hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨特異的機能性タンパク質の３次元チタンファイバー焼結体への固定化による顎骨再建

本研究では,まず,基礎実験として,水晶発振子マイクロバランス法によるタンパク質とチタンとの吸着挙動の解析およびフィブロネクチン固定化チタン上での骨芽細胞様細胞の付着,増殖について検討した.次に,3次元チタンファイバー焼結体および3次元チタンワイヤー)にトレシルクロリド法を用いて,コラーゲンまたはフィブロネクチンを固定化し,動物埋入実験により骨形成に与える影響について調べた.その結果,タンパク質固定化3次元チタンファイバー焼結体および3次元チタンワイヤーの顎骨再建材料としての有用性が示唆された.本研究では,まず,基礎実験として,水晶発振子マイクロバランス法によるタンパク質とチタンとの吸着挙動の解析およびフィブロネクチン固定化チタン上での骨芽細胞様細胞の付着,増殖について検討した.次に,3次元チタンファイバー焼結体および3次元チタンワイヤー)にトレシルクロリド法を用いて,コラーゲンまたはフィブロネクチンを固定化し,動物埋入実験により骨形成に与える影響について調べた.その結果,タンパク質固定化3次元チタンファイバー焼結体および3次元チタンワイヤーの顎骨再建材料としての有用性が示唆された.良好な機械的強度と形状保持性,成形性を有する3次元チタンファイバー焼結体への骨特異的な機能性タンパク質の固定化を試みた.固定化にはトレシルクロリド法を用いた.ファイバー径50μm,気孔率87%のディスク状3次元チタンファイバー焼結体にトレシルクロリドを塗布し,37°Cで2日間反応させた,水洗乾燥後,フィブロネクチン水溶液にトレシル化チタンファイバーを浸漬し,37°Cで1日間反応させた.反応後,ラマン分光分析にてフィブロネクチン固定化の様相について検討したところ,タンパク質に特徴的なアミド基のピークが観測され,フィブロネクチンが固定化されたことが判明した.また,機能性タンパク質とチタンとの反応を調べる基礎的な実験として,水晶発振子マイクロバランス(QCM)法による解析を行った.27MHz QCMを用いて,機能性タンパク質であるフィブロネクチンとコラーゲンおよびアルブミンのチタンに対する吸着挙動の解析を行った.その結果,コラーゲンが最も吸着量が多く,次にフィブロネクチン,アルブミンの順となった.さらに,トレシル化チタンとフィブロネクチンとの反応を解析したところ,初期の吸着量は少ないものも,機能性タンパク質とのカップリング反応の進行に伴ってフィブロネクチンの吸着量,すなわちチタンに固定化されるフィブロネクチン量が時間と共に増加することが分かった.タンパク質固定化の生物学的な効果を検討するために,フィブロネクチン固定化チタン上での骨芽細胞様細胞の付着,増殖について検討した.その結果,フィブロネクチンの固定化は細胞の伸展状態の制御に影響することが判明した.多孔性3次元チタンファイバー構造体として,新たにチタンワイヤー(ファイバー系85ミクロン,気孔率87%)を使用した.チタンワイヤーは1本のチタンファイバーを折り曲げて3次元構造体を作製したものである.焼結操作を行わないため機械的強度が以前報告した3次元チタンファイバー焼結体よりも劣るが,成形性には優れている.シリンダー状に成形したチタンワイヤー(直径3.5mm,長さ7.0mm)にトレシルクロリド法を用いて,I型コラーゲンまたはフィブロネクチンを固定化した.固定化の確認はX線光電子分光法にて行った.動物実験として,日本白色ウサギを用いた.大腿骨関節顆内側部に骨欠損を形成し,コラーゲン固定化3次元チタンワイヤー,フィブロネクチン固定化3次元チタンワイヤーを埋入した.対照として無処理3次元チタンワイヤーを用いた.埋入12週後に試料を摘出し,ホルマリン固定,アルコール系列による脱水を行い,メチルメタクリレート樹脂で包埋した.その後,非脱灰薄切研磨標本を作製し,メチレンブルー・塩基性フクシンで重染色して,新生骨の形成状態を光学顕微鏡にて病理組織学的に観察した.さらに,画像解析ソフトを用いてチタンワイヤー内部に形成された新生骨量を定量的に評価した.その結果,コラーゲンおよびフィブロネクチンの固定化によって骨形成は促進された.特に,皮質骨側に顕著に骨形成の促進が認められた.定量的評価の結果,チタンワイヤー内部の新生骨形成量は無処理チタンワイヤーの約2倍程度向上した.コラーゲンやフィブロネクチンは細胞接着タンパク質として知られている.固定化されたコラーゲンやフィブロネクチンが骨芽細胞の遊走性,接着性を高めたためと推察される.以上の結果から,コラーゲンやフィブロネクチンの固定化が骨形成を促進することが明瞭になり,3次元チタンワイヤーは顎骨再建材料として有用である事が期待される.コラーゲンまたはフィブロネクチン固定化3次元チタンファイバー焼結体の新生骨形成能についてラット頭蓋骨骨膜挙上モデルを使用して評価した.3次元チタンファイバー焼結体は,良好な機械的強度と形状保持性,成形性を有している.このチタンファイバー焼結体にトレシルクロリド法を用いて,コラーゲンまたはフィブロネクチンを固定化した.固定化の確認はラマン分光分析にて行った.動物実験には,ラットを用いた.全身麻酔下でSD系ラットの頭頂部を切開し,骨膜を挙上後,骨膜と頭蓋骨の間に各試料を埋入した.試料摘出1週間前にカルセインを皮下投与し,新生骨の蛍光ラベリングを行った.術後4週および8週で試料を摘出し,ホルマリン固定,エタノール系列による脱水後,メチルメタクリレート樹脂にて包埋した.その後,非脱灰薄切研磨標本を作製し,共焦点レーザー顕微鏡によるカルセインラベリング長の測定を行った.

