが切望する自然な外観での発声支援について、スマートフォンによる拡声、読唇アルゴリズムをさらに開発し、プロトタイプ製作が可能なところまで研究を進めることが可能となった。喉頭がんなどにより発声困難になった方々が用いる発声支援に関して、まず、超小型のワイヤレス拡声装置を開発し、ユーザー団体での量産試作が行われるようになった。次に、完全なハンズフリーで発声するためのフォトリフレクタを用いた口唇の動き検出器を開発し、口を動かすだけで人工喉頭の制御が可能であることを確認した。また、スマートフォンによる口唇認識を目指し、基本的な実験を行い、良好な認識結果を得た。平成28年度は平成27年度に行った実験評価結果を踏まえて、小型ワイヤレス拡声器の二次試作および評価を行う。特にラインアレー型で、低電圧駆動によるコンパクト化、非接触充電、ワイヤレスで安定した動作を目指す。人工喉頭に関しては、高い音圧を生成し易いインパクト型で高効率、低電圧、小型、軽量な装置の二次試作をおこなう。音源波形観測に関しては、さらに多様な発声に対して音源特性を把握し、駆動波形の制御法の検討を行う。喉頭マイクに関しては、よりロバストな発声音声のピックアップ手法および声質変換について検討を行う。(社)銀鈴会にて評価実験を行い、プロトタイプの開発評価サイクルを2回程度実施する予定である。平成29年度は、平成28年度に行った実験評価結果、試作評価結果を踏まえて、小型ワイヤレス拡声器のユーザー評価を実施する。また、口唇の動きに基づいたEL制御、ピッチ制御の可能な試作機を開発し、評価を行う。これらの評価結果に基づき、複合型システム構築と評価を行う。音声信号処理平成27年度は、ユーザーの方々に小型人工喉頭、小型拡声器、喉頭マイクなどを装着して評価実験を行う予定であったが、より高性能な機器の試作を優先したため評価用PCなどの機器の購入を次年度に繰り越した。
扁桃体の機能低下による表情認知・音声認知に関する神経機構の変化

マーモセットにおけるコミュニケーションに関する神経機構の特徴を調べるため、動物に音声弁別課題(マーモセットの音と非マーモセットの声の弁別)を行わせ、神経細胞活動を調べようとした。初めに、反応ボタンとシャッターを取り付けたモンキーチェアを開発し、動物を訓練した。その結果、次のことを明らかにした。(1)ケージで与える餌の量を制限する事により、訓練を毎日行うことができる。(2)報酬は1日の訓練で、50-100個与えることができる。本研究では、正常なマーモセットと扁桃体の機能を低下させたマーモセットを用いて、親子間、個体間のコミュニケーションにおける表情認知や音声認知に関する神経機構の変化を単一神経細胞活動の反応性を調べる事により明らかにする事が目的である。平成20年度では正常なマーモセットを用いて音声認知に関わる神経細胞活動を記録する実験に先立ち、研究に必要なハードウェアの制作を行った。市販されているリスザル用(体重1kg)のモンキーチェアでは体重400g前後のマーモセットには使用できないので、リスザル用のチェアを参考に新たにマーモセット用モンキーチェアを作製した。また、マーモセットの音声(5種類)と非マーモセットの音声(犬の声と日本ザルの音声)刺激が提示できる、次のGo-Nogo課題のプログラムを作成した。そして平成21年2月より2頭のマーモセットを用いて訓練を開始している。サルの眼前あるモニターの中心に手掛かり刺激(赤いスポット)が1秒間提示される。その後2-3秒後1秒間聴覚刺激が提示される。マーモセットの音声(Go刺激)ならばマーモセットがすばやくレバーを引くと報酬としてジュースを与え、非マーモセットの音声(No-go刺激)ならばレバーを引かせず、次に提示されるマーモセットの音声(Go刺激)が提示される時にレバーを引かせ、報酬としてジュースを与える課題である。この課題を2頭のマーモセットに行わせ、80%の正答率が得られまで訓練する。学習が成立した後、扁桃体や前頭葉に埋め込み電極を挿入する手術を施し、単一神経細胞活動を記録する実験を始める予定である。平成21年度では正常なマーモセットを用いて音声認知に関わる神経細胞活動を記録する実験に先立ち、餌報酬を与えるためのハードウェアとソフトウェアの制作を行った。マーモセットの音声(5種類)と非マーモセットの音声(犬の声と日本ザルの音声)刺激を用いて、平成22年2月より4頭のマーモセットを用いて訓練を開始している。用いている課題は以下の通りである。サルの眼前にあるモニターの中心に手掛かり刺激(赤いスポット)が1秒間提示される。マーモセットの音声(Go刺激)ならばマーモセットがモンキーチェアに取り付けてあるボタンをすばやく押すと餌の前にあるシャッターが下がり報酬としてのサツマイモを得ることができる。非マーモセットの音声(No-go刺激)ならばボタンを押させないようにし、次に提示されるマーモセットの音声(Go刺激)が提示される時にボタンを押させ、報酬としてサツマイモを得ることができる課題である。この課題を4頭のマーモセットに行わせ、80%の正答率が得られまで訓練している。平成22年度では正常なマーモセットを用いて音声認知に関わる神経細胞活動を記録する実験に先立ち、餌報酬を与えるためのハードウェアとソフトウェアの制作を行い、平成22年12月にできあがった。マーモセットの音声(5種類)と非マーモセットの音声(犬の声と日本ザルの音声)刺激を用いて、次の課題を行っている。その後1秒後に1秒間聴覚刺激が提示される。マーモセットの音声(Go刺激)ならばマーモセットがモンキーチェアに取り付けてあるボタンをすばやく押すと餌の前にあるシャッターが下がり報酬としての干し芋を得ることができる。非マーモセットの音声(No-go刺激)ならばボタンを押させないようにし、次に提示されるマーモセットの音声(Go刺激)が提示される時にボタンを押させ、報酬として干し芋を得ることができる課題である。この課題を4頭のマーモセットに行わせ、次の結果を得た。

