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学校力に着目した心の健康と発達支援の方略

児童生徒のメンタルヘルスの国際比較:韓国と日本の韓国人学校の中学生13年生約2000名に学校メンタルヘルス尺度を用いて調査を実施した。その結果、韓国の中学生は摂食障害傾向が特に高いこと、日本の韓国人学校の中学生は、韓国の中学生とは異なる文化意識を持つことなど、韓国・日本双方の学校支援に有用な知見が得られた。以上これまでの研究の概要について、研究協力地域における学校関係者(約200名)に向け、成果発表を目的とした講演を行った。研究最終年度は、(1)調査・実践のフォローアップと成果報告、(2)学校力に着目した心の健康と発達支援方略モデルの提案、(3)成果発表、が研究課題となった。1.調査・実践のフォローアップ:Getting to Outcome^<TM>を参考に、実践全体のプロセス・プログラム評価を行った。プログラムを2年間行った小学校では、メンタルヘルスの一側面である「摂食障害傾向」が統計的に有意に低下し、「共同体的自尊感情」が高まっていた。食事を巡って家族や友人とコミュニケーションを交わしたり、日々の生活を振り返ったりする機会を設けたことによる効果が表れたものと考えられた。対象児童・生徒の学年は全国的にも「摂食障害傾向」は高く、自尊心を高めつつそれが減少したことの意義は大きいと考えられる。2.学校力に着目した心の健康と発達支援方略モデルの提案:学校力アセスメントシートの妥当性を検討し、学校力と地域力を加味したアセスメントパッケージを完成させた。実践を行った2校においてシートをもとに実践を整理し、各校において効果的な心め健康と発達支援の方略を考察した。家庭科の授業だけでなく、総合学習など科目横断的な授業時間を活用した実践方法を構築したこと、また実践全体をデザインしつつ、個々の実践を重ねながらシステムを作り上げる発達支援方略モデルが提案できた。3.成果発表:実践を行ってきた地方自治体で「食と心の健康教育プログラム」を、知的財産システムとして還元するための最終報告をまとめた。実践協力校からの評価も得た。同書は、地元メディアで取り上げられている。また、アメリカ心理学会第27部門(The Society for Community Research and Action)、日本心理臨床学会で、関連テーマの成果発表を行う(計8本)。国内誌2本の採択が決まり、国外誌にも投稿した他、現在も複数の成果論文を執筆・投稿中である。
時間分解ラマン,赤外,テラヘルツ分光法による光誘起相転移の研究

シアノ架橋錯体におけるCN振動をラマン散乱および赤外吸収で観測することにより,光誘起相転移のダイナミクスを研究した.その結果,光誘起相転移において多量の境界層が生成されること,光誘起によってサブピコ秒で初期の相が消滅して境界層が出現し,数100ピコ秒以上その状態が持続することがわかった.また,テラヘルツ電磁波パルスの磁場成分を利用してオルソフェライト内のスピンの歳差運動を極めて小さなエネルギーで超高速制御できることを示した.シアノ架橋錯体におけるCN振動をラマン散乱および赤外吸収で観測することにより,光誘起相転移のダイナミクスを研究した.その結果,光誘起相転移において多量の境界層が生成されること,光誘起によってサブピコ秒で初期の相が消滅して境界層が出現し,数100ピコ秒以上その状態が持続することがわかった.また,テラヘルツ電磁波パルスの磁場成分を利用してオルソフェライト内のスピンの歳差運動を極めて小さなエネルギーで超高速制御できることを示した.時間分解ラマン散乱測定用の光源として,BIBO非線形結晶を用いて1kHz Tiサファイア再生増幅器からのパルス光(800nm)の2倍高調波を発生する光学系を組み,最適化を行った.その結果パルス幅120fs,周波数幅190cm-1の基本波から高調波(400nm)へ効率30%で変換し,周波数幅を30cm-1まで圧縮することに成功した.