さらに,メチレンブルー・塩基性フクシン重染色を行って,新生骨の形成状態を病理組織学的に観察した.その結果,コラーゲン固定化チタンファイバー,フィブロネクチン固定化チタンファイバー,どちらもファイバー内部および周囲には線維性結合組織および血管の新生は見られたが,新生骨の形成は確認されなかった.これは,今回用いた動物モデルが骨治癒過程を伴わないモデルであったためと思われる.3次元チタンファイバーへの機能性タンパク質の固定化は可能であることが判明した.また,QCM法による解析によって,トレシルクロリド法での機能性ンタンパク質のチタンへの固定化メカニズムが推定できた.25年度が最終年度であるため、記入しない。ウサギの下顎骨埋入実験を予定していたが,実験期間が当初の計画より長くかかる事が判明し,まずより短い期間で材料評価が可能なラット頭蓋骨骨膜挙上モデルを使用する埋入実験に変更した.当初予想した新生骨形成が確認されず,新たな表面処理および動物モデルの構築が必要となった.BMPやフィブロネクチンなどの機能性タンパク質を固定化したチタンファイバーをウサギの下顎欠損部に埋入して,ファイバー内部や周囲での骨形成状態について,病理組織学的に検討する.当初はALP,オステオポンチンなどの機能性タンパク質の効果についての検討も予定していたが,機能性タンパク質がかなり高価であり,実用化を考慮して,より経済的で生物学的効果の期待できるフィブロネクチンやコラーゲンなどの機能性タンパク質を中心に実験を進めていく.25年度が最終年度であるため、記入しない。チタンファイバーにアパタイト薄膜コーティングとフィブロネクチン,コラーゲン固定を組み合わせた処理を施し,前年度と同様にラット頭蓋骨骨膜挙上モデルを使用して新生骨形成について検討する.さらに,骨治癒過程を伴うモデルでの動物実験による評価を行う.ウサギ大腿骨関節顆部(海綿骨部)に骨欠損を作製し,フィブロネクチン固定化チタンファイバー,コラーゲン固定化チタンファイバーを埋入し,タンパク質固定化が骨治癒促進に与える効果についてチタンファイバー内部や周囲での新生骨形成状態の観察から評価する.以上の結果から,タンパク質固定化3次元チタンファイバー焼結体の顎骨再建材料としての有用性について検討する.
内皮細胞における内皮間葉分化転換のメカニズムの解明

生体内において血管内皮細胞が内皮間葉分化転換(EndMT)により間葉系の細胞になることで心疾患やがんの悪性化に関わることが示されている。本研究においてはEndMTがどのような分子機構でこの現象を引き起こしているかを検討した。成果としては、内皮細胞MS-1においてEndMTを誘導する代表的な分子であるTGF-βによりMRTF-Aという転写因子の発現および核内への移行が可能になることにより間葉系の代表的な遺伝子smooth muscle alpha-actinの発現が誘導され、EndMTが引き起こされるというメカニズムを確立することができた。平成24年度は内皮間葉分化転換を起こしやすい内皮細胞を用いて内皮細胞の間葉分化転換のマーカーとなりうるSmooth Muscle Alpha Actin (SMA)やSmooth muscle protein 22-alphaの発現を協調的に亢進させる炎症性サイトカインおよび抑制的に働く細胞増殖因子(FGFs)を同定した。前者については中和抗体および下流シグナル因子の阻害剤を用いてSMAの発現を抑制できるかを検討し、後者については下流のシグナル因子の阻害剤を用いてSMAの発現を亢進させることができるかについて検討を行ってきた。TGF-βの効果およびFGFの効果を解析するため、それぞれを添加した細胞および両者を添加した細胞から抽出したRNAを元にcDNAマイクロアレイを行った。この解析からFGFの下流で働く転写因子の候補を絞り込み、解析を進め、このうち一つの転写因子の作用を抑制するとSMAの発現が亢進することを見出した。現在はSMAの発現誘導・抑制メカニズムについてこの転写因子と作用DNA領域について詳細な解析を進めている。一方、マウスを用いた動物実験では内皮間葉分化転換をによって腫瘍関連線維芽細胞になった細胞をトレースできるVE-cadherin-Creマウスの系を使用してTGF-βを高発現させた細胞株の移植やTGF-βの阻害剤およびFGF下流に位置する因子の阻害剤を用いた実験を行い、腫瘍関連線維芽細胞の生成度を比較して内皮間葉分化転換への効果を検討した。現在、論文投稿へ向けた準備を進めており翌年度上半期(平成25年度上半期)での投稿を予定している。内皮細胞の間葉分化転換効率を規定している因子については様々な内皮細胞を用いた解析によって同定を試みる予定であったが、学会発表できるほどの十分な解析ができなかった。これについては今後も引き続き解析を進めていく予定である。平成23年度はin vitro解析としてはマウス膵臓由来の不死化した血管内皮細胞を用いてTGF-β2が誘導する内皮間葉分化転換を引き起こすメカニズムの一つとして、間葉系マーカーとしてSMAの発現制御に注目して解析を進めた。我々はこの細胞がTGF-β2下流の主要経路であるSmad経路を介して、そのさらに下流でRhoシグナルと転写因子MRTF-Aの発現誘導および核内移行(核内蓄積)による活性化という2つの経路による協調的な作用によりSMAを含む間葉系マーカーの発現を亢進させることを見出した。またグアニンヌクレオチド交換因子の一つであるArhgef5がTGF-β2によりSmad経路を介して発現誘導され,上記のRhoシグナルの活性化に寄与していることを見出して論文に発表した。さらにこの細胞においてTGF-β2によるSMAなどの間葉系マーカーの発現誘導がTGF-β2以外のサイトカインA(仮称、未発表)によってさらに亢進することを見出した(未発表)。この発見に基づいて現在マイクロアレイを行っており、TGF-β2およびサイトカインA(仮称)の標的遺伝子、下流遺伝子を年度末から解析中である。Tie2-Creマウスを用いたin vivoにおける内皮間葉分化転換の解析においてはTGF-βRIの阻害剤で内皮間葉分化転換を阻害してTGF-βがEndMTの主要な要因になっていることが示されるか検討を行った。この系では他のシグナルが内皮間葉分化転換に関与している可能性も考えられるため、他の阻害剤との併用効果の検討に入った。また、TGF-βシグナルを阻害するためにTGF-βの中和抗体を発現する株を移植して内皮間葉分化転換が阻害されるかを検討するための準備に取りかかった。これまでのところ、当初の研究計画からすると少し方向転換している点もあるが、「内皮間葉分化転換のメカニズムの解明」という点においては全くぶれておらず、着実に研究が進展していると言える。具体的には腫瘍血皮細胞や他の初代内皮細胞を用いて内皮間葉分化転換の効率を規定する内因性因子の同定を目指す点については現在解析中でまだ同定には至っていないが、マイクロアレイのデータを照らし合わせることで平成24年度初期の時点で可能になると思われる。またマウスを用いた内皮間葉分化転換の阻害方法については動物実験で時間がかかることが初めから想定されており24年度まで継続の予定であったし、現在複数のアプローチを講じていることで解決へ向けて前進していると言える。

一方で、これまで当初の研究計画では想定していなかったSMAの発現制御機構を解明して論文発表に至ったことから研究の全体の進捗状況としては順調に進んでいると言える。引き続き腫瘍血管内皮細胞や他の初代内皮細胞を用いてマイクロアレイを行い、内皮間葉分化転換の効率を規定する内因性因子の同定を目指す。平成24年度初期にこれを同定した後、これらの遺伝子の機能解析を行う。具体的には遺伝子を高発現させた細胞株、発現を抑制した株(gain/loss-of-function)を用いて内皮間葉分化転換の効率をin vitroおよびマウスモデルで検討し、同定したものが真に内皮間葉分化転換の規定因子であることを実証する。また、引き続きマウスを用いた内皮間葉分化転換の阻害方法の検討も行っていく。Tie2-Creマウスの解析では当初血管内皮特異的な発現をねらったものだが、Tie-2が血管内皮以外のマクロファージなどに発現していることが知られているため、内皮間葉分化転換によって生成されたCAFがmacrophage由来ではないことを示す解析も当初の研究計画には盛り込まれていなかったが、必要であるので行っていく。平成24年度は腫瘍血管内皮細胞や他の初代内皮細胞を用いてマイクロアレイを行って、すでに行っているマイクロアレイのデータとの比較を行った方がよいと考えられるので、これらに研究費を使用する。また、本年度に比重が増すと思われる動物実験で使用するマウスの購入に使用する。ここまでの実験結果が十分に実証された場合には年度後期に複数の学会発表を予定している。
高分子形燃料電池内水輸送現象の階層型連成シミュレーションモデルの構築と検証

