hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スケーラブルかつフレキシブルな印刷画像へのデータ埋込・抽出手法の開発

本研究では,モバイル端末を用いたデータ埋め込み・抽出アルゴリズムとして,高速な歪み係数推定を用いた画像補正とグループ符号化法による手法を開発し,アルファベットと特殊文字を含めて,20文字程度を埋め込み可能とした.また画質としてPSNR40dB以上,携帯電話に付属するカメラを用い取得した画像に対してほぼ90%以上データの検出率を達成できた.また,動的に変更可能な表示装置からのデータ抽出技術について,その実現可能性について検討した.本研究では,モバイル端末を用いたデータ埋め込み・抽出アルゴリズムとして,高速な歪み係数推定を用いた画像補正とグループ符号化法による手法を開発し,アルファベットと特殊文字を含めて,20文字程度を埋め込み可能とした.また画質としてPSNR40dB以上,携帯電話に付属するカメラを用い取得した画像に対してほぼ90%以上データの検出率を達成できた.また,動的に変更可能な表示装置からのデータ抽出技術について,その実現可能性について検討した.本年はアルゴリズムの検討と評価に注力した.モバイル端末を用いたデータ抽出アルゴリズムとして,あらたに歪み係数推定を用いた画像補正とグループ符号化法による手法を開発した.歪み係数推定を用いることで典型的なレンズ歪みである糸巻き型歪みと樽型歪みの両者を補正することを可能とし,またグループ符号化法によって大幅に埋め込みビット数を増加させることに成功した.その結果,112ビットのデータを埋め込み,平均PSNR40dBで平均検出率97.16%という実験結果を得た.目標である20文字(160ビット)には若干届かないものの14文字程度の埋め込みが可能となった.また,JAVAプログラムへの移植の検討も開始し,処理量の見積もりも行った.その結果,若干の計算量削減が必要という結論を得た.以上から,基礎的な検討については概ね終了し,次年度の目標を設定することが可能になった.次に,文書画像へのデータ埋込・検出手法の開発と基礎的検証については,枠線を用いた文章画像の識別手法,画像へのデータ埋め込みと文字書き込みに対してロバストな検出手法や文書管理データベースの構成法など要素技術に関する基礎的な検討を行った.その結果として,文章画像の識別と文章内に埋め込んだ10ビットのID情報を100%検出することに成功した.これにより,不正コピー防止のための新たな文書管理システムの構築のための基礎的な要素技術を開発することができたので,システム全体の検討を行うことが可能になった.以上のように,基盤となるアルゴリズムの開発に成功したということができる.本年は昨年開発した埋め込みアルゴリズムの改良と組み込みに向けた検討を行った.まず,埋め込みアルゴリズムの改良としては,埋め込み手法である符号グループ化法のチューニングを行い,より検出率の高い符号多重数およびその組み合わせについて検討した.多重数を高めることはできなかったものの,実験結果から埋め込みビット数を維持したまま,検出率を高めることに成功した.さらに,データ抽出アルゴリズムの改良としては,歪み補正に要する処理時間を短縮するために,1次元探索法を併用することによって,歪みパラメータの探索を高速化し,かつ処理量を低減できる手法について検討し,実験結果からそれを実証した.その他の歪みへの対応についてはさらに検討していく.もう一つの埋め込みアルゴリズムの改良として,補正用に画像に付けていた黒線による枠を省略する方法についても検討した.枠線は埋め込みの目印にもなるが,場合によっては視覚的に目障りになる場合もあるからである.枠線を用いずに補正するために,ここでは画像全体をいったんDFTによって周波数領域に変換し,そこに画像補正用のマーカを埋め込む方法を考案した.読み取り時に,このマーカを用いて幾何学変換を行うことにより画像補正を行う.この手法により,枠線がなくても画像補正を行える目処を立てることができた.さらに実験を増やすことにより検証を行っていきたいと考えている.最後に,DSPおよびJAVAによる実装については部分的にJAVAへの実装を行い処理量およびメモリ量の検討を行った.前述のようなアルゴリズム上の改良により,ある程度の高速化については達成可能であると考えられるが,携帯端末で利用することを考えると,まだメモリ使用量を大幅に削減する必要があり,この点が課題である.メモリ容量の件は次第に緩和されてくると考えられるが,何らかの過渡的な処置を検討していく予定である.本年度は,昨年開発したアルゴリズムを理論的に検討し,アルゴリズムの本質的な性質を明らかにした.特に,カメラレンズによる画像歪の補正を行う際の歪係数と歪誤差の関係が単峰性関数であることを明らかにした.これにより,歪係数を求める場合にしらみつぶしに係数を求めるのではなく,線形探索法である黄金分割法を利用した歪係数決定法を開発することができ,大幅に計算時間を短縮することができた.また,印刷・取り込みにおけるDCT係数の周波数による劣化の度合いを明らかにし,低周波と高周波で別々の符号を埋め込むことにより,埋め込みビット数を倍増する方法を開発した.これにより,昨年度達成できなかった20文字(160ビット)以上の埋め込みが可能となった.以上から基本的なアルゴリズムの骨子は固まったといえる.動的に変更可能な表示装置を用いたデータ埋め込み・抽出アルゴリズムの開発では,タブレットPCを用いて,これまで開発したアルゴリズムを実装・評価し,基本的な性能について評価を行った.その結果,動作に問題はないものの表示画面の反射について,何らかの考慮が必要であることが分かった.これについては,今後の課題である.JAVAおよびCプログラムの実装と評価では,Android携帯をターゲットとして,昨年までのアルゴリズムの実装・評価を行ったが,このアルゴリズムでは処理が複雑すぎることが分かった,そのため,今年度開発した高速化法などの適用を行いながら,アルゴリズムの簡易化を行うことが必要であるといえる.
多人数大規模教室におけるコミュニケーションを中心とした中国語教授法の研究