さらにスペクトルのトリミングを行って,周波数幅15cm-1,パルス幅1.3psのほぼフーリエ限界パルスを約10%の効率で得ることができた.この光源を用いてSi結晶の520cm-1の光学マォノンに対して時間分解ラマン散乱測定を行い,迷光率も十分に低く,期待通りの時間分解能でラマンスペクトルが測定できることを確認した.この光源を用いて,本研究の目的であるRbMnFe系シアノ架橋錯体に対して,ポンププローブラマン測定を行ったところ,400nmの光照射による過渡的な高温相⇒低温相転移が生じている兆候を見出したが,試料の劣化が激しく励起強度を上げられないために,定量的な議論に耐えうるデータを得ることはできなかった.そこで,試料を連続的に移動させながら測定することにより,劣化を回避する方法を考案し,装置を改造中である.これにより,約100倍のS/N向上が見込める.時間分解赤外分光に関しては,波長5μmの赤外レーザーパルスが不安定であるために精度が上がらないという問題を解決するために,再生増幅器の励起レーザーをダイオードポンプ型に更新し(科研費基盤B),さらにコンパクトで安定度の高い光パラメトリック増幅器(TOPAS)を購入(別予算)設置し,十会な性能を持っていることを確認した.ラマン分光による成果シアノ架橋錯体におけるCN振動の共鳴ラマン散乱の測定を行い,Fe^<3+>-CN^--Mn^<3+>に対応すると同定されたラマン線について,非常に強い共鳴効果を見いだした.その共鳴曲線はCN^-からFe^<3+>への電子移動に対応するLMCTバンドのスペクトルとよい一致を示し,この同定が正しいことが確認された.またLMCT遷移とCN振動が非常に強く結合していることが分かった.既報の文献の中でラマンスペクトルやラマン線の数の不一致があることの主な原因が共鳴効果であることが判明した点も重要である.時間分解赤外分光による成果シアノ架橋錯体における時間分解赤外測定では,光源の不安定性が大きな障害になっていたが,20年度から稼動を始めた波長可変の赤外レーザー(OPA)により安定な測定が可能になった.さらに21年度に2台目のOPAを導入し,ポンプ用可視光とプローブ用赤外光の波長を自由に選択して,光誘起相転移に伴う赤外吸収を時間分解して測定することが可能になった.この実験装置により,RbMnFe系シアノ架橋錯体における高温相から低温相,低温相から高温相の双方向の相転移ダイナミクスを4K近くの低温で調べた.さらに同時に連続的に逆プロセスを誘起する光を照射する方式を考案し,蓄積効果を回避して,極めて再現性よく過渡吸収を測定できることを確認した.これまで多くの時間分解測定が,自然に逆過程が起こる高温で行われていた中で,永続的な光誘起相転移が起こる低温での研究を可能にした点が新規である.時間領域テラヘルツ分光による成果オルソフェライトYFeO_3においてTHz電磁波照射により強磁性共鳴に起因する磁気双極子の歳差運動をコヒーレント制御できることを見出した.この結果に基づき,希土類フェライトにおいて磁気異方性の転移温度近傍でTHz波を用いてスピン秩序を制御する可能性を検討中である.〈光誘起相転移における相境界の成長ダイナミクス〉これまでの光誘起相転移研究では,光誘起相ドメインの境界に関する情報がほとんど得られていなかったが,我々はシアノ架橋錯体(RbMnFe系)におけるCN振動のラマン散乱スペクトルから低温相,高温相,境界の3者が定量できることに着眼し,室温における光誘起低温相とドメイン境界の時間発展を観測した.その結果,熱的な相転移の場合に比べて遥かに多量の境界が生成されていることが分かった.これは,光誘起により小さな低温相核が多数発生したことを意味している,また,励起光強度に対する依存性を調べたところ,高強度の場合ほど境界がより急速に生成されること,すなわち小さな核がより多数発生することがわかった.