(1)干し芋を取る事やボタンを押させる事を覚えさせるために1-2ヶ月の訓練が必要である(2)ケージで与える餌の量を制限する事により、訓練を毎日行うことができる。(3)干し芋は1日の訓練で、50-100個与えることができる。これらの結果や得られた学習データを平成23年9月に行われる第34回日本神経科学大会に発表する予定である。
金属アレルギー対応型高耐食性金銀パラジウム合金の成分・組成に関する検討

本研究では、金銀パラジウム合金の耐食性に及ぼす成分・組成の影響を詳細に調べ、金属アレルギー防止の観点から、高い耐食性を有し、生体安全性に優れた金銀パラジウム合金の組成を見い出すことを目的とした。実験には、組成の異なる18種類の金銀パラジウム合金を作製して用いた。生理食塩水ならびに0.1%硫化ナトリウム溶液中での腐食挙動を電気化学的手法を用いて調べるとともに、溶出した金属イオン量(Ag、Pd、Cu、Au)をグラファイト炉原子吸光法で定量した。金銀パラジウム合金の耐食性はPdの含有量に大きく依存し、Pd含有量の増加にしたがって耐食性は向上した。Pdを45mass%含有したPd-25Ag-18Cu-12Au合金は、0.1%硫化ナトリウム溶液中で表面にPd-richな硫化物皮膜を形成し、不動態化することによって腐食・変色しないことが明らかとなった。また、生理食塩水中に自然浸潰したPd-25Ag-18Cu-12Au合金から溶出する金属イオン量は、市販の金銀パラジウム合金(Ag-20Pd-20Cu-12Au合金)と比較して、約1/10に減少することが分かった。Pd-25Ag-18Cu-12Au合金に微量のGa(15%)を添加することによって、液相点を低下させ、鋳造性を向上させることができた。また、ビッカース硬さの値はGa無添加の合金で170であり、Gaの添加量の増大とともに増大した。Ga添加量5%の合金では、ビッカース硬さは350に達した。5%のGa添加は、本合金の耐食性に影響しなかった。Pdを45%含有する合金は、市販されている金銀パラジウム合金と比較して金属イオンの溶出量が極めて微量であり、さらに硫化変色もしない。また、鋳造性や機械的性質は、Gaを微量添加することによって耐食性を低下させることなく向上させることができる。したがって本合金は、アレルギー性を低減化した高耐食性歯科用鋳造用合金として、極めて優れていることが明らかとなった。研究初年度に当たる本年度は、18種類の成分・組成の異なるAg-Pd-Cu-Au合金を溶製し、腐食試験用の試験片を鋳造により作製した。鏡面に研磨した試験片を0.9%NaCl溶液中に浸漬し、文流インピーダンス法を適用して自然浸漬状態における各合金の腐食速度を計測した。また、同様に自然浸漬状態における溶出イオン量をグラファイト炉原子吸光法にて定量した。得られた結果を以下にまとめて示す。(1)腐食速度は、合金の(Au+Pd)含有量の増加にしたがって、直線的に減少することが明らかとなった。Au+Pd含有量が20mass%の合金の腐食速度は、Au+Pd含有量50mass%の合金の約3倍であった。(2)合金から溶出する主な金属イオンは、Au+Pd含有量が2030%の合金ではAgイオン、Au+Pd含有量が35%の合金ではAgイオンとCuイオン、Au+Pd含有量が4050%の合金ではCuイオンであることが明らかとなった。(3)Agイオンの溶出量は、Au+Pd含有量の増加とともに減少した。

AuとPdを20%含有する合金から溶出したAgイオン量(31.6ng・mm^<-1>)は、AuとPdを50%含有する合金の約3倍であった。本年度得られた実験結果から、高い耐食性を有し、かつアレルギー性の低いAg-Pd-Cu-Au合金として、AuとPdを4550%含有する合金が有望であることが明らかとなった。研究2年目の本年度は、前年度の研究成果に基いて、Ag-45Pd-18Cu-12Au合金およびAg-45Pd-18Cu-12Au-5Ga合金を作製し、生理食塩水中における腐食機構を調べるとともに、それらの耐食性を評価した。生理食塩水中における腐食挙動は、(1)アノード分極曲線の測定、(2)交流インピーダンス測定、(3)原子吸光法を用いた溶出金属イオンの定量、(4)X線光電子分光法(XPS)を用いた合金表面の分析を行うことによって調べた。得られた結果を以下にまとめて示す。(1)生理食塩水中においては、Ag-45Pd-18Cu-12Au合金とAg-45Pd-18Cu-12Au-5Ga合金のアノード分極挙動と交流インピーダンス測定から求められた分極抵抗の値には、顕著な差は認められなかった。(2)いずれの合金においても、+400mVより低い電位域では、主な腐食反応はAgイオンおよびCuイオンの溶出反応であった。+400mVより貴な電位では、塩化銀(AgCl)の生成反応が生じていた。(4)自然浸漬状態では、いずれの合金の腐食電位も+400mVよりも卑であるため、塩化銀生成反応は生じず、主反応はCuイオンとAgイオンの溶出反応であった。また、Pdイオンも極く微量ではあるが溶出していることが確認された。(5)自然浸漬状態における溶出金属イオンの量は、いずれの合金においても市販されている金銀パラジウム合金と比較して約1/10に減少した。(6)Gaの添加は、添加量が微量であれば、耐食性を低下させることなくAg-Pd-Cu-Au合金の液相点を低下させて、鋳造性を改善する効果があることが確認された。研究最終年に当たるの本年度は、前年度までに得られた結果に基づいて、十分に高い耐食性を有し、かつアレルギー性の低いと考えられる合金Ag-45Pd-18Cu-12Au合金にGaならびにZnを微量(5%以下)添加して鋳造性の改善を図るとともに、機械的性質に対する微量添加元素の影響を調べた。また、金銀パラジウム合金は、口腔内での硫化変色が問題となっていることから、0.1%硫化ナトリウム溶液中で動電位分極法を用いて腐食挙動を調べるとともに、X線光電子分光法(XPS)を用いて合金表面の不動態皮膜の構造を明らかにした。得られた知見を以下に示す。(1)GaおよびZnの添加量を増加すると合金の液相点は低下し、鋳造性は顕著に改善することが確認された。(2)ビッカース硬さの値は、Ga無添加の合金で170であり、Gaの添加量の増大とともに増大した。Ga添加量5%の合金では、ビッカース硬さは350に達した。(3)Gaの添加は、その添加量が5%以下であれば、金銀パラジウム合金の0.1%硫化ナトリウム溶液中における耐食性ならびに耐変色性に影響せず、純Ptと同程度の耐食性を有する。(4)Pdを45mass%含有する合金の硫化物溶液中における高い耐食性は、表面に生成した硫化物皮膜によって獲得されることが分かった。XPSを用いて合金の表面を分析した結果、この硫化物皮膜はPdSを主成分とし、その厚さは、1nm以下であることが分かった。(5)(4)の結果から、本合金は貴金属合金であるにもかかわらず、硫化物溶液中で不動態化することによって高い耐食性を有することが明らかとなった。
接着性レジンセメントと歯科用金属との接着耐久性の予測