【研究目的】設備に乏しく、かつ多人数の履修者がいる環境であっても、生徒のコミュニケーション能力を効率的に養うことが可能である中国語の教授法について、とくにリスニング教育を取りあげて具体的な方法論を探る。リスニング教育を特に対象とした理由は、1、インプット理論の観点からリスニングは外国語の力の根本と考えられていること、2、多人数大規模教室においても導入が比較的容易であること、の2点である。【研究方法】研究代表者が2005年度から授業で実践していた方法を基礎とし、さらに他の外国語教授法および第二言語習得理論研究の成果を参考として、検討・修正を加え、多人数大規模教室での導入によりふさわしい教授法を開発する。開発した教授法の教育効果についても、学習者に対してテストを行い確認・検証する。【研究成果】具体的には、次のような教授法を開発した。まず教材については、以下の(1)(4)の4種類を用意する。(1)音声教材(発話速度の違うもの2種類)、(2)文字教材((1)を文字に起こしたもの。全文記載と語彙の5070%が空欄になっているものの2種)、(3)単語帳((1)の新出単語・重要単語を抽出)、(4)単語テスト((3)から抽出して作成)。実際の授業は、以下のIVIIIの8つのプロセスに沿って行う。I:教材(4)を事前配布し、予習させる、II:教材(1)を聴いて内容把握、III:教材(1)を聴きつつ教材(2)を用いてクローズテスト、IV:答案を学習者相互で採点・確認、V:意味の確認、VI:発音練習、VII:IVIを2回繰り返したあと、教材(4)を用いて単語テスト(聞き取り)、VIII:教材(1)を用いてシャドーイング。以上の方法で授業を行い、学生に効果をテストによって実験したところ、わずか3ヶ月で正答率の平均が飛躍的に上昇し、高い教育的効果があげられたことが確認できた。
AI技術を用いた医用画像読影手技のプロセス分析と教育方法の開発に関する研究

本研究は高度な医療技術をより効果的で効率的に習得する指導法の確立を目的に、人間工学に基づいた高度医療技術のプロセスの解明、またそれを利用した指導法の開発を行うものである。また近年発展の目覚ましいAI技術を積極的に導入する。本年度はAI技術を用いた読影中の行動分析を行うためのシステム開発およびプレデータ解析を行った。まず読影中の視線行動を認識するため、AI技術のひとつであるDeep convolutional neural network (DCNN)を使用した。注視と跳躍運動に分類する視線解析において、従来法では、データ収集中に分析することはできない。本研究で提案したDCNN法では、認識正解率92.7%を達成し、従来法とほぼ同等であることが確認された。さらに従来法の問題点であるスループットを大幅に改善させ、視線データの収集中に分析することが可能になった。次に、視線解析AIを組み込んだ医用画像読影評価システムを開発した。システムの概要として、対象者に医用画像を提示して読影させ、その時の視線を取得し、対象者に読影技術の評価を提示することができる。評価はReceiver operatingcharacteristic (ROC)解析、病変位置の正解を考慮したLocation ROC解析、読影行動の評価として注視時間、注視回数、病変を最初に発見するまでの経過時間、視線行動別の経路図、見落しエラー、認識エラー、判断エラーを区別した読影エラー件数を提示することができる。臨床経験を持つ診療放射線技師1名を対象にシステムテストを兼ねたプレ実験を行った。読影評価として正答率80%、ROC曲線下面積0.90、LROC曲線下面積0.86、平均注視時間7.46秒、平均注視回数29回、平均発見時間2.33秒であった。読影評価システムとして十分機能していることを確認できた。本研究の年次計画では初年度は、医用画像読影における視線の動きを取得し、AI技術の導入によって読影プロセスを解析することであった。本年度では赤外線視線追跡システムを用いて読影中の視線の動きを取得し、DCNNによって視線解析された結果による指標を読影評価として対象者に提示するシステムを構築できた。しかしながら、システムテストとして1名のテストを行ったのみで、複数名の被験者における検討はできていない。当初計画で懸念していたデータ不足については、1名による視線データでも特に問題とならなかった。次年度に、複数被検者のデータ取得を行うが、複数名のデータ取得に際して、倫理委員会の審査申請を行う必要がある。本研究は当初の計画どおり進められているため、特に今後の計画の変更はない。平成31年度/令和元年度においては、本年度に開発した読影評価システムを用いて、複数被検者を対象とした医用画像読影の能力評価を行う。これは次の教育プログラムを考案し、適応する前のプレデータとなる。次に医用画像読影のトレーニングプログラムを考案する。トレーニングとして単に反復させるだけでは効率的とは言えない。そこで、視線行動からまさに読影の最中にフィードバックを行えるようなトレーニングシステムを考案する。本年度開発した読影評価システムを拡張し、読影中の視線行動から情報をフィードバックできるトレーニングシステムを作成する。最終年度では、教育プログラムの実践と実践後の教育効果の評価を行う。

しかしながら、システムテストとして1名のテストを行ったのみで、複数名の被験者における検討はできていない。当初計画で懸念していたデータ不足については、1名による視線データでも特に問題とならなかった。次年度に、複数被検者のデータ取得を行うが、複数名のデータ取得に際して、倫理委員会の審査申請を行う必要がある。本研究は当初の計画どおり進められているため、特に今後の計画の変更はない。平成31年度/令和元年度においては、本年度に開発した読影評価システムを用いて、複数被検者を対象とした医用画像読影の能力評価を行う。これは次の教育プログラムを考案し、適応する前のプレデータとなる。次に医用画像読影のトレーニングプログラムを考案する。トレーニングとして単に反復させるだけでは効率的とは言えない。そこで、視線行動からまさに読影の最中にフィードバックを行えるようなトレーニングシステムを考案する。本年度開発した読影評価システムを拡張し、読影中の視線行動から情報をフィードバックできるトレーニングシステムを作成する。最終年度では、教育プログラムの実践と実践後の教育効果の評価を行う。本年度購入したトビーテクノロジー社製視線追跡装置について新古品を購入したため、計画当初の見積りより減額された。また旅費については、概算額よりも実際の額が安価であったため、減額された。次年度はデータ収集用のノートPCが必要となるため、その購入に充てる。また本年度の研究成果について国際誌に論文投稿中であるため、英文校正費用、掲載料の不足分に使用する。
プロバイオティック乳酸菌DNAの機能性食品および飼料素材としての利用法の開発