このように光誘起相転移における境界の役割を明らかにしたのは,本研究が初めてである.〈光誘起相転移における蓄積効果回避分光法の確立〉これまで光誘起相転移の超高速時間分解測定では,光誘起相が次の励起パルスが来るまでに緩和して元の相に戻る必要があり,対象は光誘起相が短寿命のものに限られていた.これに対して,我々はRbMnFe系シアノ架橋錯体において,逆方向の相転移を誘起する光を同時に照射することで,蓄積効果を回避し,繰り返し測定を行う手法を開発し,低温の試料に適用して,高温相⇒低温相,低温相⇒高温相,の双方向の過渡的な振舞いを調べることに成功した.その結果,電荷移動とともにピコ秒領域で光誘起相と境界成分が現れることが分かった.この結果は未転移領域に小さな核が多数発生していると考えると理解できる.〈テラヘルツ波の磁場成分を利用したスピン制御〉オルソフェライトYFeO_3において強磁性共鳴に起因するスピン歳差運動をコヒーレント制御できることを示した.これはTHz誘起磁気相転移の研究の足がかりになるものであり,23年度以降の研究で発展させる計画である.
Ia型超新星の多様性の起源と宇宙化学進化の研究

Ia型超新星はどれも同じような性質を示すと期待されているが、実際には一つ一つに個性がある。例えば、どのIa型超新星も最大光度時に全く同じ(絶対的な)明るさになる訳ではない。遠方宇宙における距離指標としてIa型超新星を用いるためには、この明るさのばらつきを補正する必要がある。そこで、ピーク時に明るいIa型超新星ほどピーク後にゆっくりと減光するという、明るさと光度曲線の幅の相関関係(Phillips則)を利用する。この関係は経験則であり、理論的には完全には説明できていない。Phillips則に従う普通のIa型超新星と比べ、明るさは大きく変わらないがピーク後の減光が遅いla型超新星が存在する。その理由として、爆発モデルや放出物質中の光子の伝搬の違いを指摘する研究はあるが、理論的にはまだ分かっていない。SN2011aaは、減光が遅いIa型超新星の1つである。また、明るさと減光の遅さが、母銀河による減光を無視したSN2006gzに近い。SN2006gzは極めて明るいIa型超新星に分類されるが、母銀河による減光の程度が正確には分かっていない。SN2011aaとSN2006gzの類似性から着想し、極めて明るいIa型超新星を説明する理論モデルでSN2011aaの特徴の説明を試みた。この理論モデルは、観測から示唆される大量のニッケル56(Ia型超新星の光源)を説明するために、爆発した白色倭星がChandrasekhar質量を超えていたとするものである。この超Chandrasekhar質量の爆発モデルを用い、輻射流体計算を行った。その結果、昨年度までに得られた極めて明るいSN2009dcのような極端さはないものの、減光が遅いSN20011aaは超Chandrasekhar質量のモデルである程度説明できることが初めて分かった。宇宙の距離指標であるIa型超新星はどれも同様な性質を示すと考えられているが、近年の観測によれば、実際には完全には一様ではないことが分かってきた。ところが、その起源は理論的には分かっていない。今年度は、特異なIa型超新星の明るさの多様性に着目し、その爆発機構の解明を目指すことに重きを置いた。具体的には、様々なパラメータの異なる爆発モデルを構築して輻射輸送計算をし、得られた多色の光度曲線を観測と比較することによって、観測された特異なIa型超新星やその親星についての性質に迫ろうとするものである。成果として、観測史上最も明るいIa型超新星であるSN2009dcに関して、・典型的なIa型超新星のような、チャンドラセカール限界質量(約1.4太陽質量)の白色矮星の爆発モデルでは、観測されたSN2009dcの光度曲線を説明できず、より重い(太陽の2倍以上の重さを持つ)白色矮星の核爆発を考える必要があること、・SN2009dcの母銀河による減光を無視したとしても、光源であるニッケル56は少なくとも1.2太陽質量も必要であること、・今回計算した爆発モデルの中では、母銀河の減光を考慮すれば、親星は2.8太陽質量で、かつ、1.8太陽質量のニッケル56を持つモデルが、観測を最も良く説明すること、等が得られた。