歯科用金属と接着性レジンセメントの長期的な接着耐久性(接着寿命)を、接着剤中の拡散定数・最大吸水量、接着剤の応力拡大係数、および接着系の水の臨界吸水量(接着破壊が起こるときの接着剤中の吸水量)より予測する方法を確立するために以下の実験を行った。60°C蒸留水中における4-META系レジンセメント(スーパーボンドC&Bサンメディカル)の最大吸水量(3.69X10^<-3>g/cm^3)および拡散定数(42.6X10^<-9>cm/s)を求め、これらの値とFickの拡散の式より、所定時間における接着剤中の水の濃度分布曲線を求めた。さらにcompact tension試料を用い、ASTM規格に準じて本レジンセメントの応力拡大係数を求めたところ、162.8±14.0Kgfcm^<-3/2>であった。また、サンドラスト処理をした金銀パラジウム鋳造体同志を本レジンセメントで接着後、60°C蒸留水中に3日間浸せきし、引っ張り接着強度を求めたところ、265±14.0Kgfcm^<-3>であった。以上実験的に求めた接着強度の値、応力拡大係数および接着剤中の水の濃度分布曲線より、臨界吸水量を求めたところ、1.47X10^<-3>g/cm^3であった。この臨界吸水量と所定時間における吸水量の分布曲線、および破壊応力(σf)と応力拡大係数(K_<1C>)との関係式:σf=K_<1C>/(Q√√<a>)(Q:geometryfactora:破壊時のcracklength)から、各所定時間における接着強度の予測値を求めた。この予測値の信頼性を確認するために、サンドブラスト処理をした金銀パラジウム試料接着体を60°C蒸留水中に浸せきし、0日から8週までの各所定時間における接着強度を求め、先の予測値と比較したところ、予測値と実測値との間には良好な一致性が確認された。以上の結果より、接着性レジンセメントの最大吸水量・拡散定数および応力拡大係数と初期の接着強度から長期的な接着強度を求める方法は、接着系の接着寿命を予測する方法として有効であることが示唆された。工業界において、Gledhillらは、エポキシ系接着剤と軟鋼間の接着破壊を説明するためのモデルを発表し、このモデルを使用して接着剤と金属間の接着強度の経時的変化を、計算により求めることにより接着耐久性を予測した。この分析に必要な情報は、接着剤中の水の拡散定数と最大吸水量、接着系の臨界吸水量、接着剤の応力拡大係数であり、これらは実験的に求める。本研究の目的は、このモデルが歯科用金属と接着性レジンセメントとの接着耐久性の予測に使用可能か否かを検討することである。4-META/MMA-TBBレジン重合試料を、20°C、37°C、50°C、60°C蒸留水中、および20°C相対湿度55%に保管し、所定時間における試料の吸水量を測定し、各保管条件における接着性レジン中の水の拡散定数および最大吸水量を求めた。

その結果、60°C、50°C、37°C、20°C蒸留水中における本セメントの最大吸水量はそれぞれ、3.82×10^<-3>g、/cm^3、3.69×10^<-3>g/cm^3、3.57×10^<-3>g/cm^3、3.44×10^<-3>g/cm^3であり、拡散定数はそれぞれ、28.5×10^<-9>cm/sec、21.8×10^<-9>cm/sec、10.3×10^<-9>cm/sec、2.6×10^<-9>cm/secであった。20°C相対湿度55%に保管した試料は、重量変化を示さなかった。得られた最大吸水量および拡散定数を用いて、Fickの拡散の式より、20°C、37°C、50°C、60°C蒸留水に浸せきした時の、本接着剤レジン中の水の経時的な濃度分布の計算を行った。現在本セメントの破壊試験を行い、応力拡大係数の測定を続行中である。歯科用金属と接着性レジンセメントの長期的な接着耐久性(接着寿命)を、接着剤中の水の拡散定数・最大吸水量、接着剤の応力拡大係数、および接着系の水の臨界吸水量(接着破壊が起こるときの接着剤中の吸水量)より予測する方法を確立するために以下の実験を行った。60°C蒸留水中における4-META系レジンセメント(スーパーボンドC&Bサンメディカル)の最大吸水量(3.69×10^<-3>g/cm^3)および拡散定数(42.6×10^<-9>cm/s)を求め、これらの値とFickの拡散の式より、所定時間における接着剤中の水の濃度分布曲線を求めた。さらにcompact tension試料を用い、ASTM規格に準じて本レジンセメントの応力拡大係数を求めたところ、162.8±14.0Kgfcm^<-3/2>であった。また、サンドラスト処理をした金銀パラジウム鋳造体同志を本レジンセメントで接着後、60°C蒸留水中に3日間浸せきし、引っ張り接着強度を求めたところ、265±14.0Kgfcm^<-3>であった。以上実験的に求めた接着強度の値、応力拡大係数および接着剤中の濃度分布曲線より、臨界吸水量を求めたころ、1.47×10^<-3>g/cm^3であった。この臨界吸水量と所定時間における吸水量の分布曲線、および破壊応力(σf)と応力拡大係数(K_<IC>)との関係式:σf=K_<IC>/(Q√πa)(Q:geometry factora:破壊時のcracklength)から、各所定時間における接着強度の予測値を求めた。この予測値の信頼性を確認するために、サンドブラスト処理をした金銀パラジウム試料接着体を60°C蒸留水中に浸せきし、0日から8週までの各所定時間における接着強度を求め、先の予測値と比較したところ、予測値と実測値との間には良好な一致性が確認された。以上の結果より、接着性レジンセメントの最大吸水量・拡散定数および応力拡大係数と初期の接着強度から長期的な接着強度を求める方法は、接着系の接着寿命を予測する方法として有効であることが示唆された。
三次元造影スペックルトラッキング法を用いた心筋虚血診断法の確立