乳酸菌由来のオリゴヌクレオチドの有する免疫機能を明らかにする目的から、マウス免疫細胞を用いたサイトカイン発現特性解析により、インターロイキン(IL) 1ファミリーに属する(IL) 33が遺伝子レベル、タンパクレベルで強く誘導されることを発見した。さらに、オリゴヌクレオチドをナノカプセル化し、経口的に腸管粘膜系へとデリバリーされるオリゴヌクレオチドカプセルの開発に成功した。【目的】免疫刺激性オリゴヌクレオチド(ISS-ODN)は、樹状細胞やマクロファージに発現するDNA受容体(TLR9)を介して自然免疫系を活性化することが知られている。本研究では、乳酸菌由来のISS-ODN(MsST)が強く誘導するIL-33の機能解析を行うことを目的とした。とくにproIL-33を分解するcaspaseファミリーの発現と活性化について解析した。【方法】C57BL/6雄マウスから脾臓細胞を調製し、MsSTおよびコントロールのODN 1612で刺激した。その後、経時的変化に伴う13種のIL-33関連タンパク分子の発現を定量的PCR法により解析を行った。また、活性型caspase 8の発現を抗caspase 8抗体およびHRP標識抗ヤギIgG抗体を用いたウエスタンブロット法により解析を行った。【結果】定量的PCR法により各種mRNAの発現解析を行った結果、MsST刺激後3-6hrにかけてIL-1α、IL-1β、IL-18およびcaspase 12の発現が誘導された。刺激後24hrからはIL-1α、IL-1β、IL-18およびcaspase 12の発現は抑制され、caspase 8関連タンパク分子が強く誘導された。ウエスタンブロット法によりcaspase 8の発現解析を行った結果、24-96hr全てのタイムポイントにおいて、MsST刺激によるp18活性型断片は検出された。【考察】MsSTによるcaspase8関連タンパク分子の発現誘導からcaspase8の活性化が示されたことから、caspase 8の活性化するcaspase 3断片がIL-33を切断してTh2型サイトカインの産生を抑制する可能性が示唆された。【目的】乳酸菌遺伝子配列より同定した免疫刺激性CpG ODN(MsST)が、マウス免疫細胞においてIL-33を誘導することを発見した。IL-33は炎症性サイトカインの一つであり、喘息や花粉症などのアレルギー炎症部位に強く発現していることが知られているが、その活性化メカニズムや作用については不明な点が多い。そこで本研究ではMsSTが誘導する分泌型IL-33に着目し、そのプロセシング機構の解析と、他のTLRシグナリングにおける発現パターンについて解析することに注力した。【方法】C57BL/6マウスの脾臓細胞を用いて、MsSTおよび陰性対照ODN1612で刺激処理した。また免疫沈降法を用いて細胞培養液上清中の分泌型IL-33について抗マウスIL-33抗体を用いたウエスタンブロット法により解析した。さらに各TLRリガンドを用いて、分泌型IL-33の発現パターンを経時的に解析した。【結果】MsST刺激後、48-96hrにかけて27kDa付近に新規なシグナルが検出され、IL-33様タンパク質と呼ぶこととした。また、免疫沈降法により同シグナルは細胞培養液上清中に多く存在することが明らかとなり、分泌型サイトカインであることが示唆された。さらにTLR1/2,4,7,のリガンドであるPam3CSK4,LPS,およびimiquimod刺激によりIL-33様タンパク質が誘導されることが示された。【考察】本研究で見出された分泌型IL-33様タンパク質は、一部のTLRシグナリングを介して強く誘導されることから、Th2免疫応答を誘導するproIL-33とは異なる作用を有している可能性が示唆された。また、同タンパク質は、proIL-33が断片化を受けたものなのか、それともIL-33と同じファミリーに属する新しいサイトカインなのか不明のままである。今後は、分泌型IL-33様タンパク質を高濃度で精製し、その細胞分子レベルでの作用の解明と詳細なタンパク質解析を行いたいと考えている。将来的には本研究の発見を基礎として、乳酸菌オリゴヌクレオチドを用いた炎症性疾患の予防や改善に寄与する機能性食品の開発に貢献することを期待している。
変化する環境への適応は如何にして可能か?-行動・生理の最適化メカニズムの解明-

採用第二年度目の研究目的は,学習により形成された予期がどのように学習行動とそれに連動する末梢生理反応に影響するかを検討することであった.Rolls(2004)によると,随伴学習における結果の提示は情動喚起を介することで行動の変化を起こし,同時に末梢生理反応を調節する.よって,予期が学習行動にどのように影響するかを検討するためには,予期により情動刺激処理がどのように変化するかを検討することが必須である.この目的のため,無意味図形を手がかり刺激として情動価を持つ画像と対呈示するs1-s2パラダイムを用い,情動価を持つ画像の処理を反映するといわれる事象関連電位である後期陽性成分(Late Positive Potential : LPP)を指標として測定することで,先行経験により形成された無意味図形と画像の情動価の随伴性が後に画像の情動価処理にどのように影響するかを検討した.具体的には,s1-s2パラダイムにおいて高い不快度の画像・低い不快度の画像それぞれと手がかり刺激を対呈示して手がかり刺激により惹起される予期の内容を形成し,それぞれの手がかり刺激提示後に不快画像を提示した.この研究の結果,事前に低い不快度の画像と対呈示された手がかり刺激より高い不快度の画像と対呈示された手がかり刺激後に提示された不快画像に対してLPPの振幅が増大した.LPPは情動刺激への注意,符号化を反映する神経活動であると考えられていることより,学習により形成される予期の内容は後続の情動刺激の処理に影響することが分かった.採用第一年度目の研究目的は,不確実環境下においてヒトが状況の変化に伴い行動と末梢の生理反応(免疫系の変動,心臓血管反応,内分泌反応)をどのように調節しているか,さらに,それらの調節が中枢神経系における情報処理とどのように連動しているか確率学習課題を用いて検討することであった.これを検討するために採用第一年度目では,異なる強化確率の2刺激から刺激選択を求めて,その結果(報酬又は損失)を基により強化確率の高い刺激選択を求める確率学習課題を利用した.さらに,確率学習課題遂行中に観察され,状況のモニタリングを反映すると考えられている事象関連電位の成分であるフィードバック関連電位(Feedback-related negativity:FRN)を中枢での情報処理の指標として,心拍数を末梢神経系の指標として同時測定した.結果,被験者は試行錯誤しながらも試行が進む毎に2刺激のうちより強化確率の高い刺激を選択した.さらに,FRNの振幅値と心拍数より算出された心拍変動性の高周波成分(迷走神経系の活動を反映)に有意な相関が観察された.結果より,不確実な状況下においては状況のオンラインのモニタリングにより行動と迷走神経系が連動して調節されていることが明らかとなった.採用第一年度目では以上のように不確実環境下における基礎的な中枢-末梢の関連性を明らかとした.これらの基礎的な研究に立脚し,採用第二年度目以降は自律神経系だけではなく内分泌・免疫系の活動を研究するとともに,経験により形成された状況の予測がどのように学習行動とそれに連動する生理活動を調節するかを検討していく.採用第二年度目の研究目的は,学習により形成された予期がどのように学習行動とそれに連動する末梢生理反応に影響するかを検討することであった.Rolls(2004)によると,随伴学習における結果の提示は情動喚起を介することで行動の変化を起こし,同時に末梢生理反応を調節する.よって,予期が学習行動にどのように影響するかを検討するためには,予期により情動刺激処理がどのように変化するかを検討することが必須である.この目的のため,無意味図形を手がかり刺激として情動価を持つ画像と対呈示するs1-s2パラダイムを用い,情動価を持つ画像の処理を反映するといわれる事象関連電位である後期陽性成分(Late Positive Potential : LPP)を指標として測定することで,先行経験により形成された無意味図形と画像の情動価の随伴性が後に画像の情動価処理にどのように影響するかを検討した.具体的には,s1-s2パラダイムにおいて高い不快度の画像・低い不快度の画像それぞれと手がかり刺激を対呈示して手がかり刺激により惹起される予期の内容を形成し,それぞれの手がかり刺激提示後に不快画像を提示した.この研究の結果,事前に低い不快度の画像と対呈示された手がかり刺激より高い不快度の画像と対呈示された手がかり刺激後に提示された不快画像に対してLPPの振幅が増大した.LPPは情動刺激への注意,符号化を反映する神経活動であると考えられていることより,学習により形成される予期の内容は後続の情動刺激の処理に影響することが分かった.
転位の離散的特性を考慮した非局所結晶塑性理論の構築とマルチスケール解析による検証