SN2009dcの親星の性質について理論的に明らかにした研究はこれが初めてである。しかしながら、このような成果は観測との比較のみで得られたものであり、その他の観点、例えば、重い白色矮星の核爆発がこのような大量のニッケル56を生成するのか、についての詳細な理論計算がない。また、輻射輸送計算における不定性も少なからず存在しており、更に詳しく調べる必要はある。その他、極めて暗いIa型超新星についても、同様のアプローチを用い、その性質に迫ろうとしている。本年度は、Ia型超新星の多様性の起源を研究する上で、特に興味深いものが複数観測・報告された。中でもSN2011feは、近年で最も近くに出現したIa型超新星であり、見かけの光度が大きいためにとても明るいことから、複数の研究グループによって爆発直後から密な観測が行われている。そのため、Ia型超新星の研究にとっては重要な研究対象であり、このSN2011feの観測結果から、爆発機構や形成シナリオといったIa型超新星の理論モデルに更に示唆を与えることができると期待される。幾つかの爆発モデルについて、輻射輸送計算をすることで多色の光度曲線を得て、観測結果と比較したところ、1)ピーク時の明るさや時刻を比較的良く再現することができ、SN2011feは典型的なIa型超新星であること、2)光度曲線の立ち上がりの比較から、爆発時の元素分布に若干の混合が生じていた可能性があること、が示唆された。また、昨年度も取り組んでいた極めて明るいIa型超新星であるSN2009dcについても研究を更に進めた。昨年度の時点では計算上の困難から計算されていなかったモデルがあったが、計算時のパラメータを工夫することで計算できるようになった。昨年度に得た結果は変わらないものの、考慮していたモデルのパラメータ範囲を網羅できたため、より一貫した議論が可能となった。その他にも、特異なIa型超新星であるSN2011aaは、観測によれば光度曲線の時間進化が遅いが、その原因は分かっていない。

幾つかの爆発モデルの光度曲線を計算して比較したところ、SN2009dc程ではないにせよ、爆発した白色矮星の質量が通常よりも重い可能性が示唆された。Ia型超新星はどれも同じような性質を示すと期待されているが、実際には一つ一つに個性がある。例えば、どのIa型超新星も最大光度時に全く同じ(絶対的な)明るさになる訳ではない。遠方宇宙における距離指標としてIa型超新星を用いるためには、この明るさのばらつきを補正する必要がある。そこで、ピーク時に明るいIa型超新星ほどピーク後にゆっくりと減光するという、明るさと光度曲線の幅の相関関係(Phillips則)を利用する。この関係は経験則であり、理論的には完全には説明できていない。Phillips則に従う普通のIa型超新星と比べ、明るさは大きく変わらないがピーク後の減光が遅いla型超新星が存在する。その理由として、爆発モデルや放出物質中の光子の伝搬の違いを指摘する研究はあるが、理論的にはまだ分かっていない。SN2011aaは、減光が遅いIa型超新星の1つである。また、明るさと減光の遅さが、母銀河による減光を無視したSN2006gzに近い。SN2006gzは極めて明るいIa型超新星に分類されるが、母銀河による減光の程度が正確には分かっていない。SN2011aaとSN2006gzの類似性から着想し、極めて明るいIa型超新星を説明する理論モデルでSN2011aaの特徴の説明を試みた。この理論モデルは、観測から示唆される大量のニッケル56(Ia型超新星の光源)を説明するために、爆発した白色倭星がChandrasekhar質量を超えていたとするものである。