3次元(3D)スペックルトラッキング法が開発され、心臓全体の動きを一度に評価可能となったが、2次元(2D)心エコー法に比べて画質が劣るため、心筋ストレイン解析の際に再現性が低下する問題点が指摘されている。本研究は、動物実験により、3Dスペックルトラッキング法の虚血診断能と超音波造影剤併用3Dスペックルトラッキング法の実行可能性を評価した。その結果、2Dスペックルトラッキング法に比べ、超音波造影剤投与量30 ml/hおよび音圧-14 dBでの3Dスペックルトラッキング法を用いることで、心内膜の視認性は向上し、ストレイン波形の局所間ばらつきが低減し、精度よくトラッキング解析が可能であった。虚血性心疾患は、癌や脳血管疾患とともに日本人の死因の中でも極めて大きな位置を占め、患者数も増加している。この虚血性心疾患の重症度は、虚血時間と虚血領域の大きさに大きく規定されるため、虚血領域を推定することは非常に重要である。近年3次元(3D)スペックルトラッキング法が開発され、3次元でイメージングすることにより心臓全体の動きを一度に評価可能となったが、2D心エコー法に比べ、画質が劣るため心筋ストレイン解析の際に再現性が低下する問題点が指摘されている。この画質の問題は本法に超音波造影剤を併用することで改善できる可能性が考えられる。本研究の目的は、動物実験により、超音波造影剤併用3Dスペックルトラッキング法の実行可能性を評価し、実際に虚血診断精度が改善するか検討することである。平成24年度は麻酔開胸犬を用い、超音波造影剤ソナゾイドを末梢静脈よりボーラス投与及び持続投与し、画像を取得した。超音波造影剤を投与した際に適したと思われる画像設定を行い、トラッキング方法の工夫によりスペックルトラッキング解析が可能であった。スペックルトラッキング解析では、長軸方向ストレイン(longitudinal strain)、中心方向ストレイン(radial strain)、円周方向ストレイン(circumferential strain)、及び、area strain (longitudinal strainとcircumferential strainを加味した新しい指標)を心時相の収縮期と拡張期で測定可能であった。平成24年度は研究期間が半年と短かったため、超音波造影剤を投与した際の画像設定を行い、トラッキング可能かを検討することのみ行った。トラッキング方法を工夫することにより、心内膜面の正確なトラッキングが可能であった。25年度が最終年度であるため、記入しない。動物実験は当大学の動物実験規程に基づき実施される。人工呼吸器管理下の麻酔開胸犬において、超音波造影剤ソナゾイドを末梢静脈より持続投与し、画像を取得する。前年度の検討より造影剤併用時においてもトラッキングが可能であることは示されたので、より心内膜面が鮮明に描出できる3D心エコーの設定条件(造影剤注入量、注入方法、超音波照射音圧やフレームレートなど)を選定する。2D心エコー法では、コントラストエコー法で心内膜の描出を鮮明にすることで、診断精度の改善が見られるが、3D心エコー法ではその効果は不明である。選定した設定条件を用いて、虚血作成前の3D心エコー法による画像を取得し、各スペックルトラッキングによる指標の再現性を検討する。心エコー画像及びスペックルトラッキング解析は、現有している最新の超音波装置と解析ソフトウェアを用いて行う。スペックルトラッキング解析では心時相の収縮期と拡張期でストレイン指標を測定し、心筋運動の定量評価を行う。次に、短時間の冠動脈閉塞(2分間)モデル、狭窄モデル(冠動脈血流が安静時の50%低下)を作成し、冠動脈狭窄中、冠動脈閉塞中の画像を取得する。

得られた画像をオフラインにてスペックルトラッキング法で解析し、虚血領域中心部における心筋運動指標(収縮期および拡張期の各方向の心筋ストレイン)の変化を評価し、虚血領域が正確に評価できるかを検討する。虚血領域は、冠動脈閉塞時のエバンスブルー染色で評価する。エバンスブルー染色から得られた虚血領域と3D造影スペックルトラッキング法によるブルズアイマップから算出された虚血領域を対比させ検討する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
歯髄細胞を用いた石灰化メカニズムの分子生物学的解析