高分子形燃料電池(PEFC)の物質輸送現象の階層型連星シミュレーションモデルの構築として,3つの階層の数理モデルの開発検証について以下の課題研究を行った.課題1:PEFCの耐久性にかかわる課題として、昨年度まで対象としたアノード側の局所的水素欠乏による起電力不均一を生じる機構に加えて、カソード側のフラディッグ・ドライアウトを支配する水排出機構についてのマクロスケール(連続体近似モデル)連成シミュレーションを用いた解析基礎検証を進めた。また、新たな取り組みとしてPEFCセルの流路を模擬するようなミクロチャンネル流動場についての解析的検討を行い、微小流路の速度分布と圧力損失の理論解や透過壁効果の算出法のソフトウェア実用化のための実装を行った。課題2:気液流動界面の数値解析に関して、フェーズフィールモデルの数値的安定性についての数値検証により、実証解析に適用しうる高精度かつ安定な気液界面計算モデルを構築した。また、昨年成果による統一的界面モデルの理論に基づく新たな検証対象として、熱輸送と気液界面の連成シミュレーションモデルを適用した蒸発・凝縮を伴う熱伝達予測を試み、非定常な気液流動界面の高精度かつ安定な計算手法確立した。課題3:分子動力学解析に関して、微小液滴の蒸発過程の詳細シミュレーションにより、気・液・固3相界面の物理モデルに対して、蒸発凝縮を伴う水輸送モデル構築に向けて固体界面の濡れ性や壁粗さの影響についても検討を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。課題1:高分子形燃料電池(PEFC)の耐久性能に関わる重要な課題としてカーボン溶出による触媒劣化が挙げられる.これはアノード側の局所的水素欠乏による起電力不均一が要因と考えられており*1,その抑制にはセパレータおよび多孔質内の非定常・不均一な流動・拡散の予測制御が不可欠である.これをマクロスケール(連続体近似モデル)連成シミュレーションの代表的対象として取り上げてセルレベルおよびスタックレベルでの電池性能予測の実用性検証を行う.今年度は1-1)燃料電池シミュレータの高精度・大規模化,1-2)液水・ガス輸送の連成シミュレーションモデル,1-3)ナノ・マイクロ構造を反映する物性モデル,についてシミュレーションプログラムの構築と基礎的検証を行った.課題2:多孔質内の気液流動モデルとして,2-1)LBMによる気液流直接シミュレーションの理論式検討と数値計算誤差評価,および,2-2)気液流動モデルの燃料電池シミュレータへの導入のための基礎的検討を行った.課題3:気液界面を伴う分子動力学計算における熱力学的圧力の近似計算方法の導出とその数値検証を行い,非平衡界面の物質flux定量評価が可能な計算法を確立した.実施計画課題の概ね90%を達成し,特に各課題における計算プログラム構築を完了して,最終目標を達成するための基礎を確立した高分子形燃料電池(PEFC)の物質輸送現象の階層型連星シミュレーションモデルの構築として,3つの階層の数理モデルの開発検証について以下の課題研究を行った.課題1:PEFCの耐久性にかかわる重要な課題として触媒層担持体であるカーボン溶出による触媒劣化について,初年度研究においてアノード側の局所的水素欠乏による起電力不均一が要因であることが示され,その抑制にはセパレータおよび多孔質内の非定常・不均一な流動拡散の予測制御が不可欠であると指摘された.今年度は引き続き,これをマクロスケール(連続体近似モデル)連成シミュレーションの代表的対象として取り上げてセルレベルおよびスタックレベルでの電池性能予測の実用化を図った.特に,非定常・非均一な流動条件における3次元的なセル特性予測を対象としてプログラム構築と検証研究を進めた.課題2:気液流動界面および流動場の数値解析に関して,格子ボルツマン法(LBM)における数値安定性についての数学的基盤を確立した.また,新たに熱力学的局所平衡(連続体近似)に基づく界面数理モデルとして従来研究での2つのアプローチ(レベルセット法,フェーズフィールド法)を融合した統一的モデルを提案して,その基礎的検証を行った.これによって,気液界面現象において分子動力学と連続体近似を接続する階層的シミュレーションモデルの基盤を確立した.課題3:分子動力学解析に関して,昨年度開発された熱力学的圧力の近似計算方法を水分子の分子動力学計算モデルに適用し,定量的検証を行った.これによって,PEFCの触媒性能において重要なナノスケールでの液水/蒸気界面の熱力学的物性予測の手段を確立した.実施計画課題の概ね90%を達成し,特に階層的連成シミュレーションのための数理モデルの研究に進捗を得て,最終目標を達成するする基礎を確立した.高分子形燃料電池(PEFC)の物質輸送現象の階層型連星シミュレーションモデルの構築として,3つの階層の数理モデルの開発検証について以下の課題研究を行った.課題1:PEFCの耐久性にかかわる課題として、昨年度まで対象としたアノード側の局所的水素欠乏による起電力不均一を生じる機構に加えて、カソード側のフラディッグ・ドライアウトを支配する水排出機構についてのマクロスケール(連続体近似モデル)連成シミュレーションを用いた解析基礎検証を進めた。また、新たな取り組みとしてPEFCセルの流路を模擬するようなミクロチャンネル流動場についての解析的検討を行い、微小流路の速度分布と圧力損失の理論解や透過壁効果の算出法に新たな知見を得た。