この超Chandrasekhar質量の爆発モデルを用い、輻射流体計算を行った。その結果、昨年度までに得られた極めて明るいSN2009dcのような極端さはないものの、減光が遅いSN20011aaは超Chandrasekhar質量のモデルである程度説明できることが初めて分かった。典型的なものから特異なものまで、幾つかの特徴的なIa型超新星の観測結果に触れる機会に恵まれ、それらの性質を理解するために理論計算との比較ができた。その一方で、白色矮星表面での元素合成計算については、計算コードの改良が大きくは進んでおらず、その点では遅れている。今まで通り、理論と観測を比較することで、様々なIa型超新星の性質の原因を探っていく。白色矮星表面での元素合成計算については、計算コードの改良を進め、新たな成果を得たい。
植物病原菌ゲノミクス手法を用いた殺菌剤作用点同定基盤の確立およびその応用

先行研究において、重要植物病原菌トウモロコシごま葉枯病菌をモデルとして、新規殺菌剤を含む多重薬剤耐性変異株を人為的に作出し、その全ゲノム配列を決定した。本研究では、この多重変異株と野生株のゲノム配列の間で異なっている配列を薬剤耐性変異点の候補として解析をすすめた。その結果、トルニファニド耐性遺伝子TFR1はファルネシルトランスフェラーゼ遺伝子を、TFR2はゲラニルゲラニルトランスフェラーゼ遺伝子をコードしていることが示唆された。同様にポリオキシン耐性遺伝子Pol2およびPol4はそれぞれ、フェロケラターゼ遺伝子およびポルフォブリノーゲンデアミナーゼ遺伝子をコードしていることが強く示唆された。これまでに、重要植物病原菌であるトウモロコシごま葉枯病菌(Cochliobolus heterostrophus)をモデルとして、興味深い新規殺菌剤を含む多重薬剤耐性変異株を人為的に作出し、その全ゲノム配列を決定している。2013年度は、この多重変異株のゲノム配列と親株(野生株)のゲノム配列の間で異なっている配列を「薬剤耐性変異点」の候補として解析をすすめ、いくつかの薬剤耐性遺伝子(TFR1、TFR2、POL2、POL4)について変異遺伝子の有力候補を見つけることに成功した。TFR1はファルネシルトランスフェラーゼ遺伝子を、TFR2はゲラニルゲラニルトランスフェラーゼ遺伝子をコードしていることが示唆され、これらの遺伝子の1アミノ酸変異が薬剤耐性化を引き起こしていると考えられる。Tolnifanideの作用機構はこれまで全くわかっていなかったが、この殺菌剤の作用性・耐性メカニズムにはタンパク質のプレニル化過程が関与していることが強く示唆された。また、ポリオキシン耐性遺伝子Pol2およびPol4はそれぞれ、フェロケラターゼ遺伝子およびポルフォブリノーゲンデアミナーゼ遺伝子をコードしており、これら遺伝子の1アミノ酸変異が薬剤耐性化を引き起こすことが強く示唆された。両遺伝子はヘムの生合成に必須の遺伝子として知られており、これまで知られていなかったポリオキシンの耐性化とヘムの生合成過程の強い関連性が示唆された。2013年度にトルニファニド耐性に関わる遺伝子座TFR1をコードする遺伝子候補としてファルネシルトランスフェラーゼを、TFR2をコードする遺伝子候補としてゲラニルゲラニルトランスフェラーゼを見出した。本年度は、これらの遺伝子が実際に薬剤耐性遺伝子として機能しているかの検証を行った。TFR1株由来の変異型ファルネシルトランスフェラーゼ遺伝子をベクターにクローニングし、野生株に導入した場合、トルニファニドに対する耐性化は認められなかった。一方で、TFR2株由来の変異型ゲラニルゲラニルトランスフェラーゼ遺伝子を野生株に導入した結果、トルニファニドに対する完全な耐性化が認められた。このことから、ゲラニルゲラニルトランスフェラーゼの1アミノ酸変異が実際に薬剤耐性を引き起こすことが確認できた。ゲラニルゲラニルトランスフェラーゼはタンパク質プレニル化機構で中心的な役割を果たす酵素であり、トルニファニドの耐性化機構および作用機構にはタンパク質プレニル化機構が関与していることが強く示唆された。