1.ヒト歯髄細胞およびヒト骨髄間質細胞のin vivoにおける硬組織形成能と破骨細胞誘導能を検討するため、免疫不全マウスに、ヒト歯髄細胞またはヒト骨髄間質細胞を含むコラーゲンスポンジを背側筋膜下に移植した。その結果、ヒト歯髄細胞の移植片のみ硬組織様の構造物が形成された。2.マイクロアレイ解析にてヒト歯髄細胞とヒト骨髄間質細胞間の発現量に差のある遺伝子の探索を行った。ヒト歯髄細胞は石灰化促進因子であるBMP-2とALPの発現が高く、一方石灰化抑制因子であるENPPおよびMGPの発現は低いことから硬組織形成に非常に有利な形質を有していることが示唆された。我々は、マウス歯髄細胞は著しく高い細胞外基質石灰化能を有し、in vivoにおいても高い硬組織形成能を有することを見出していた。本研究では、ヒト歯髄細胞(hPC)を用いた再生医療の確立を目的とし、hPCの有する特異形質と生体移植による硬組織形成能について解析を行った。さらに、hPCとヒト骨髄間質細胞(hMSC)をそれぞれ免疫不全マウス(RAG-1欠損マウス)に移植し、両者のin vivoにおける硬組織形成能を解析した。1.hPCとhMSCの細胞外基質石灰化能を比較するために、hPCとhMSCを、石灰化促進物質として知られるアスコルビン酸およびβ-グリセロリン酸の存在下または非存在下にて培養した。hPCは、hMSCに比べ、どの培養条件下においても高いアルカリホスファターゼ活性を示した。また、hPCはhMSCより著しい細胞外基質の石灰化を示した。2.hPCおよびhMSCのin vivoにおける硬組織形成能と破骨細胞誘導能を検討するため、免疫不全マウスに、hPCまたはhMSCを含むコラーゲンスポンジを背側筋膜下に移植した。その結果、hPCの移植片のみ硬組織様の構造物が形成された。3.硬組織様構造物の細胞が、ドナーであるhPCかレシピエントに由来する細胞か調べるため、移植片を、ヒト由来抗原特異的に認識する抗ヒトVimentin抗体を用いた免疫蛍光染色に供した。硬組織様構造物は、ヒトVimentin陽性細胞で構成されていた。従って誘導された硬組織様構造物は、hPCにより形成されたことが示された。4.マイクロアレイ解析にてhPCとhMSC間で発現量に差のある遺伝子の探索を行った。hPCは石灰化促進因子であるBMP-2とALPの発現が高く、一方石灰化抑制因子であるENPP1およびMGPの発現は低いことから硬組織形成に非常に有利な形質を有していることが示唆された。ヒト歯髄は、脱落乳歯や抜去歯などから容易に採取でき、かつ歯髄細胞が多分化能を持つことから、再生医療の材料として大変有望である。ヒト歯髄細胞をヒト骨髄細胞とアスコルビン酸およびβ-グリセロリン酸を添加した石灰化促進培地にて培養しアルカリホスファターゼ活性にて、石灰化の経時的変化を確認した。ヒト歯髄細胞は、培養条件に関わらず、ヒト骨髄細胞より強いアルカリホスファターゼ活性を示した。アリザリンレッド染色においても、石灰化物の析出する時期が早く、析出量が多いことが確認された。マウス生体内においても、硬組織再性能を認めたことから、硬組織再生にヒト歯髄細胞が有用であると考えられる。歯髄細胞は様々な細胞へ分化誘導を制御できる可能性を有し、かつ脱落乳歯や抜去智歯、歯科矯正治療における便宜抜去歯などから容易に採取可能であるため、再生医療の材料として有望な細胞である。我々は本研究において、ヒト歯髄細胞を用いた自家移植による再生医療の実現を最終目標とし、ヒト歯髄細胞の特異形質を決定する遺伝子の同定を行った。歯髄細胞が有する特異形質の同定を目的として、ヒト歯髄細胞及びヒト骨髄由来間葉細胞からmRNAを抽出し、マイクロアレイ解析を行った。総括的遺伝子発現パターンの比較では、ヒト歯髄細胞とヒト骨髄由来間葉細胞は大変高い相関を示し、遺伝子発現の多くは相似していることが示された。マイクロアレイ解析において、ヒト歯髄細胞とヒト骨髄間葉細胞間で、特に顕著な差が認められた石灰化調節因子群の中で石灰化促進因子としてALPとBMP-2、石灰化抑制因子としてピロリン酸合成酵素(ENPP-1)とマトリックスグラタンパク(MGP)が認められた。ヒト歯髄細胞はヒト骨髄間葉細胞に較べALPでは約24倍、BMP-2では約3倍強い発現量が認められた。一方、ヒト歯髄細胞はヒト骨髄間葉細胞に較べENPP1は約30%程度、MGPは3%程度の発現しか認めず、ヒト歯髄細胞の石灰化抑制因子の発現は、ヒト骨髄間葉細胞に較べ極端に低いことが示唆された。

また、Real Time PCR法を用いた解析では、ヒト歯髄細胞はヒト骨髄間葉細胞と較べALPは約2565倍、BMP-2では7180倍の発現量を示し、マイクロアレイ解析の再現性を得ることができた。以上のヒト歯髄細胞を用いた遺伝子解析の結果より、ヒト歯髄細胞は硬組織形成に非常に有利な形質を有する細胞であり、硬組織再生医療に臨床応用できる可能性を有する細胞群であることが示唆された。口腔生化学我々は、マウス歯髄細胞は著しく高い細胞外基質石灰化能を有し、in vivoにおいても高い硬組織形成能を有することを見出していた。本研究では、ヒト歯髄細胞(hPC)を用いた再生医療の確立を目的とし、hPCの有する特異形質と生体移植による硬組織形成能について解析を行った。その結果、hPCは硬組織形成に有利な形質を有しており、本実験結果により、硬組織再生に有用な材料となりえることが示された。マウスおよびヒト由来の歯髄細胞の高い石灰化能を明らかにした。これらの細胞を再生医療に活用するための基礎実験結果を得ることが出来た。1.歯髄細胞が生体内において破骨細胞を誘導出来るか調べるため、RAG・RANKL二重欠損マウスを作製し、このマウスに歯髄細胞を移植する。2.マイクロアレイ解析において特に発現量の差が顕著であった因子について、データの再現性をRT-PCR法を用いて確認する。3.マイクロアレイ解析において発現量の差の大きかった転写調節因子について、機能解析を行う。現在我々の研究グループが行っている自己骨髄間質細胞を用いた細胞移植に関する臨床研究を歯髄細胞を用いて推進するための基盤を確立した。今後は歯髄細胞を用いた臨床応用を目指した研究として推進していきたい。試薬類のキャンペーン価格の利用などにより、平成25年度の研究遂行において、直接経費次年度使用額(232,941円)が生じたが、最終年度の研究において、歯髄細胞の硬組織再生における有用性を明らかにする実験に使用する。平成26年度の研究費と合わせて、歯髄細胞が生体内において破骨細胞を誘導出来るか調べるため、RAG・RANKL二重欠損マウスを作製し、このマウスに歯髄細胞を移植する研究に使用する予定である。前年度に引き続き「歯髄・歯根膜細胞を用いた顎骨再生医療の実現を目指した基礎研究」を遂行する。すなわち、1マウスの歯髄のより簡便な培養系を確立する。この系を用いて、骨形成制御因子の同定を目指す。2ヒドロキシアパタイトやカーボンナノチューブなどの生体材料の骨系細胞に対する作用を解析する。3ヒトの歯髄および歯根膜細胞を用いて、破骨細胞の分化誘導支持活性に対しての検討を行い、骨のリモデリング作用における役割を明らかにする。
欠損補綴治療は大脳皮質の神経活動を可塑的に変化させるか