また、昨年成果による統一的界面モデルの理論に基づく新たな検証対象として、熱輸送と気液界面の連成シミュレーションモデルを適用した蒸発・凝縮を伴う熱伝達予測を試み、非定常な気液流動界面の高精度かつ安定な計算手法確立の基礎を得た。課題3:分子動力学解析に関して、微小液滴の蒸発過程の詳細シミュレーションにより、気・液・固3相界面の物理モデルに対して、蒸発凝縮を伴う水輸送モデル構築への新たな基礎的知見を加えた。また、固体界面の濡れ性や壁粗さの影響についても検討を加えた。実施計画課題の概ね90%程度を達成し、特に各階層での物理モデル、数値手法の信頼性、応用性を高める知見、改良を得て、最終目標を達成への方針を定めることができた高分子形燃料電池(PEFC)の物質輸送現象の階層型連星シミュレーションモデルの構築として,3つの階層の数理モデルの開発検証について以下の課題研究を行った.課題1:PEFCの耐久性にかかわる課題として、昨年度まで対象としたアノード側の局所的水素欠乏による起電力不均一を生じる機構に加えて、カソード側のフラディッグ・ドライアウトを支配する水排出機構についてのマクロスケール(連続体近似モデル)連成シミュレーションを用いた解析基礎検証を進めた。また、新たな取り組みとしてPEFCセルの流路を模擬するようなミクロチャンネル流動場についての解析的検討を行い、微小流路の速度分布と圧力損失の理論解や透過壁効果の算出法のソフトウェア実用化のための実装を行った。課題2:気液流動界面の数値解析に関して、フェーズフィールモデルの数値的安定性についての数値検証により、実証解析に適用しうる高精度かつ安定な気液界面計算モデルを構築した。また、昨年成果による統一的界面モデルの理論に基づく新たな検証対象として、熱輸送と気液界面の連成シミュレーションモデルを適用した蒸発・凝縮を伴う熱伝達予測を試み、非定常な気液流動界面の高精度かつ安定な計算手法確立した。課題3:分子動力学解析に関して、微小液滴の蒸発過程の詳細シミュレーションにより、気・液・固3相界面の物理モデルに対して、蒸発凝縮を伴う水輸送モデル構築に向けて固体界面の濡れ性や壁粗さの影響についても検討を行った。当初目標に沿って以下の進展を図る.展開I:車載燃料電池では高いエネルギー密度に対して、出力低下・触媒劣化を防ぐため作動温度と均一性には厳しい制約がある。特に起動・停止の過渡応答時の熱設計と電池性能の温度依存性の解析予測は、燃料電池の普及実用化に際して非常に重要な課題となる。そこで、各要素シミュレーションに対して熱解析・温度依存モデルを連成して、要素およびシステムの熱設計への知見取得を目指す。展開II:実機設計への適用を視野に、複雑形状の再現や非線形物理モデルの解析には大規模計算が不可欠である。そこで、「京」級HPCIの新たな技術成果を導入して各要素シミュレーションの並列高効率化を図る。連続体流れモデルでは10億要素規模のセル・スタック高解像解析、分子動力学モデルでは1000万サイト規模解析による流体物性の定量予測の実現を目指す。
触覚提示・画像誘導機能を持つ内視鏡型手術ロボットの開発

本研究では、内視鏡先端部を首を振ることのできる眼(レンズ)の付いた頭部とし、この頭部の左右から対象物を力強くつかみ、持ち上げる腕に相当するアーム型鉗子を装備し、開腹下手術と変わらない自由度の外科的作業を行える装置ならびに触覚提示および画像誘導機能の開発を行なった。また完成したシステムの機能評価試験として、タイにおいてSoft Cadaverを用いた試験を行なうとともに、日本・タイ間で本システムを用いた遠隔手術の実験も実施することができた。1.内視鏡ロボット用アーム部分試作今までのロボット用アーム部分を試作した結果から得られた改良事項により、本プロジェクトに適した、各部品の構造、サイズ、アームの取り付け位置・方向、強度などを考慮したロボットアームをCADシステムにより設計し、製作に先立ってシミュレーションにより動作検証を行ってから実際の部品作製を行った。本年度では、この試作したロボットアームを利用し、アーム稼働範囲、内視鏡自体の動作を検証し、作業内容を拘束することのないようなアーム取り付け位置を決定し、本年度の設備備品に含まれる内視鏡スコープの外側部を加工して、ロボット本体部分の製作を行った。その後、本年度の設備備品である麻酔器等を設備した動物実験での内視鏡ロボット用アームの動作テストを繰り返し行い、操作性、精度、強度等の検討して改良を行った。特に左右アームの三次元的な稼働範囲位置により変化するアーム先端部鉗子の発生トルクを調べ、目的とする外科手術における作業内容が可能であるかを検討する。2.内視鏡ロボット手術支援のためのData Fusionシステム用画像誘導システムの開発本年度は、現有設備である三次元運動計測システム、本年度の設備備品に含まれる超小型磁気センサー(microBird)、およびパーソナルワークステーションを利用し、Data Fusionシステム部の試作を行った。この際、ファントム実験、摘出臓器を用いた実験により、内視鏡画像上で、肉眼では見ることのできない内部構造の情報を重畳表示する(Data Fusion)機能を決定した。そしてこの段階で、消化器内視鏡手術に適した画像誘導システムの表示方法の検討を行った。特にこの過程で、表示だけでなく、体内で柔軟に形状を変化させる内視鏡先端部の精度良い位置と方向を決定する手法を用い、体外に位置するロボット基部の絶対位置を三次元運動計測システムによって計測することにより画像誘導精度の向上を図った。・ロボット本体の試作昨年度までに開発した内視鏡ロボット本体の改良の一つとして、マニピュレータの可動性の向上を図った。特にマニピュレータを駆動させるためのワイヤについて、マニピュレータ先端部が屈曲した場合でもワイヤの構造が適正な位置を保持できるように、パーツの設計を行ってマニピュレータに実装し、動物実験においても、良好な結果を得ることができた。・内視鏡ロボット手術支援のためのData Fusion用ナビゲーション方法の確立前年度に製作したData Fusionシステムを内視鏡ロボットに搭載し、腹腔内でのロボットのオリエンテーションを把握しやすくするための腹腔内の内部構造を内視鏡画像上に重畳表示させる機能を付加した。本機能の評価はファントム実験の後、ブタを用いた動物実験において実施した。実験の結果、姿勢変化が大きい手術手技においても、容易に腹腔内でのロボットの位置と姿勢を把握する事ができた。今後さらに内視鏡画像への情報の重畳法を改良し、より認識しやすい表示法に改良していくつもりである。・内視鏡ロボット手術のための触覚提示機能の開発内視鏡ロボット手術において、より安全な手術手技を実施するための機能として、先端部に圧センサを配置する事なく術野内の周辺組織の質量、粘性、弾性係数をマスタ側で提示するための基礎実験を行った。マニピュレータ先端部が周辺組織に接触した時にマニピュレータを駆動するワイヤの張力が変化することに着目し、その変化とマニピュレータ先端部にかかる力との相関について検討を行った。これまでの基礎実験の結果から、ワイヤの張力変化からマニピュレータ先端部にかかる力を推定することが可能なことが分かった。次年度は本結果を基に、内視鏡ロボットによる手術手技に適したマスタ側でのフォースフィードバック機構の設計と製作を行い、臨床的に有用な触覚提示を行えるか否かの評価を行う。昨年度までに行ってきたData Fusion画像誘導システムとhaptic feedbackシステムを、ロボットアームを装備した内視鏡本体に融合し、相互的な動作の干渉、各機能のテストをファントム実験、摘出臓器実験によって行い、Data Fusion機能を持つhaptic feedback付のロボットシステムとした。このシステムにより、ブタを用いた動物実験において、内視鏡ロボット自体の操作性、また左右のアームの動作特性、それぞれのアームの可動範囲などの検討を行った。このhaptic feedbackを行う情報源として左右それぞれ3本のロボットアームを駆動するワイヤの張力の変化を利用する手法を開発した。画像誘導システムのためのData Fusion機能については、本年度導入を行った超音波断層装置をシステムに組み込み、術野周辺の状況を更新しながらのナビゲーションを可能とするようにした。この手法を用いることで、内視鏡ロボットが消化