本研究では,理論構築として,幾何学的に必要な転位の自己エネルギーを考慮した非局所結晶塑性モデルを新たに開発した.つづいて,このモデルに基づいた有限要素解析のために,陰解法を用いた効率的な解析手法を開発し,従来法と比較することによって,本手法は増分安定性や計算効率において優れていることを確かめた.さらに,この理論を検証するために,離散転位動力学解析のための均質化理論の定式化を行った.本研究では,理論構築として,幾何学的に必要な転位の自己エネルギーを考慮した非局所結晶塑性モデルを新たに開発した.つづいて,このモデルに基づいた有限要素解析のために,陰解法を用いた効率的な解析手法を開発し,従来法と比較することによって,本手法は増分安定性や計算効率において優れていることを確かめた.さらに,この理論を検証するために,離散転位動力学解析のための均質化理論の定式化を行った.今年度の研究では,非局所結晶塑性理論を用いた多結晶金属の解析を検証するために,離散転位動力学に基づく均質化理論の構築を行った.この構築では,周期複合材料を考え,母材中では転位が運動することを許し,問題を設定した.この問題は, 2つの状態に分けられ,それぞれの状態について境界値問題を検討した.まず,状態1の問題は,強化材を母材で置き換えた無負荷状態において,転位による内部応力が作用している問題であり,検討の結果,転位の作る弾性場は巨視的応力には寄与せず,巨視的ひずみには転位の運動によるすべりのみが寄与することがわかった.次に,これらの関係式と状態2の問題を考えることによって,最終的に解析すべき均質化方程式を導いた.導かれた均質化方程式は,従来の弾性周期複合材料のための均質化方程式を内在しており,また強化材を母材に置き換えれば,従来の無限体中の周期単位を解析するための離散転位動力学計算の数理構造と等価であることがわかった.双方との等価関係より,したがって本研究で構築した理論は妥当であるといえる.なお,均質化方程式に含まれる2つの弱形式の境界値問題は,強化材の存在による擾乱変位と強化材と転位の相互作用による擾乱変位をそれぞれ求めるために有限要素解析される.最後に,複合材料モデルを実際に解析した.ただし,この解析は2次元問題であり,今後はより転位の力学特性を考慮することの可能な3次元問題にプログラムを拡張する計画である.「転位の離散的特性を考慮した非局所結晶塑性理論の構築とマルチスケール解析による検証」という課題に関して今年度の研究成果は以下のようにまとめられる.まず,昨年度に構築を行った離散転位動力学解析のための均質化理論の妥当性を確かめるために,界面転位を有する層状組織の解析を行った.この層状モデルは200ミクロンのマトリックス材と20020ミクロンの強化材によって作られており,マトリックス材と強化材のヤング率比には110倍の場合をそれぞれ想定した.結果として,離散転位動力学解析の結果は,50ナノメートルより小さい転位芯近傍において,解析解と非常に良い一致を示すことがわかった.このことは,構築した理論を用いた解析によって,強化材と転位の間の相互作用力が正しく評価されていることを示しており,理論および開発したプログラムの妥当性を示す結果である.また,50ナノメートル以上離れた領域においては,対数的に大きく異なる値を示すことがわかった。この結果は,解析解が無限体中に界面にひとつだけ転位があるモデルであるのに対して,解析モデルが層状モデルであることに起因しており,層状組織内の転位の作る応力場の評価をするためには,単純な解析解では不十分であり,本理論に基づく解析手法が有用であることを示している.つづいて,非局所結晶塑性を考慮した有限要素解析のための陰的解析手法を開発した.このため,後退オイラー法とニュートン・ラプソン法に基づいて有限要素方程式を導いた.また,幾何学的に必要な転位の自由エネルギーとして,転位の自己エネルギーを考える場合の組込み方法についても検討した.結晶粒モデルの解析によって,解析手法の妥当性は示され,さらには,これまでに開発されていた準陰解法による解析結果との比較によって,開発した陰解法は,1040倍の増分安定性を有しており,25倍の計算効率を有していることがわかった.
TCPシートのレーザアブレーションによるエナメル質の再石灰化

口腔内での再石灰化能は,数ミクロンから十数ミクロンに限局されたエナメル質表層でしか起こり得なく,その領域を越えて脱灰が生じた場合,再石灰化能が作用せず齲蝕病巣へと移行していく。本研究は,通常の再石灰化能を越えた脱灰エナメル質に対して,微細粒子の第三リン酸カルシウム(TCP)で作製したTCPシートを被覆し,レーザアブレーションにより脱灰層を再石灰化(修復)することを目的としている。厚さが数十から100ミクロンのTCPシートを作製して,これを脱灰エナメル質に被覆,その上からCO_2およびYAGによる熱レーザ,あるいは紫外波長域のエキシマレーザを照射して,シートのレーザアブレーションによってサブミクロンのTCPを粗像エナメル質に固着させ,脱灰エナメツ質の修復(再石灰化)を促進させるものである。エキシマレーザは,エナメル質に非熱性の化学的および物理的現象を起こさせると考えられている。一方,熱レーザでも照射条件を確立することによって,限定した部位でレーザアブレーションを発生させ,その現象がエナメル質の再石灰化に寄与するものと考えられた。微細粒子の第三リン酸カルシウム(TCP)から作製したシートを脱灰ナメル質に密着させ,QスイッチYAGレーザの第3高調波(355nm)を120mJ/cm^2,2,000shots照射することで,TCPシートの脱灰エナメル質固着性が高まり,その後の人工唾液浸漬により同部位の再石灰化が促進された。サブミクロン粒子の第三リン酸カルシウム(TCP)から作成した薄膜(シート)をエナメル質に密着剤で貼付け,レーザ照射によるレーザアブレーションのエナメル質再石灰化に及ぼす影響を観察した。TCPシートの作成は,精製水に10%TCPスラリーを20%,寒天末を1%,バレイショデンプンを1%加え,85°Cで加温・溶解する。これをプラスチックシャーレにシート厚さが3060μmになるよう適量流し込み,37°Cで18時間,乾燥・熟成を行って,約5mm角に裁断して用いた。TCPシートをエナメル質に貼付ける密着剤として,5%CMC,0.3mMHAp溶液,75%HApのそれぞれを用いた。抜去永久歯の表層を約200μm除去してから,通法の研磨処理よって同一歯から2片のエナメル質試験片を作成した。それを0.1M乳酸緩衝液(0.3mMHAp,pH4.5)中で4時間脱灰した。エナメル質試験片の一方は,TCPシートを貼付けレーザ照射を行った同時作用群,他片は貼付けのみの対照群とした。同時作用群と対照群の一部は,さらに人工唾液に浸漬(4週間)し,再石灰化への影響について観察した。レーザ照射は,CO_2レーザ(OPELASER-03S,YOSHIDA)を用い,その照射条件は,0.81.0Wで1sec.とした。CO_2レーザ照射(0.81.0W,1sec.)でTCPシートがレーザアブレーションを起こし,エナメル質表層にアブレーションプルームを形成した。そのプルーム形成は,TCPシートの厚さと密着剤の種類に強い影響を受けた。また,その後の人工唾液浸漬によって,アブレーションプルームが鮮明な再石灰化層像に移行する可能性が示唆された。実質欠損に及ぶ初期う蝕をリン酸カルシウムの薄膜で覆い、紫外域のエキシマレーザによるレーザアブレーションとそれに伴う光化学反応,その後の唾液浸漬による再石灰化を解析した。ヒト抜去大臼歯エナメル質から,厚さ約3mmの試料片をそれぞれ2片ずつ作成した。この試料片を乳酸緩衝液(0.1M,0.3mM-HAp, pH4.5)中に4時間浸漬して脱灰エナメル質を作成した。