咀嚼運動ならびに嚥下運動にともなう一次感覚運動皮質ならびに頭頂皮質での活動性を検討してきた。とくに,頭頂皮質においては脳血流の安定な活動性が計測可能であったが,一次感覚運動皮質においては側頭筋の筋血流が干渉を示した。そこで,主成分分析法を応用して脳血流波形の2次解析を行い,血流データからの筋血流の干渉を除去し,脳血流のみのマップに再構成を試みた。その結果,咀嚼筋欠損症例に見る脳血流のみの波形パターンに酷似したことから,本研究における主成分分析の有用性が示された。一方,口腔感覚遮断による咀嚼時の一次感覚運動皮質ならびに頭頂皮質領域の活動性変調については,これらの脳領域に有意な活動性低下が示された。さらに,局部義歯の装着は,咀嚼筋活動の上昇に併せて一次感覚運動皮質に明らかな活動性の亢進を示した。前頭皮質領域においても同様の研究を行い,前頭皮質が咀嚼により両側の背外側領域に活動性を高めることを確認した。この活性は,咀嚼運動の想起よっても,弱いながら生じる。このことは,前頭皮質が咀嚼行動の発現に深くかかわることを示唆している。また,口腔感覚を遮断しての咀嚼運動は,前頭皮質の活性を有意に低下した。したがって,前頭皮質が咀嚼時の感覚・運動機能ならびに口腔の感覚認知とかかわるものと考えた。さらに,口腔感覚異常者では,咀嚼時の前頭皮質の活動性は,健常者に比べ,有意に低下した状態にあることを確認し,口腔感覚異常と前頭皮質機能低下との関連を推察した。さらに,局部床義歯の装着は前頭皮質の活動性を高めた。以上のことから,口腔の補綴学的再構成は,口腔感覚の認知,感覚と運動の統合,ならびに咀嚼の運動企画とその実行など,機能的亢進にかかわるものと考えられた。1.咀嚼と手足運動に関連する皮質活動性を比較検討した.2.咀嚼と嚥下時の皮質血流変化を検討した.3.咀嚼と嚥下との活動性の差異を検討した.4.下顎運動・筋放電と脳血流との関連性を検討するためのプログラムを作成中である.〔方法〕光トポグラフィー(ETG-100 HITACHI)により,咀嚼・嚥下ならびに手指運動時の皮質Hb濃度の計測を行った。いずれの運動も安静40秒後に10秒間行わせ,それを5回繰り返した.データの加算処理は運動前,後における安静20秒間と運動10秒間を対象とした.計測された全被験者の総Hb濃度のデータを加算平均したのち,主成分分析による解析を行った.さらに,画像表示システムを介して,この解析結果から得られたHbトポグラフを脳磁気共鳴描画(f-MRI)上に転写してその機能局在を検討した.〔結果〕1.手足運動時の皮質活動は咀嚼・嚥下時のそれと比べ内側に局在した.2.咀嚼ならびに嚥下時の皮質脳血流はその第1主成分に典型的な脳血流パターンを示した.一方,第2主成分はいずれも運動中にHb濃度が低下し,運動後に上昇するといった筋血流を示唆する変化を示した.

さらに第1主成分のトポグラフィーは咀嚼野,一次感覚/運動野,補足運動野さらには後頭頂領域に活動性を示した.3.咀嚼と嚥下時の脳血流の比較では,嚥下に比べて、咀嚼時の後頭頂領域は有意に高い皮質活動性を示した.4.現在,顎運動解析プログラムを作製中である.今後,NIRSマッピングを補綴臨床に用いることで,咀嚼・嚥下時の皮質活動性を可塑的変化として評価できるものと考える.【研究経過】1.本年、顎と手指の運動による脳機能局在、咀嚼と嚥下の皮質活動、咀嚼と嚥下時の脳血流比較などに関するデータ解析は終了し、論文準備を行った。2.下顎運動・筋放電パターンを検討するためのPCプログラムが完成したので、本年は口腔感覚の遮断、とくに下歯槽神経へ麻酔を奏効させたときの咀嚼運動様相と脳血流パターンについて実験を行った。【目的】下歯槽神経の感覚遮断による顎運動ならびに脳血流変化【方法】顎運動解析装置にはMKG-K6を、また筋電計にはNEG生体アンプを用いて、被験者から得られた生体情報をPCにAD変換後入力し、筋活動ならびに顎運動パターンの解析をPC解析プログラムを用いて行った。一方、脳血流計測には光トポグラフィー(ETG-100 HITACHI)を用いて麻酔前後の血流パターンを同時に比較した。口腔感覚の遮断には片側の下顎孔に浸潤麻酔を行った。麻酔後、口唇・歯・舌に十分な麻痺感覚が自覚された状態で咀嚼運動を行わせ、麻酔前のコントロールデータと比較した。咀嚼運動は安静40秒後に10秒間行わせ,それを5回繰り返した.脳血流データは加算処理して安静20秒間と運動10秒間を対象とした。【結果】1.下歯槽神経の麻酔によって、歯・口唇・舌はいずれの被験者も麻痺感VAS10/10であった。2.麻酔奏効後の咀嚼運動は明らかな変化を示し、とくに顎運動リズムに障害を認めた。3.麻酔奏効後の脳血流パターンは、とくに一次感覚運動皮質領域の血流に低下を示した。この歯根膜感覚の入力の低下にともなう咀嚼リズムの変調は脳幹の咀嚼リズム調節系に影響したものと推察されるが、さらに歯根膜感覚の変調が皮質を介する脳幹のリズム調節ならびに咀嚼筋運動ニューロン活動に影響した可能性も考えられる。これまでに、咀嚼・嚥下にかかわる皮質活動についてはf-NIRSを用いた検討を行ってきた。本年度は、前頭の活動性に着目して検討を行った。前頭皮質は認知、情動、感覚・運動の統合といった高次脳機能にかかわる。咀嚼時の後頭皮質活動は口腔内の食塊認知とかかわるものと考えられる。そこで、健常者ならびに口腔感覚異常者を被検対象として、咀嚼時の脳機能ならびに顎機能検査を、脳血流計測装置(ETG100 HITACHI)ならびに顎運動解析装置(MKG-K6I)/筋電図解析装置(Bio-Amp NEC)を用いて行った。脳血流の計測では被験者の前頭皮質領域にプローブ(22CH24CH)を装着した。咀嚼時の前頭皮質活動は両側の背外側前頭前野に有意な活動性を示した。また、咀嚼の想起によっても、同様の活性パターンが示された。一方、局所麻酔による実験的口腔感覚の遮断によっても前頭皮質の活動性は有意に低下した。欠損補綴患者の義歯治療によって咀嚼時の前頭皮質活性は上昇した。さらに本年度には、口腔感覚の異常を執拗に訴える患者を対象に脳血流ならびに咀嚼筋機能検査を行ったところ、精神疾患に随伴すると考えられる低活性が前頭皮質に確認された。この結果は、口腔感覚異常を自覚する精神疾患患者における咀嚼の質の低下を反映すると考える。以上のことから、とくに本年度は健常者ならびに口腔感覚異常者を対象として、それぞれの咀嚼時前頭皮質の活性を明らかとした。
SGLT2阻害剤による急性心筋梗塞患者の予後改善効果の機序解明