管内で作業を行う際に、内視鏡ロボットの状況と周辺の軟部組織の状況をup dateしながら画像誘導するための手法と必要な周辺ソフトウエアの開発を行った。また必要に応じて生理食塩水を注入して計測するためのprocedureも決定し、結果として手技の進行に応じて変化する術野の状況をリアルタイムでナビゲーションに反映させることが可能になった。ブタを用いた動物実験において、胃内、十二指腸内に部位を特定したEMR(内視鏡的粘膜切除術)を繰り返し、ロボットアームの特性、haptic feedbackの特性、さらに画像誘導装置の性能評価を行い、基礎的なデータの収集に勤めた。またステレオCCDカメラアッセンブリ周辺部位、およびロボットアーム自身の小型化を努力し、結果的に先行システム先端部の体積比として、ほぼ80%のサイズの内視鏡ロボットを構築した。今後、システムの安定性、体内での内視鏡ロボット全体の安全性を検討してから臨床試験に進みたいと考えている。Data Fusion磯能を持つHaptic feedback付き内視鏡ロホット全体の安全性のテスト・確認をフタを用いた動物実験により実施した。またこの過程でロボット操作首(術者)の訓練もあわせて実施した。手術作業としては胃内部での粘膜剥離を作業、胃壁を出ての肝臓、胆嚢、腎臓、子宮へのアプローチを試みた。この1年の間に内視鏡ロボットに適した手術法を安全に実行するための鉗子先端部の爪の形状把持部合の形状の改良を実施し、さらに内視鏡ロボット外形の細部にも注意し、できるだけ消化管内粘膜等の損傷を少なくする努力を行った.また動物実験により粘膜上の状況を認識しやすい触覚提示機能の設定、内視鏡ロボットに適したロボットの現在位置、進行方向の重畳表示法を開発した。また体内で展開した左石のロホットアーム(マニピュレータ)が何らかの原因で外部からの操作か不艮となった場合にワイヤの緊張を解除して経食道的に抜云できる安全機構を付加した。このようなロボットアームの動作不良は侵入経路である食道の形状の微妙な変化、胃内胃外を間わず手術部位の違いにより発生する状況も明らかとなってきた。このよりな状侃を克服し、本システムを臨床に用いるためのステップとして、人体の形態字的特徴に由来する体内作葉が可能なことを確認するため、ヒトの遺体を用いた動作機能検証の可否の検討を行った。このためタイ、チュラロンコン大学医学部の協カを得て、生体の臓器と同じ柔らかさと柔軟性を持つSoft cadaverを利用し、このための検証実験ができることをあきらかとした。またさらに本実験をタイ国内で実施することを利用し、本内視鏡ロポットシステムを遠隔操作できる、いわゆるTele-NOTESを実施できるかどうかの検討も行い,その実現可能性を得た。1)ロボットアーム先端部の形状と動作範囲の決定体内組織に細かな損傷を残さず、かつ適切な作業を迅速に行なえるようなロボット
インプラント治療に抗酸化治療の併用をめざした基礎的研究

これまで、生体材料表面に培養された細胞について、細胞内の活性酸素種(ROS)という観点から、その親和性を評価した研究は少ない。本研究では、チタンインプラントの親和性を、ROSから評価することを第一の目的とした。チタンは元々生体親和性の高い材料であることが知られているが、実際の骨-チタン接触率は、長期の治癒時間を待っても30-60%程度であることが報告されており、この生体の反応に幅があることについての要因を提示した研究は少ない。本研究ではまず、骨を形成する主要な細胞である骨芽細胞を用いて、これをチタン表面に培養し、培養初期の4時間後と24時間後において、細胞内ROSの定量と染色による画像評価を行った。その結果、生体親和性が高いはずのチタン表面に培養した細胞においても、ROSが発生することを示した。このことにより、チタン表面における細胞の挙動は、ROSの影響を受けることが示唆され、ROSの発生レベルによっては酸化ストレスにより細胞の活動が抑制されることも示唆された。次に、この細胞内に発生したROSによるDNAの酸化損傷レベルと、アポトーシスレベルの評価を行った。その結果、DNA損傷は、通常のポリスチレンプレートに培養した細胞のものと比べると、画像評価からは少なからず認められたが、アポトーシスはそれほど認められなかった。つまり、チタン上に培養した細胞内ROSのレベルは、DNAに酸化ストレスを与え、細胞の基本的な機能に対して抑制的な影響をおよぼす可能性があることが考えられるが、細胞死を誘導するほどのレベルではないということが推察された。申請者の過去の研究から、チタンの細胞親和性には、表面に自然付着した有機物(炭素化合物)が大きく影響していることが示されている。このことから、チタン上の炭素量と細胞内ROSの関連を検討したところ、炭素除去により、細胞内ROSが減少することが示された。通常のチタン上に培養された細胞の機能と、ROSに関連性があることが証明されたことから、チタン表面の処理によっては、細胞内ROSの発生を減少、もしくは適正化し、細胞機能の活性化を亢進させられる可能性を示すことができた。チタン表面は、有機物(炭素化合物)の自然付着を避けることができないことが報告されている。また前述のように、チタン表面の有機物が、骨芽細胞の活性を抑制することが、申請者らによりすでに証明されている。これらのことから今回、チタン表面の炭素量による細胞内ROSの発生を評価したところ、炭素を除去することにより、細胞内ROSの発生を抑制し、とくに細胞接着や細胞骨格形成の基本的な細胞機能を促進するということを示すことができた。このことはチタンの表面処理によって、チタン表面に抗酸化効果を付与できることを示している。つまり本研究においては、チタンの抗酸化効果を最適化するための表面処理方法を開発することをめざした、基礎的なデータを得ることができたと考えている。インプラント治療には必ず外科的処置を伴うため、インプラント周囲には炎症に起因した多くのROSが発生し、それが過剰になった場合は、細胞のアポトーシスや組織治癒の遅延を引き起こすことが知られている。そのような状況をシミュレートし、親和性の高いチタンと通常のチタンで、細胞内ROSの発生状況の違いを評価する。このシミュレートについては、すでに論文発表されている実験を踏襲するため、予備的な実験を必要とせず、実験の遂行に支障は少ないと考えられる。この結果によっては、インプラント表面自体が直接的もしくは間接的に抗酸化作用を有することが生体内で有利に働くという結論を導ける可能性があると考えられる。実際にチタン表面に付着した有機物を除去すると、骨芽細胞内のROSが減少するという結果が得られたことにより、炎症下の状況をシミュレートしたモデルでも、通常のチタンに比較して細胞内ROSが減少するという可能性は高いと考えられる。さらに、この炭素の除去方法については、紫外線やガンマ線など、ある特定の波長を有する光を照射することで有機物を分解する方法や、次亜塩素酸などを用いた化学的な洗浄方法などがあげられる。今後は、細胞に対する酸化ストレスの減弱からみたチタン表面の処理方法の最適化をめざして研究を推進する妥当性も得られると考えられる。本研究は、生体材料の生体親和性の評価をROSから評価する点と、生体親和性が高いと信じられてきたチタン上に培養された細胞からもROSが発生するということを示した点で新規性が高く、またそのROSをコントロールすることにより、チタンの生体親和性を向上させ、より効率のよい骨形成能をもつインプラント技術を目指すという点で、発展性の高いものと位置づけることができると考えられる。