TCPシートは,サブミクロン粒子のα-第三リン酸カルシウム(以下TCPと略す)のスラリーとポリエチレングリコールから50および75μmの厚さに作成した。このTCPシートを試料片の脱灰部位に密着させ,その上からKrFエキシマレーザ光(248nm)を照射した。照射エネルギーは80および120mJ(2,000shots)とし,照射エネルギーとTCPシート厚さを[0mJ,0μm],[80mJ,50μm],[80mJ,75μm],[120mJ,50μm],[120mJ,75μm]の5条件の群とした。同一歯から2片の試料片を作成し,その1片は照射,他片はさらに人工唾液浸漬を行った。被覆層の厚さは,使用するTCPシートの厚さに依存するが,約50μmに達した。被覆層の結晶構造は,レーザアブレーションのみでHApをはじめ複雑なリン酸カルシウムの混在を認めた。これらを人工唾液浸漬することによってTCPとHApの結晶に絞られ,被覆層のなかで再石灰化反応の進行が強く示唆された。硬度は,レーザアブレーションで群間に有意差(P<0.001/one-way ANOVA)が認められた。なかでも,照射エネルギーが80mJでシート厚さ50μm群が対照群と比較し,硬度の回復が認められた。耐酸性は,レーザアブレーションと人工唾液浸漬の両方に有意差(P<0.0001/one-way ANOVA)が認められた。なかでも,照射エネルギーが80mJでシート厚さ50μm群が対照群に比較し,高い耐酸性の付与効果が認められた。第三リン酸カルシゥム(TCP)から厚さ50100μmのTCPシートを作製した。そのTCPシートを脱灰エナメル質に密着させ,その上からQスイッチYAGレーザ(波長355nm)の照射を行って,シートにレーザアプレーションを発生させ,エナメル質再石灰化に及ぼす影響を観察した。厚さ100μmのTCPシートは,平均粒径が約5μmの4-TCPで作製した。そのTCPシートをエナメル質に密着させ,QスイッチYAGレーザ(LUMONICS, YAGMASTER YM-1200)の基本波長1064皿を非線形光学結晶の第3高調波(355nm)で120mJ,3,000shotsのレーザ照射をし.てから,人工唾液による浸漬処理を行った。その結果,エナメル質の表層にTCPと考えられる堆積物が肉眼的にも認められた。レーザ照射群と非照射群のエチメノ噴片をそれぞれ樹脂包埋をし、ミクロトームで切片を作製して,表層部の断面を光学顕徴鏡およぴSEMで観察した。レーザ照射群では約100μmの厚さでTCPの固着性を有した堆積層が認められ,さらにその堆積物は人工唾液処理による再石灰化層に覆われていることが観察された。一方,レーザ非照射群では表層の脱灰層の上に人工唾液浸漬による再石灰化層のみが観察された。QスイッチYAGレーザの第3高調波(波長355nm)は,TCPシートをレーザアプレーションによってTCPを脱灰エナメル質表層に固着させ,その後の人工唾液浸漬によってTCPがハイドロキシアパタイトに転移し,エナメル質の再石灰化反応に寄与した。
書き換えシステムの基本的性質の解明と定理証明システムの高度化に関する研究