トウモロコシごま葉枯病菌の全ゲノム配列からプレニル化修飾を受けると予測される遺伝子群を探索した結果、その多くがRAS型およびRHO型GTPaseなどの細胞内シグナル伝達因子であった。以上の結果から、トルニファニドはタンパク質プレニル化機構を撹乱することにより、細胞内シグナル伝達機構に影響を与えている可能性が考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。菌類分子遺伝学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り、全ゲノム解析から得られた薬剤耐性変異点の候補リストの中から、各殺菌剤の耐性化に関わると考えられる遺伝子を4種類推定することに成功した。今後、薬剤耐性遺伝子であることの直接的な証明が必要になるが、こうした手法からの薬剤耐性遺伝子の同定や作用機構の解明はこれまでにもほとんど例が無いことから、順調に進展していると言える。2013年度に薬剤耐性遺伝子の有力候補として絞り込んだ4遺伝子についてさらに解析を行い、薬剤耐性遺伝子としての直接的な証明実験をすすめる。具体的には、TFR1、TFR2、POL2、POL4それぞれの交配子孫株について、有力候補遺伝子のシークエンスを更に詳細に行い、薬剤耐性の形質と強く連鎖していることを示す。さらに、遺伝子組換え手法によりそれぞれが薬剤耐性遺伝子であることを直接的に証明することを試みる。まず、それぞれの薬剤耐性株について、野生株由来の正常な遺伝子(変異の入っていない遺伝子)を再導入することにより、薬剤耐性株が薬剤感受性株に変化するか否かを調査する。遺伝子組換えにはプロトプラスト-PEG法を用いる。また、これとは逆に、野生株について、薬剤耐性株由来の変異遺伝子を導入することにより、薬剤感受性株が薬剤耐性株に変化するか否かを調査する。これら両実験により、それぞれの有力候補遺伝子が真の薬剤耐性遺伝子であることを証明する。
大型浮体用新形式機械継手の剛性・強度に関する研究

平成1718年度の科学研究費補助金を得て開発して来た大型浮体用の機械継手に予加振を与えて剛性に及ぼす影響を検討し、続いて継手の空隙に稠密に充填される小径の球状体の単体および球群の圧壊実験を実施し、その結果を用いて継手の強度の推定法を検討した。さらに、これまでの結果を機械継手で接合される桁の構造設計の考え方としてまとめた。1.予加振された継手を装着した桁模型の剛性機械継手の空隙に充填された粒状体群の賦存状態に影響を与える可能性のある、予加振を加えるために加振器を設計、製作した。この加振器は想定実機に対しスケール1:30の継手模型に対応している。変位は上下一方向、パラメタとする振幅、周波数は、加振器のメカニズムに基づく制約条件に、相似則を考慮した運動特性を加味して決定した。上記の加振器により、変位振幅と周波数をパラメタとして予加振を加えた継手模型を長さの中央に組み込み、パラメタ毎に桁模型を組み上げ、軸荷重を0引張最高荷重0圧縮最高荷重0を1サイクルとして3サイクルづつ加えた。主要計測項目は継手構造部分の伸縮変位、内部ブロックの部材軸方向歪である。計測された実験データの解析、考察は、まだ終了していないが、これまでの整理結果から、空隙への充填材の充填率が十分であっても、予加振のパラメタ条件によって、伸縮データに基づく軸剛性が約1/2に低下する場合がある一方、軸剛性が維持されるパラメタ条件もあった。軸歪の挙動には、全てのケースに着いて殆ど影響が見られなかった。これらの解釈と、結果の設計との関係(パラメタの適性を含む)に関しては引き続き検討する。2.充填材の移動の光学的計測継手模型の空隙部に充填された粒状体の移動を、シリコンオイルによる可視化、およびレーザーと高感度撮影により光学的に計測した。目下、データ解析中であり、結果は充填材の安定度の評価に貴重な情報を与える。