本研究は、生体材料の生体親和性の評価をROSから評価する点と、生体親和性が高いと信じられてきたチタン上に培養された細胞からもROSが発生するということを示した点で新規性が高く、またそのROSをコントロールすることにより、チタンの生体親和性を向上させ、より効率のよい骨形成能をもつインプラント技術を目指すという点で、発展性の高いものと位置づけることができると考えられる。上述のように、通常のチタン上に培養した細胞から一定量のROSが検出されたことから、今後は酸化ストレスによるDNA損傷や、アポトーシスの評価に移行することができる。これらの評価方法は現有のもので実行することが可能であるため、研究を進展させるにあたって支障は少ないと考えられる。これまで、生体材料表面に培養された細胞について、細胞内の活性酸素種(ROS)という観点から、その親和性を評価した研究は少ない。本研究では、チタンインプラントの親和性を、ROSから評価することを第一の目的とした。チタンは元々生体親和性の高い材料であることが知られているが、実際の骨-チタン接触率は、長期の治癒時間を待っても30-60%程度であることが報告されており、この生体の反応に幅があることについての要因を提示した研究は少ない。本研究ではまず、骨を形成する主要な細胞である骨芽細胞を用いて、これをチタン表面に培養し、培養初期の4時間後と24時間後において、細胞内ROSの定量と染色による画像評価を行った。その結果、生体親和性が高いはずのチタン表面に培養した細胞においても、ROSが発生することを示した。このことにより、チタン表面における細胞の挙動は、ROSの影響を受けることが示唆され、ROSの発生レベルによっては酸化ストレスにより細胞の活動が抑制されることも示唆された。次に、この細胞内に発生したROSによるDNAの酸化損傷レベルと、アポトーシスレベルの評価を行った。その結果、DNA損傷は、通常のポリスチレンプレートに培養した細胞のものと比べると、画像評価からは少なからず認められたが、アポトーシスはそれほど認められなかった。つまり、チタン上に培養した細胞内ROSのレベルは、DNAに酸化ストレスを与え、細胞の基本的な機能に対して抑制的な影響をおよぼす可能性があることが考えられるが、細胞死を誘導するほどのレベルではないということが推察された。上述のように、通常のチタン上に培養された細胞の機能と、ROSに関連性があることが証明されたことから、チタン表面の処理によっては、細胞内ROSの発生を減少、もしくは適正化し、細胞機能の活性化を亢進させられる可能性を示すことができた。この処理方法については紫外線やガンマ線を照射してチタン表面の物理化学的特性を変化させる方法や、抗酸化物質を作用させる方法が考えられる。前者の、特定の波長の光エネルギーを照射する方法は、現在までに、骨芽細胞との細胞応答において、多くのデータの蓄積もあり、細胞内ROSとの関連性についても、評価は比較的容易に行うことが可能であるため、検討することとする。
子宮体部漿液性癌におけるレドックス制御機構と薬剤抵抗性の関連

これまでの研究で、子宮体部漿液性癌細胞株ではSASがpaclitaxelの殺細胞効果を高めること、その機序がアポトーシスではなく、新たな細胞死機構であるフェロトーシスが誘導されるためであることが明らかになった。本年度はpaclitaxel感受性株(USPC1)とpaclitaxel耐性株(PTX1)ではSASの殺細胞効果がPTX1でより高かったことからこれら細胞株におけるフェロトーシス誘導機構に着目し、研究を行った。フェロトーシスが誘導にはROSの上昇とRas signalingの活性化が必要であると予測し、USPC1とPTX1におけるRas signaling経路の発現状況を検討したところ、USPC1と比較してPTX1でJNKの発現が高かった。次に我々は、PTX1においてsiRNAを用いてJNKをknockdownし、SAS投与による細胞増殖能と細胞死誘導の変化を検討した。PTX1においてJNKをknockdownすることでSASの細胞増殖抑制と死細胞誘導効果が阻害された。これらの結果からSASのフェロトーシス誘導機構はJNK signalingと関連しており、JNK signalingが増強している細胞ではよりSASの抗腫瘍効果が高い可能性があることが明らかになった。さらに、現在レドックス機構と婦人科がんの関連を検討するため、当施設倫理委員会の承認を受け、臨床検体を使用して酸化ストレスと還元力の検討を行っている。子宮体部漿液性癌細胞株においてSASによるフェロトーシス誘導機序はRsa signalingの下流に位置するJNK signalingと関連しており、JNK signalingが増強している細胞ではよりSASの抗腫瘍効果が高い可能性があることが明らかになった。子宮体部漿液性癌においてSASがpaclitaxelの感受性を増強し、SASによってフェロトーシスが誘導されること、その誘導機序にJNK signalingが関連することが明らかとなり、現在、論文投稿中である。In vitroの研究はすでに終了した。マウスを用いたin vivoの研究も行ったが、子宮体部漿液性細胞株では腫瘍形成が認められず、実験が滞っている状況である。今後は、マウスをより免疫寛容のあるSCIDマウスへの変更やマウスに接種する漿液性細胞株の変更を行い、SASの効果をin vivoでも検討する予定である。また、倫理委員会承認後、SASの効果と関連が予測される因子(xCT, CD44, JNKなど)の発現と化学療法感受性や予後との関連について臨床検体を用いて検討する予定である癌細胞の薬剤抵抗性機構の一つに抗癌剤によって誘導される活性酸素(ROS)を抗酸化物質であるグルタチオン(GSH)が抑制する機構(レドックス制御)がある。スルファサラジン(sulfasalazine; SAS)は潰瘍性大腸炎や関節リウマチの治療薬として使用されており、GSH産生の阻害作用を持つ。本研究ではSASが子宮体部漿液性癌(USC)における薬剤抵抗性を解除し、drug repositioningの観点からSSZがUSCの対する新規治療薬となり得るかを検討することを目的とする。USC細胞株でpaclitaxel感受性株(USPC1)とpaclitaxel耐性株(PTX1)において、スルファサラジン(SAS)が細胞増殖能とpaclitaxelへの感受性に与える影響を検討した。両細胞においてSAS投与によって濃度依存性に細胞増殖抑制効果を認めたが、SASの細胞増殖抑制効果はPTX1でUSPC1に比較して高かった。両細胞においてSASとpaclitaxelを併用投与することでpaclitaxel単剤投与に比較して細胞増殖抑制効果が増強した。SASがレドックス制御機構に与える影響とUSC細胞株の細胞死誘導機序について検討した。SAS投与によりUSPC1、PTX1ともにグルタチオン濃度が低下したが、活性酸素(ROS)濃度はUSPC1で増加を認めず、PTX1では増加した。さらにSAS投与によりコントロール(PBS投与)と比較して死細胞が増加したが、この効果はPTX1でUSPC1より高かった。PTX1においてSASとフェロトーシス阻害剤であるferostatin-1を併用投与するとSAS単剤投与時に認めた細胞増殖能の抑制と死細胞の増加が解除された。これらの結果からSASはグルタチオン産生を抑制し、フェロトーシスを誘導することでpaclitaxel抵抗性を解除することが明らかになった。子宮体部漿液性癌細胞株においてSASがレドックス制御機構に働き、フェロトーシスを誘導することでpaclitaxel抵抗性を解除することが明らかになった。しかしながらUSPC1に比較してPTX1でSASの細胞抑制、死細胞誘導効果が高い機序が明らかになっていない。我々はUSPC1、PTX1においてSASによるフェロトーシス誘導機序が異なるためではないかと予測し、ROSとRas signalの合成致死に着目し検討中である。