来院時高血糖を来す急性心筋梗塞患者では糖尿病の有無にかかわらず予後不良であることが報告されている。その原因については不明な点が多いが、我々は来院時高血糖を来す急性心筋梗塞患者では微小循環障害の出現頻度が有意に多いことを示し、来院時高血糖を来す急性心筋梗塞患者の予後が不良である一因となる可能性を見出した。SGLT-2阻害剤は糖尿病治療に留まらず、心血管イベントを抑制する効果あると報告され、注目を集めている。そこで我々は、急性心筋梗塞患者にSGLT-2阻害剤を投与すると、心筋梗塞サイズならびに微小循環障害が抑制されると仮説を立て、以下の研究を立案した。心筋梗塞モデルマウスを作成し、1通常心筋梗塞モデルマウス群と、2高血糖心筋梗塞モデルマウス群における心筋梗塞サイズの比較ならびに微小循環障害の有無の比較を行う。さらにSGLT-2阻害剤を1ならびに2のモデルマウスに投与し、心筋梗塞サイズならびに微小循環障害の有無を評価し、SGLT-2阻害剤に心筋梗塞サイズならびに微小循環障害抑制効果があるかどうかを評価する。これらの基礎研究については現在進行中である。モデルマウスでSGLT-2阻害剤の効果が確認された後、急性心筋梗塞患者にSGLT-2阻害剤を投与し、その効果を確認するための臨床研究も立案している。現在院内の倫理委員会への提出を準備している段階である。また同時にヒトにおける急性心筋梗塞患者を対象とし、心臓MRI検査にて検出された心筋内出血と来院時血糖値との関連についても検討を行っている。心筋梗塞モデルマウスを作成するのが技術的に困難で、ほとんどのマウスが心筋梗塞発症後生存が困難であるため。前述したとおり、心筋梗塞モデルマウスの作成が技術的に困難であり、ヒトを対象とした臨床研究を中心に進めていく。急性心筋梗塞患者と心筋内出血との関連を心臓MRI検査を用い検討し、さらにSGLT2阻害薬が心筋梗塞サイズおよび微小循環障害を抑制する効果があることを検討する。心筋梗塞モデルマウスを作製し、1)通常心筋梗塞モデルマウス群と、2)高血糖心筋梗塞モデルマウス群における心筋梗塞サイズの比較ならびに微小循環障害の有無の比較を行っている。心筋梗塞モデルマウスを作製するのが技術的に困難であり、ほとんどのマウスが心筋梗塞発症後生存が困難であるため。引き続き心筋梗塞モデルマウスを作製し、SGLT2阻害剤が梗塞サイズを縮小させること、ならびに微小循環障害を抑制することを基礎実験レベルで確認する。またヒトにおいて急性心筋梗塞患者ではSGLT2阻害剤が微小循環障害を抑制することを心臓MRI検査を用いて確認する。引き続きマウスを用いた基礎研究を継続し、同時に臨床研究も開始する。得られた研究成果を国内外を問わず広く学会で発表するとともに論文作成を行う。今年度は基礎実験での研究成果が上がらず、研究成果の発表や論文作成ができなかったが、次年度は臨床研究を中心に行い、得られた研究成果を国内外を問わず広く学会で発表するとともに論文作成を行う。
新たな筋伸張指標を用いた最適なストレッチング法の開発