1.提案している機械継手は、受けとしての凹部と挿入する凸部との間に、挿入時の緩衝機構として空隙が存在し、挿入後この空隙部へ小径の球を稠密に充填することによって桁の部材力を伝達する。多数の球の間で伝達出来る力は圧縮力であり、引張り力、曲げモーメント、剪断力等は継手内の構造によってそれぞれの力が圧縮力に返還されて伝達される。2.多数の球によって伝達出来る圧縮力の大きさの評価法を作るため、基礎として一つの球(薄肉球、単球と称する)の圧壊強度、および適切な数の球の集合体(球群と称する)の圧壊強度を実験的に求めた。3.単球圧縮実験の結果の信頼性を検証し、物理実験のみでは不足する情報を補うため、弾塑性、大歪を考慮し、接触問題として既製プログラムにより有限要素解析を実行した。4.単球、および球群の中心球の圧壊強度に関わる挙動の考察から、機械継手を組み込んだ桁構造の軸力に対する強度を近似的に推定するには、本研究において実行した球群強度の実験あるいは単球の有限要素解析により降伏荷重、あるいは圧壊荷重を求め、機械継手のなかにおける圧縮力伝達部分の面積を評価して作用させることにより桁としての降伏荷重、圧壊荷重の近似値を推定できると考える。5.多数の球から特定の球を同定し、移動を追跡する光学的計測法の応用については、必要な処理が球の挙動に影響することが考えられ、本研究では今後の検討を俟つことにした。
Pevineuvial window(神経周膜窓)に関する実験的研究

予備実験と同様の方法で、Wister系Ratを使用し、ネンブタール麻酔下に脛骨神経を展開し、1mmおよび5mm径のperineurial window(神経周膜窓)を作製した。Sham operationを行ったものをcontrolとした。平成10年度は、実験1:障害モデルの機能的評価。実験2:神経線維および神経周膜の肉眼的観察・組織学的評価。実験3:神経周膜のbarrier機能の評価を行い、これらの結果は、平成11年7月のPeripheral Nerve Society annual meeting(San Dicgo USA)、8月の日本末梢神経研究会(東京)などで報告した。これら一連の研究によりperineurial windowはそのサイズにより病態が異なることが明らかとなった。小さなwindow(1mm大)では、初期の障害程度は軽いものの、ヘルニア腫瘤の突出は著明で、歩行分析および組織学的にも長期間障害が持続し、12週経過しても神経周膜のbarrier functionも回復しなかった。また24週経過しても組織学的変化は残存しており、自然治癒しない可能性が示唆された。本研究からperineurial windowの病態には神経周膜の損傷による神経内恒常性破綻より、絞扼が強く関与していると考えられた。予備実験の結果、絞扼の強くない大きなwindow(5mm)モデルでは初期の障害は著しいものの、早期に回復が得られていた。一方、絞扼の強い小さなwindow(1mm)では、初期の障害は軽度であるものの、長期間継続し12週の観察でも、神経周膜・神経線維の修復は得られていないことが判明した。予備実験と同様の方法で、Wister系Ratを使用し、ネンブタール麻酔下に脛骨神経を展開し、1mmおよび5mm径のperineurialwindowを作製した。Sham operationをcontrolとした。これまで以下の実験1から3までを施行した。実験1:障害モデルの機能的評価。各群10例とcontro15例について、術後12週まで毎週TFI(tibial functional index)を計測し歩容状態の回復経過を観察した。Perineurial window作製後1,4,8,12週の時点で、創を展開しperineurial windowの状態を肉眼的に観察した後、屠殺し、神経を採取して組織学的観察を行った。