次に我々は、PTX1においてsiRNAを用いてJNKをknockdownし、SAS投与による細胞増殖能と細胞死誘導の変化を検討した。PTX1においてJNKをknockdownすることでSASの細胞増殖抑制と死細胞誘導効果が阻害された。これらの結果からSASのフェロトーシス誘導機構はJNK signalingと関連しており、JNK signalingが増強している細胞ではよりSASの抗腫瘍効果が高い可能性があることが明らかになった。さらに、現在レドックス機構と婦人科がんの関連を検討するため、当施設倫理委員会の承認を受け、臨床検体を使用して酸化ストレスと還元力の検討を行っている。子宮体部漿液性癌細胞株においてSASによるフェロトーシス誘導機序はRsa signalingの下流に位置するJNK signalingと関連しており、JNK signalingが増強している細胞ではよりSASの抗腫瘍効果が高い可能性があることが明らかになった。子宮体部漿液性癌においてSASがpaclitaxelの感受性を増強し、SASによってフェロトーシスが誘導されること、その誘導機序にJNK signalingが関連することが明らかとなり、現在、論文投稿中である。子宮体部漿液性癌細胞株のpaclitaxel感受性株(USPC1)とpaclitaxel耐性株(PTX1)ではSASの殺細胞効果がPTX1でより高かったことからこれら細胞株におけるフェロトーシス誘導機構に着目し、研究を進める。フェロトーシスが誘導されるにはROSの上昇とRas signalingの活性化が必要であると予測され、USPC1とPTX1におけるRas signaling経路の発現状況を検討する。さらにRas signaling経路をsiRNAや特異的な薬剤で阻害することでSASによるフェロトーシスの誘導作用がどのように変化するかを検討する予定である。In vitroの研究はすでに終了した。マウスを用いたin vivoの研究も行ったが、子宮体部漿液性細胞株では腫瘍形成が認められず、実験が滞っている状況である。今後は、マウスをより免疫寛容のあるSCIDマウスへの変更やマウスに接種する漿液性細胞株の変更を行い、SASの効果をin vivoでも検討する予定である。また、倫理委員会承認後、SASの効果と関連が予測される因子(xCT, CD44, JNKなど)の発現と化学療法感受性や予後との関連について臨床検体を用いて検討する予定である現在レドックス機構と婦人科がんの関連を検討するため、当施設倫理委員会の承認を受け、臨床検体を使用して酸化ストレスと還元力の検討を行っている。その測定用キットとデータ解析用コンピューターに次年度使用額を使用予定。In vitroでの検討が主であったため。次年度使用額としては、in vivoの実験を行うためのマウス購入、飼育費や抗がん剤などの薬剤購入費、免疫組織染色を行うための抗体購入費として使用予定。また、酸化ストレスデータ解析用としてコンピューター購入に使用予定である。
加齢に伴う嚥下機能障害の客観的評価に関する臨床的研究

方法60歳以上で脳血管障害や神経筋疾患などの疾患の既往がない健常ボランティア47名(6087歳、平均68.9歳、男性10名、女性37名)を対象として、自己記入式問診票による摂食・嚥下状況の調査、嚥下内視鏡検査、嚥下造影検査、および嚥下圧検査を施行し、嚥下機能の客観的評価を行った結果問診票による調査では「飲み込もうとする前にむせる」が11例(23%)、「飲んだり食べたりするときにむせることがある」が14例(30%)、「以前と比べて食べたり飲んだりしにくくなった」が6例(13%)など、潜在的な嚥下障害を有する症例が少なくなかった。また、その割合は70歳未満群に比べて70歳以上群の方がいずれも高かった。嚥下内視鏡検査では非嚥下時の喉頭蓋谷・梨状陥凹の唾液貯留、声門閉鎖反射・嚥下反射の減弱、咽頭クリアランス低下を03の4段階評価すると、スコア2以上と中等度以上の障害を認めた例がそれぞれ19%、13%、25%あった。嚥下造影検査では舌骨移動距離や喉頭移動距離は年齢による変化を認めなかったが、造影剤の咽頭通過時間および喉頭挙上遅延時間(造影剤が下咽頭に達してから喉頭が最大挙上位に達するまでの時間)は年齢と正の相関を示した。嚥下圧検査では嚥下圧値には年齢による有意な変化を認めなかったが、咽頭期に食道入口部の陽圧が消失しない例が3例(6%)、食道入口部の安静時陽圧帯が若年者よりも広い(45cm)例が7例(15%)あった。考察問診票による調査では、健常高齢者においても潜在的な嚥下障害を有する例が少なくないことが明らかになった。嚥下内視鏡検査からも高齢者では嚥下機能の低下を認める例が少なくなかったが、個人差が大きいことも示唆された。嚥下造影検査からは、咽頭収縮筋の機能低下による食塊駆動力低下や咽頭期の喉頭挙上の遅れがおこると考えられた。嚥下圧検査からは、甲状咽頭筋や食道筋の一部が機能的に輪状咽頭筋化し、食道入口部括約筋の機能が障害されることが示唆された。高齢者においては脳血管障害や神経・筋疾患などによる嚥下障害が生命予後に大きくかかわる。このような高齢者の嚥下障害に対し的確な機能評価と治療を行うためには、加齢に伴う嚥下機能の生理的変化を予め把握しておくことが不可欠である。本年度は、嚥下造影検査(Videofluorography、以下VF検査)により、嚥下機能の加齢変化について検討した。