項書き換えシステム(TRS)は等式の集合上で推論や簡約(計算)を行うための計算モデルであり,その応用例として,定理の自動証明,関数型プログラムの効率の良い実行,ソフトウェアの正当性検証など非常に重要な問題を包含していることから,これまで多くの研究者の注目を集め,盛んに研究されてきた.しかし,まだ多くの重要な未解決問題が残されており,さらなる研究の発展が望まれている.そこで本研究では,非停止または非線形TRSの合流性に関する未解決問題について考察し,新しい証明手法を考案することにより従来の結果を真に拡張すると共に,現在,研究の最も遅れている右非線形TRSのクラスにおける基本的で重要な問題について研究を行い,幾つかの新しい結果を得ることに成功した.即ち,準構成子TRSのクラス(SC)においては,線形性又は単項性を仮定しても,ほとんど全ての判定問題が非可解であるのに対して,合流性を満たすクラスSCでは,項合流性問題,語問題及び単一化問題が可解であることを示すと共に,到達可能性問題については非可解であることを明らかにした.また,合流を満たすクラスSCにおいて,到達可能性が判定可能となるための十分条件を幾つか明らかにした.さらに,フラットTRSのクラスにおける到達可能性,項合流性及び合流性判定問題の非可解性を主張したF.Jacquemardの論文において,そのすべての問題に対して,証明に誤りがあることを指摘すると共に,その正しい証明を与えることに成功した.このことにより,G.Godoyらによって提起された未解決問題を否定的に解決した.定理の自動証明法に関する研究では,まず高階関数の取り扱いをも可能とする,終代数に基づく定理証明の基礎理論を確立すると共に,その証明システムの実装及び高度化を達成した.さらに,暗号プロトコルの正当性検証などへの応用研究を行い,その有用性を明らかにした.項書き換えシステム(TRS)は等式の集合上で推論や簡約(計算)を行うための計算モデルであり,その応用例として,定理の自動証明,関数型プログラムの効率の良い実行,ソフトウェアの正当性検証など非常に重要な問題を包含していることから,これまで多くの研究者の注目を集め,盛んに研究されてきた.しかし,まだ多くの重要な未解決問題が残されており,さらなる研究の発展が望まれている.そこで本研究では,非停止または非線形TRSの合流性に関する未解決問題について考察し,新しい証明手法を考案することにより従来の結果を真に拡張すると共に,現在,研究の最も遅れている右非線形TRSのクラスにおける基本的で重要な問題について研究を行い,幾つかの新しい結果を得ることに成功した.即ち,準構成子TRSのクラス(SC)においては,線形性又は単項性を仮定しても,ほとんど全ての判定問題が非可解であるのに対して,合流性を満たすクラスSCでは,項合流性問題,語問題及び単一化問題が可解であることを示すと共に,到達可能性問題については非可解であることを明らかにした.また,合流を満たすクラスSCにおいて,到達可能性が判定可能となるための十分条件を幾つか明らかにした.さらに,フラットTRSのクラスにおける到達可能性,項合流性及び合流性判定問題の非可解性を主張したF.Jacquemardの論文において,そのすべての問題に対して,証明に誤りがあることを指摘すると共に,その正しい証明を与えることに成功した.このことにより,G.Godoyらによって提起された未解決問題を否定的に解決した.定理の自動証明法に関する研究では,まず高階関数の取り扱いをも可能とする,終代数に基づく定理証明の基礎理論を確立すると共に,その証明システムの実装及び高度化を達成した.さらに,暗号プロトコルの正当性検証などへの応用研究を行い,その有用性を明らかにした.項書き換えシステム(TRS)は等式の集合上で推論や簡約(計算)を行うための計算モデルであり,その応用例として,定理の自動証明,関数型プログラムの効率の良い実行,ソフトウ手アの正当性検証など非常に重要な問題を包含していることから、これまで多くの研究者の注目を集め,盛んに研究されてきた.しかし,まだ多くの重要な未解決問題が残されており,さらなる研究の発展が望まれている.そこで本研究では,TRSにおける最も基本的で重要な問題である語問題及び単一化問題について研究を行い,これまでに得られた結果をさらに拡張する結果を得た.即ち,まず,単項的TRSのクラスにおいては,停止性,線形性及び合流性を満たす場合においても単一化問題は非可解であるが,合流性を満たす単純TRSのクラスにおいては可解であることを明らかにした.次に,単純TRSのクラスを真に包含する準構成子TRSのクラス(SC)を導入して,合流性を満たすクラスSCの語問題及び単一化問題が可解であることを明らかにした.これらの結果は従来の結果を真に拡張すると共に,TRSの右線形性を仮定しないという点で,全く新しいもめであり,新しいアイデアに基づく証明手法及びより一般化された判定アルゴリズムを考案することにより得られたものである.次に,合流性を満たさないクラスSCにおいては,単一化問題及び項合流性問題が非可解であることを明らかにし,問題の可解なクラスと非可解なクラスの隔たりを埋める研究を行った.さらに,合流性に関する解決問題について研究を行い,合流性を保証するより一般的な条件を明らかにした.

また,TRSの停止性を前提としない,完備化法(合流性を満たすTRSへ変換する方法)及び終代数に基づく定理の自動証明法について考察し,従来の結果をさらに一般化すると共に,定理の自動証明システムの問題点を洗い出し,その解決のための改善を行った.項書き換えシステム(TRS)は等式の集合上で推論や簡約(計算)を行うための計算モデルであり,その応用例として,定理の自動証明,関数型プログラムの効率の良い実行,ソフトウェアの正当性検証など非常に重要な問題を包含していることから,これまで多くの研究者の注目を集め,盛んに研究されてきた.しかし,まだ多くの重要な未解決問題が残されており,さらなる研究の発展が望まれている.そこで本研究では,研究の最も遅れている非線形TRSのクラスにおける基本的で重要な問題について研究を行い,幾つかの新しい結果を得ることに成功した.即ち,まず準構成子TRSのクラス(SC)においては,線形性又は単項性を仮定しても,ほとんど全ての判定問題が非可解であることを示した.特に,注目すべき結果は合流性問題及び単一化問題が単項的なクラスSCにおいて非可解であることを示したことである.次に,本研究では,合流性を満たすクラスSCについて考察し,項合流性問題,語問題及び単一化問題が可解であることを示すと共に,到達可能性問題については非可解であることを明らかにした.これまで,項合流性問題と到達可能性問題は同程度に難しい問題と考えられており,TRSの種々の部分クラスにおいて,共に非可解であるか又は共に可解であるという結果のみが得られていたが,本研究の結果はこの従来の常識を覆す初めての結果であり,注目すべきものである.また,本研究では,合流を満たすクラスSCにおいて,到達可能性が判定可能となるための十分条件を幾つか明らかにした.さらに,本研究では終代数に基づく定理の自動証明法について研究し,その理論的基礎を確立すると共に,その応用例として左線形非停止TRSのクラスにおける定理の自動証明システムを提示し,その有用性を明らかにした.項書き換えシステム(TRS)は等式の集合上で推論や簡約(計算)を行うための計算モデルであり,その応用例として,定理の自動証明,関数型プログラムの効率の良い実行,ソフトウェアの正当性検証など非常に重要な問題を包含していることから,これまで多くの研究者の注目を集め,盛んに研究されてきた.しかし,まだ多くの重要な未解決問題が残されており,さらなる研究の発展が望まれている.そこで本研究では,研究の最も遅れている右非線形TRSのクラスにおける基本的で重要な問題について研究を行い,幾つかの新しい結果を得ることに成功した.即ち,準構成子TRSのクラス(SC)においては,線形性又は単項性を仮定しても,ほとんど全ての判定問題が非可解であるのに対して,合流性を満たすクラスSCでは,項合流性問題,語問題及び単一化問題が可解であることを示すと共に,到達可能性問題については非可解であることを明らかにした.また,合流を満たすクラスSCにおいて,到達可能性が判定可能となるための十分条件を幾つか明らかにした.さらに,フラットTRSのクラスにおける到達可能性,項合流性及び合流性判定問題の非可解性を主張したF.Jacquemardの論文において,そのすべての問題に対して,証明に誤りがあることを指摘すると共に,その正しい証明を与えることに成功した.定理の自動証明法に関する研究では,まず高階関数の取り扱いをも可能とする,終代数に基づく定理証明の基礎理論を確立すると共に,その証明システムの実装及び高度化を達成した.
DNaseIの遺伝的多型を用いた唾液斑からの個人識別