本研究の目的は、超音波のせん断波エラストグラフィー機能を用いて、個別の筋の伸張量の評価を行うことで、ストレッチングの効果を検討することである。本年度は下記の内容に関して研究を行い、いくつかの成果を得た。1.高齢者と若年者を対象に腓腹筋に対し5分間のスタティックストレッチングを行った。その結果、腓腹筋の弾性率は両群共に低下し、高齢者と若年者で効果の違いはなかった。2.小胸筋の効果的なストレッチング肢位を検討した結果、肩関節水平外転が最も効果的なストレッチング方法であることが明らかとなった。3.棘下筋のストレッチングとしてクロスボディ(肩関節水平内転)ストレッチングを行い、肩甲骨の固定の有無を比較した。その結果、肩甲骨を固定してクロスボディストレッチングを行ったときのみ棘下筋の弾性率が低下し、ストレッチング時の肩甲骨の固定の重要性が明らかとなった。4.小胸筋のストレッチングが肩関節挙上時の肩甲骨の動きに与える影響を検討した。その結果、小胸筋のストレッチングを行うことで肩関節挙上時の肩甲骨の後傾角度と外旋角度を増加できることが明らかとなった。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、超音波のせん断波エラストグラフィー機能を用いて、個別の筋の伸張量の評価を行うことで、最適なストレッチング方法を検討することである。本年度は、下記の内容に関して研究を行い、いくつかの成果を得た。1.せん断波エラストグラフィーで測定した個々の筋の筋硬度と一般的に筋腱複合体の柔軟性評価として用いられている受動トルクの相関関係が高いことを示し、筋硬度が筋の柔軟性評価として利用できることを明らかとした。さらに受動トルクの評価では各関節に関わる筋、腱、関節包などすべてのものをまとめてしか評価できないが、せん断波エラストグラフィーでは、個別の筋の柔軟性を評価できるため、ストレッチングの効果判定に適していることが明らかになった。2.大腿筋膜張筋のストレッチング方法に関して、膝関節を90度以上屈曲位で股関節を内転伸展方向にストレッチングする方が膝関節を伸展位でストレッチするよりも効果的であることが明らかとなった。3.ハムストリングスを構成する大腿二頭筋、半膜様筋、半腱様筋の筋硬度には違いがあり、半膜様筋が3筋の中で最も筋硬度が高いことが明らかとなった。さらに、ハムストリングスのストレッチング効果にも違いがあり、ストレッチングによる即時的な柔軟性の向上効果は半膜様筋において最も大きいことが明らかとなった。4.棘上筋、棘下筋、小胸筋において効果的なストレッチング肢位、ストレッチング時間を検討した。せん断波エラストグラフィーによりストレッチング効果が明確になることを示し、ハムストリングス、大腿筋膜張筋の効果的なストレッチング方法に関して明らかにした。1.超音波エラストグラフィを使用してハムストリングスに対する4週間のストレッチ介入の効果を調べた。対象は健常男性30名とし、静的ストレッチ群とコントロール群にわけ、ハムストリングスを構成する各筋の弾性率を介入前後に測定した。半腱様筋、半膜様筋、大腿二頭筋の全ての筋で、介入による有意な弾性率の低下が見られたが、変化率は半膜様筋で最も大きかった。2.ハムストリングスを他動的に伸張した時に、ハムストリングスを構成する各筋にかかる張力と骨盤肢位の影響を調べた。対象者は、背臥位にて大腿骨を体幹に対して70°屈曲、膝関節は30°屈曲位とし、この肢位で骨盤を前傾、後傾、中間位で他動的に保持し、半腱様筋、半膜様筋、大腿二頭筋の各筋の弾性率を評価した。弾性率は半膜様筋で他の筋と比較して有意に高く、骨盤前傾では後傾と比べて全ての筋で有意に高かった。3.野球選手24名を対象に、modified cross-body stretch (MCS)とmodified sleeper stretch (MSS)の効果を比較した。対象者はMCS群とMSS群のいずれかに群分けし、4週間のストレッチ介入前後に関節可動域と肩関節後方の筋群の弾性率を評価した。介入後には両群で肩関節内旋と水平内転の可動域は増加したのに加え、MCS群では小円筋の、MSS群では棘下筋の弾性率が低下した。健常者のハムストリングスと野球選手の肩後方筋群を対象に4週間のストレッチングの介入を行い、その効果を明らかにすることができた。

3.棘下筋のストレッチングとしてクロスボディ(肩関節水平内転)ストレッチングを行い、肩甲骨の固定の有無を比較した。その結果、肩甲骨を固定してクロスボディストレッチングを行ったときのみ棘下筋の弾性率が低下し、ストレッチング時の肩甲骨の固定の重要性が明らかとなった。4.小胸筋のストレッチングが肩関節挙上時の肩甲骨の動きに与える影響を検討した。その結果、小胸筋のストレッチングを行うことで肩関節挙上時の肩甲骨の後傾角度と外旋角度を増加できることが明らかとなった。小胸筋、棘下筋、肩甲下筋、棘上筋等の効果的なストレッチング方法を明らかにすると共にハムストリングスと下腿三頭筋の長期介入効果を検討する。さらに物理療法との併用効果に関しても検討する。今後、肩関節周囲筋の効果的なストレッチング方法やストレッチングによるパフォーマンスの変化を検討する予定である。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
軽度認知障害高齢者における口腔周囲筋訓練を用いた新たな認知症予防法の確立

軽度認知障害(mild cognitive impairment: MCI)高齢者を対象に、口腔周囲筋訓練による口腔機能の回復が、認知機能や認知症の発症にどのような影響を与えるのかを明らかにし、認知症の発症を予防するための口腔に着目したアプローチ方法を検討することが目的である。当初計画していた対象患者を「当科外来通院中の65歳MCI患者」から、「当院精神科神経科物忘れ外来患者において同意を得られた患者」に変更を加えた。歯科外来でMCI患者を調査して参加させるよりも、すでにMCI患者と診断された患者を対象にすることによって研究の進行速度を上げることが出来ると考えたからである。口腔機能訓練の方法については、様々な訓練器具や訓練方法を調べている。特に舌圧に注目して、当初の計画とくらべ、より簡単に継続できるものを検討中である。研究機関は研究開始時、2か月後、3か月後、6か月後、12か月後、18か月後、24か月としていたが、対象患者をしっかりとしたフォローが可能であると思われる研究開始時、2か月後、3か月後までの短期間の研究へと改善しつつある。2018年6月日本老年歯科医学会第29回学術大会へ参加し、「静脈内鎮静法で対応した脳梗塞後認知機能の低下を呈する2症例」という演題でポスター発表を行い、同様な症例を経験した歯科医師と意見を交換することができた。また認知症患者に対する治療法など新しい知見を得、本研究を遂行する上で大きなヒントを得ることが出来た。当初の計画に対して改善を加えている。口腔機能訓練について、効果的で簡単にできる方法を模索中である。口腔機能訓練群と非訓練群に分けることで対象患者に不利益が出る可能性を考慮したり、口腔機能検査に加えて運動機能検査も取り入れることを検討しており、研究結果の解析に、より拡がりを持たせられるような工夫を行っている。対象患者を当院精神科神経科物忘れ外来患者に変更したことにより、精神科神経科との連携協力依頼が必須となる。本研究により多くの患者が参加できるような導線を作ることが最も重要なポイントであると考える。口腔機能訓練による口腔機能の回復と認知機能の関係をより分かりやすい視点でとらえることが出来るようなロードマップ作成を目指す。論文投稿の諸費用として使用予定である。