方法:咽喉頭異常感を訴えて当科を受診した患者のうち、VF検査を施行し、かつ口腔・咽頭・喉頭の器質的異常や嚥下機能に影響を及ぼしうる脳血管障害や神経筋疾患などの既往のない96例を対象とした。96例をA群(49歳以下、n=27)、B群(5069歳、n=43)、C群(70歳以上、n=26)に分けて、VF検査の録画所見より造影剤の口腔移動時間、咽頭移動時間、喉頭挙上遅延時間、咽頭クリアランスなどを検討した。結果:口腔移動時間はA群が0.39秒、B群が0.41秒、C群が0.42秒で有意差を認めなかった。咽頭移動時間はA群が0.17秒、B群が0.22秒、C群が0.24秒、喉頭挙上遅延時間はA群が0.23秒、B群が0.27秒、C群が0.28秒でいずれも加齢とともに延長した。咽頭クリアランスは、造影剤が咽頭粘膜全体に残留するか梨状陥凹などに貯留するクリアランス不良例の割合が、A群で4例(15%)、B群で3例(7%)、C群で7例(26%)であり、C群でのクリアランス不良例が増加した。その他の所見として、早期咽頭流入を認めた例がA群で3例(11%)、B群で9例(21%)、C群で(27%)と加齢に伴って増加した。考察:以上の結果より、加齢に伴い嚥下機能が悪化することが明らかにされ、特に咽頭期が障害を受けやすいことが推測された。その機序としては喉頭の下垂などの解剖学的変化、知覚神経系の機能低下、および嚥下関与筋の筋収縮力・収縮速度の低下などが考えられる。方法60歳以上で脳血管障害や神経筋疾患などの疾患の既往がない健常ボランティア47名(6087歳、平均68.9歳、男性10名、女性37名)を対象として、自己記入式問診票による摂食・嚥下状況の調査、嚥下内視鏡検査、嚥下造影検査、および嚥下圧検査を施行し、嚥下機能の客観的評価を行った結果問診票による調査では「飲み込もうとする前にむせる」が11例(23%)、「飲んだり食べたりするときにむせることがある」が14例(30%)、「以前と比べて食べたり飲んだりしにくくなった」が6例(13%)など、潜在的な嚥下障害を有する症例が少なくなかった。また、その割合は6069歳群に比べて70歳以上群の方がいずれも高かった。嚥下内視鏡検査では非嚥下時の喉頭蓋谷・梨状陥凹の唾液貯留、声門閉鎖反射・嚥下反射の減弱、咽頭クリアランス低下を03の4段階評価すると、スコア2以上と中等度以上の障害を認めた例がそれぞれ19%、13%、25%あった。嚥下造影検査では舌骨移動距離や喉頭移動距離は年齢による変化を認めなかったが、造影剤の咽頭通過時間および喉頭挙上遅延時間(造影剤が下咽頭に達してから喉頭が最大挙上位に達するまでの時間)は年齢と正の相関を示した。嚥下圧検査では嚥下圧値には年齢による変化を認めなかったが、咽頭期に食道入口部の陽圧が消失しない例が3例(6%)、食道入口部の安静時陽圧帯が若年者よりも広い(45cm)例が7例(15%)あった。考察問診票による調査では、健常高齢者においても潜在的な嚥下障害を有する例が少なくないことが明らかになった。嚥下内視鏡検査からも高齢者では嚥下機能の低下を認める例が少なくなかったが、個人差が大きいことも示唆された。嚥下造影検査からは、咽頭収縮筋の機能低下による食塊駆動力低下や咽頭期の喉頭挙上の遅れがおこると考えられた。嚥下圧検査からは、甲状咽頭筋や食道筋の一部が機能的に輪状咽頭筋化し、食道入口部括約筋の機能が障害されることが示唆された。
手動式体外循環による蘇生の研究

<平成11年度>平成11年度科学研究費補助金実績報告書において,15分間心停止モデル犬で人工肺なし救急蘇生用手動式体外循環で心停止中の血圧を維持しても,蘇生予後は改善しないことを報告した。<平成12年度の研究>同じ心停止モデル犬で,心停止直後から人工肺なし救急蘇生用手動式体外循環で血圧を維持し,蘇生予後が改善できるか調べた。平成11年度の結果も含め報告する。<方法>雑種成犬24匹を対象とした。全身麻酔導入後,心室細動(15分間)を誘発した。食道温を36から38度に維持した。体外循環をしないコントロール群(8匹),心停止中に人工肺なし救急蘇生用手動式体外循環で血圧を維持する群(8匹),心停止直後から人工肺なし救急蘇生用手動式体外循環で血圧を維持する群(8匹)に分けた。体外循環以外は3群とも同様の心肺蘇生術を実施した。自己心拍が再開できた場合は48時間経過観察し,剖検により主要臓器を肉眼的に調べた。<結果と考察>蘇生に用いた薬剤の投与量に差はなかった。体外循環は血圧を維持するのに有用であったが,高度の低酸素血症(動脈血酸素分圧が10から20mmHg)を認めた。自己心拍再開率と生存分析よる生命予後に,群間で差はみられなかった。心停止からの蘇生率を改善するには,循環維持のみではなく血液の酸素加が重要であると考えられる。<結語>15分間心停止モデル犬において,人工肺なし救急蘇生用手動式体外循環で蘇生を試みても生命予後に改善はみられない。<作業仮説>15分間心停止モデル犬において、体外循環で心停止中の循環を充分維持すれば酸素加せずとも蘇生予後は改善する。<方法>雑種成犬17匹を対象とした。チアミラールで麻酔導入、気管内挿管後、ハロセン・亜酸化窒素で麻酔維持した。対象をA(コントロール)群8例とB(体外循環)群9例に分けた。B群は右頚動静脈よりV-Aバイパス脱送血カテーテルを挿入した。体外循環回路には人工肺を組み込まなかった。心室細動(Vf)誘発前に麻酔を中止し吸入酸素濃度を100%にした。交流電流でVfを誘発し人工換気を中止した。A群では15分間放置した。B群ではVf直後より手動式体外循環を開始し15分後に中止した。その後は、両群とも通常の心肺蘇生術を実施した。48時間経過観察し、剖検により主要臓器を肉眼的に調べた。<結果>肝破裂のためプロトコールから2例除外した。A群(n=7)の1例、B群(n=8)の2例は、自己心拍が再開しなかった。A群の1例は、48時間生存した。B群では、Vf中に血圧を維持できたが高度の低酸素血漿(平均PaO_2:18mmHg)を認めた。両群の生命予後に差はなかった。心停止中の血圧維持のみでは蘇生予後の改善がみられなかった原因として、高度の低酸素血症による心臓への影響が大きかったことが考えられる。<今までの成果の要約>15分間心停止モデル犬において、人工肺なし救急蘇生用手動式体外循環で心停止中の血圧を維持しても蘇生の予後は改善しない。<今後の計画> 15分間心停止モデル犬において、人工肺なし救急蘇生用手動式体外循環で蘇生術を補助し生命予後に改善がみられるか検討する予定である。