DNaseI多型は対立遺伝子頻度のバラツキが少ない個人識別能の極めて高い遺伝マーカーである。予備実験によって、報告者らは唾液中にもDNaseI多型が検出できることを見出した。また本研究において、生唾液や唾液斑からのDNaseI型判定法を確立し、DNaseI型を唾液(唾液斑)からの有効な個人識別マーカーとして活用し得ることを証明した。本年度は、上記の知見をさらに有用なものとするため、DNaseI多型に関する集団遺伝学的調査を拡大して行った。日本の異なる9地域(旭川、青森、仙台、前橋、東京、福井、米子、松山および久留米地区)に在住している集団についてDNaseI多型を調査した。各地域在住者集団について判定したDNaseI型表現型の分布はすべてHardy-Weinberg平衡を示し、さらに各集団間には表現型分布に有意な相違は認められなかった。そこで、これら集団でのデータを合わせて、日本人集団(計2302人)におけるDNaseI型の6個の対立遺伝子頻度を求めると、DNASE1^*1、^*2、^*3、^*4、^*5および^*6の頻度はそれぞれ0.5467、0.4467、0.0074、0.0009、0.0002および0.0002と算定された。これとは対照的に、ドイツ人集団では異なる2地域(ミュンヘンおよびミュンスター地区)在住者集団間でDNaseI型表現型分布に有意な相違が認められた。従って、DNaseI多型の成立過程において人種間で異なる機構が作用したものと考えられた。次に、各々の地域在住者集団におけるDNaseI型を鳥瞰的に検討するとDNASE1^*2の頻度は青森(0.4750)および旭川(0.4747)地区在住者集団で最も高く、他方久留米地区在住者集団で最も低い値(0.4446)を示し、北から南に向けてDNASE1^*2頻度が減少する傾向が認められた。そこで各地域の緯度差とDNASE1^*2頻度との間の相関を統計学的に検討したところ、DNASE1^*2頻度に関して南北間に地理的勾配の存在することが判明した。DNase I多型は対立遺伝子頻度のバラツキが少ない個人識別能の極めて高い遺伝マーカーである。予備実験によって、報告者らは唾液中にもDNase I多型が検出できることを見出した。本研究では、生唾液や唾液斑からのDNase I型判定法を確立し、DNase I型を唾液(唾液斑)からの有効な個人識別マーカーとして法医学的応用を図ることを目的とした。本年度は、これまでに利用しうる遺伝マーカーの数が限定されているために個人識別の試料としてあまり活用されなかった唾液斑について、DNase I型判定法の確立を試みた。従来法によって得られた唾液斑抽出液から型判定可能なアイソザイムパターンは得られなかった。そこでNonidet P-40を添加した溶出液を唾液斑に加えて得られた抽出液をPhenyl-Sepharose CL-4Bの小カラムで処理してから泳動すると再現性良いDNase Iアイソザイムパターンが観察され、容易に型判定が可能となった。Phenyl-Sepharose CL-4Bによる前処理は、法医学的試料からのDNase I型判定に極めて有効な前処理法であることが判明した。本法を利用したところ、約3ヶ月以上室温および37°Cに放置された0.51.0cm^2大の微小な唾液斑(全唾液として約1530μl)からでもDNase I型が再現性良く判定できた。なお、唾液斑から判定したDNase I型は同一人より採取した尿および血清からの型判定結果と一致していた。唾液斑からのDNA試料は分解されていることが多く、DNA多型検査が困難な場合があり、今回確立したDNase I型判定法は唾液斑からの個人識別に有用であると考えられた。また、DNase I多型について異なる地域在住の日本人集団について集団調査を実施したところ、対立遺伝子頻度に南北間の地理的勾配が認められた。この知見は、日本人の起源に関する二重構造モデルを支持するものであった。

これとは対照的に、ドイツ人集団では異なる2地域(ミュンヘンおよびミュンスター地区)在住者集団間でDNaseI型表現型分布に有意な相違が認められた。従って、DNaseI多型の成立過程において人種間で異なる機構が作用したものと考えられた。次に、各々の地域在住者集団におけるDNaseI型を鳥瞰的に検討するとDNASE1^*2の頻度は青森(0.4750)および旭川(0.4747)地区在住者集団で最も高く、他方久留米地区在住者集団で最も低い値(0.4446)を示し、北から南に向けてDNASE1^*2頻度が減少する傾向が認められた。そこで各地域の緯度差とDNASE1^*2頻度との間の相関を統計学的に検討したところ、DNASE1^*2頻度に関して南北間に地理的勾配の存在することが判明した。
感性自律ロボットとの自己目的的な音声対話に関する研究

自己目的的な楽しさの認知科学的モデル(フロー体験モデル)に基づいて、人間に多くの楽しさをもたらす自律型キャラクターの構成について、特に本年度は言語および対話の制御に関する以下の検討を行った。1、自律キヤラクターの言語的な個性を、連続音声認識性能が有意に高い条件と低い条件を意図的に作り出すことによって実現した。これにより、音声認識のユーザがフロー体験モデルにおける挑戦の高低を感じることが可能になった。2、被験者実験を用いて、誤認識を生じやすい音声認識システムが人間をどの程度楽しませるかを評価した。前年度に整備したツールを利用し、評価においては音声や画像の書き起こしに加えて被験者の表情なども分析した。実験は被験者の音声認識に対する技能の知覚と音声認識の性能差がもたらす挑戦の高低に注目して2要因4群で構成した。その結果、特に誤認識に対する被験者の反応においてフロー体験モデルを支持する結果が得られたことから、挑戦と技能のバランスが取れた条件においてより多くの楽しさが得られること、対機械としての音声入力の利用であっても対人間に近い性質がシステム応答によってもたらされること、などが確認された。3、音声認識が可能なロボットおよび擬人化CGエージェント制御ツールを用いて、音声対話の自己目的性を応用する手法について検討した。特に音声・動作・感情表現などを用いた自律的な振る舞いの表現についてVoiceXML言語に基づく記述方式の検討を行った。また、音声を用いたキーボード練習システムについて、複数のキャラクターを用いたシナリオを作成し、特に初診者と熟練者、晴眼者と視覚障害者、といった技能と挑戦の差違が動機付けや楽しさに影響を与える、という仮説を検証した。本研究課題は、自己目的的な楽しさの認知科学的モデルに基づいて、人間に多くの楽しさをもたらす自律型キャラクターの構成について、主に音声対話の面から検討を行うものである。本年度は以下の研究を行った。(1)模擬対話が可能な自律キャラクターの動作環境の整備を行い、特に音声入出力およびキャラクター画像の制御に関する検討を行った。対話の記述方法にはVoiceXMLを使用することとし、プロトタイプ処理系によって技術的な検証を行った。VoiceXMLは音声対話システムの標準技術として注目されているが、このVoiceXMLを使用することにより、本研究の模擬対話においてはキーボードなどの代替手段で制御を行うことができ、音声入力を用いた対話システムへの拡張も容易であることを確認した。また、擬人化CGエージェント制御部と対話処理系との統合方法について検討を行った。(2)音声対話における挑戦と技能の制御方法の検討を行った。特にフロー体験モデルにおける挑戦と技能を制御しやすいタスクとして、音声を用いたタッチタイピング練習とタイピング技能評価のためのシステムを開発した。また、視覚障害者と晴眼者との間でタイピング練習の過程が異なることに注目し、被験者実験計画の検討を行った。(3)フロー状態の有無を適切に判断する方法について検討した。特に対話実験における被験者の履歴を分析するためにビデオ処理などのツール整備を行った。さらに「ユーザが音声認識をいかに信頼するか」といった観点から信頼理論・進化ゲーム理論と本研究課題との関連性について考察を行った。これらにより、次年度の研究として、タッチタイピング練習と放送コンテンツ製作支援という2つのアプリケーションにおいて、キャラクターの個性の持たせ方、システムに対するユーザの楽しみ方、などの観点から検討を行うために必要な環境整備が実現できた。
IB-IVUSによる肺腫瘍診断

1従来診断困難であった末梢病変の肺がん、縦隔リンパ節、肺門リンパ節診断において気管支鏡検査に超音波検査を併用することにより末梢肺腫瘍病変、縦隔・肺門リンパ節ともに描出が可能となった。2CT画像をコンピューター解析することにより仮想気管支鏡画像作成し、それを気管支鏡検査前に用いることにより気管支鏡検査の検査時間の短縮を図ることが可能となった。3仮想気管支鏡画像作成を行うことにより腫瘍、リンパ節とその周囲の血管病変との鑑別が可能となり気管支鏡生検時の重篤な出血を回避することが出来た。4仮想内視鏡画像のコンピューター解析を併用した気管支鏡検査にて診断し得た肺がん組織および縦隔・肺門リンパ節組織検体を用いて腫瘍組織のEGRF、ALK、ROS-1、BRAFなどの遺伝子発現、遺伝子変異を調べることにより、現在臨床応用されている、それぞれの遺伝子関連の分子標的治療薬を治療に応用することが可能であった。5上記と同様に気管支鏡検査にて診断し得た肺がん組織および縦隔・肺門リンパ節組織検体を用いて免疫チェックポイント機構に関与するPD-L1の発現を調べることにより臨床応用されている様々な免疫チェックポイント阻害薬による治療が可能であった。6さらに気管支鏡で採取した組織を電子顕微鏡による超微形態を調べることにより、遺伝子発現の有無、免疫チェックポイント機構に関与するPD-L1の発現の有無の関連を現在検索中である。これらの関連が明らかになれば肺がんの発がんに関連する機構の解明、新たな治療薬の開発が可能となると思われる。1仮想内視鏡画像のコンピューター解析を併用した気管支鏡検査にて診断し得た肺がん組織および縦隔・肺門リンパ節組織検体を用いて腫瘍組織のEGRF、ALK、ROS-1、BRAFなどの遺伝子発現、遺伝子変異を調べることにより、遺伝子関連分子標的治療薬を治療に応用することが可能となった。2気管支鏡検査にて診断し得た肺がん組織および縦隔・肺門リンパ節組織検体を用いて免疫チェックポイント機構に関与するPD-L1の発現を調べることにより免疫チェックポイント阻害薬による治療が可能となった。3現在検索中の気管支鏡で採取した組織を電子顕微鏡による超微形態を調べることにより、遺伝子発現の有無、免疫チェックポイント機構に関与するPD-L1の発現の有無の関連を近い間に明らかにできると思われる。1気管支鏡検査における末梢肺腫瘍組織性状診断のためのIB値(超音波信号の反射波)を分析し計算されるintegrated backscatter値)の測定が周囲の構造物、空気、検査中の咳嗽等により不安定な時があるため、より検査中の鎮静を深くして安定的な検査データーの解析が必要である。2今後、より一層生検検体数を増やし各種肺がん組織別のIB値の比較、悪性以外の良性腫瘍、正常肺組織、間質性肺炎、COPDなどの組織におけるIB値の測定を行い、より正確な組織性状診断や肺がんの浸潤の程度、リンパ節転移の有無の診断が可能になることが重要と思われる。末梢発生の肺がん診断において気管支鏡下の気管支腔内超音波断層法(endobronchial ultrasonography: EBUS)は現在、重要な診断方法の一つとなっている。気管支腔内超音波断層法は気管支鏡を介し細径超音波プローブを挿入し、気管支周囲組織の超音波画像を得る方法である。しかし、腫瘍のサイズ、形状によっては超音波画像のみでは良悪性の診断に困難なことが多い。本研究の目的は、本学循環器内科領域で確立した超音波信号の反射波を分析し計算されるintegratedbackscatter(IB)を気管支鏡に応用して腫瘍のIB値を測定して腫瘍の良悪性の診断、悪性の場合の組織学的分類分化度の評価、周囲への進展の有無、胸膜、血管、気管支との距離、肺門、縦隔リンパ節への進展の有無を評価することである。研究の方法は気管支鏡検査時に現在臨床応用されている気管支腔内超音波断層法(EBUS)を透視下に行い、透視およびエコーにて腫瘍部位を同定する。その後IB-IVUSで使用する血管超音波カテーテルを気管支鏡の鉗子口より挿入し、腫瘍に到達したことを確認し、IB値を測定する。同部位より生検を行い、組織学的診断の上、腫瘍、リンパ節、肺組織のIB値から手術標本にて測定した腫瘍や正常肺組織のIB値を比較して生体内でのそれぞれのIB値を測定する。平成29年度は、1.血管内超音波装置のEBUSへの応用、2.コンピュータープログラムの開発-EBUSからIB値の測定、3.EBUS/IB値から治療への応用を行った。1.血管内超音波装置のEBUSへの応用。1気管支鏡検査時に現在臨床応用されている気管支腔内超音波断層法(EBUS)を透視下に行い、エコーにて腫瘍部位を同定。その後IB-IVUSで使用する血管超音波カテーテルを気管支鏡の鉗子口より挿入し腫瘍に到達したことを確認し、IB値を測定。同部位より生検を行い、組織学的診断の上、EBUSでのエコー所見とIB-IVUSでのIB値を比較検討し、生体内での腫瘍組織のIB値が手術標本で得られたIBとどのように対応するか腫瘍の組織型分化度の比較検討を行った。2.コンピュータープログラムの開発-EBUSからIB値の測定。1現在の血管内エコー装置からのIB値の測定のみでなく、新たに気管支鏡検査用のIB測定装置を開発。現在気管支鏡で使用されているEBUS装置そのものから超音波信号を取りだし、その信号のフォーマットに適合するコンピュータープログラムを開発する。