エポン包埋で、横断切片をトルイジンブルー染色し、光学顕微鏡および透過型電子顕微鏡(HU-12AS)にて神経線維の変性、再生および神経周膜の再生過程を観察した。各群20例とcontrol12例に対して行った。実験3:神経周膜のbarrier機能の評価。神経周膜のbarrier機能を観察するため、各群1,4,8,12週の時点で、創を展開し神経周囲にEvans blue albumin(EBA)を2cc浸潤させた。2時間後神経を採取し、10μmの凍結縦断切片を作製し、蛍光顕微鏡で透過性を観察した。各群20例とcontrol12例に対し、神経周膜のbarrier機能の回復過程を評価した。平成11年度は以下の実験4を行い、こらまでの研究成果を総括した。平成10年度の実験1から3の結果、1mm径の小さなperineurial windowでは、初期の障害は比較的軽度なものの、長時間障害が持続することが判明した。今年度は以下の実験を行った。実験4:Perineurial windowの自然経過と治療についての研究。障害の長時間持続する1mm径のperineurial windowについてさらに24週までの長時間の観察を行い、自然治癒が生じるか否かを検討した。また1mm径のperineurial window作製2週後に局所を再度展開し、各種治療を行い、それぞれの群に対しさらに4週後・8週後に神経を採取し、組織学的検索を行った。perineurial windowに対する治療は、A)そのまま創を閉鎖する。B)perineurial windowの末梢・中枢の神経周膜を大きく切開し、小さなwindowを大きなwindowに変換する。C)ヘルニア部分を押し込むようにして神経周膜を縫合、windowを閉鎖する。の3種類について検討した。各治療群とも5例ずつに対して、TFI(tibial functional index)による機能評価、EBAによる神経周膜の透過性の評価などを平行して行った。
深海底熱水活動域における糖鎖を介した生物間相互作用の分子的解明

本研究は、深海底熱水活動域において絶対的な共生関係にある微生物ー大型生物の相互作用・相互認識機構を分子レベルで解明することを主な目的としている。特に生物間の相互認識に関わる生体分子「糖鎖」に注目し研究を進めてきた。本研究では深海底熱水活動域に見られる様々な共生系(細胞外共生系から細胞内共生系)において、共生微生物/ホスト生物が有する特異糖鎖の機能解析や糖鎖認識分子の同定・発現解析等を実施することに成功した。本研究の目的は、深海底熱水活動域において絶対的な共生関係にある微生物-大型生物間の相互作用を、第三の分子生物学(=グライコミクス)の観点から分子レベルで解明することにある。具体的には、これまでの研究において様々な共生系に見いだしてきた特異糖鎖の機能解析およびその認識分子(レクチンやTLR)の網羅同定・発現解析・各分子間相互作用の定量化により目的を達成する。平成23年度は、計画していた目標を全て達成し想定していた以上の成果を得た。本年度は、中部沖縄トラフに位置する伊平屋北熱水活動域において、独立行政法人海洋研究開発機構の無人探査器を用いた研究航海を実施した。本熱水活動域の水深約1,000mにおいて採取した甲殻類の共生系(化学合成共生微生物はホスト生物の腹部剛毛に付着共生)を主な解析対象とした。これまでの研究において、本甲殻類の共生微生物が類稀な構造の真核生物型糖鎖を有することを突き止めている。共生微生物のものだけでなく、様々な深海性微生物から調整した糖鎖を蛍光ビーズに付加し、ホスト生物に対するエリシターとして用いることで、ホスト生物の各組織における特異糖鎖の影響を解剖学的・判定量的に可視化するとともに、平成24年度に行う免疫学的解析に必要な試料を調整することに成功した。加えて、NMRおよびGCMSを用いて、共生微生物糖鎖(特に細胞表層に存在するリポ多糖)の糖組成分析および構造解析を行った。なお、以上に関連する成果の一部は複数の学会や国際誌上で報告した。本研究の目的は、深海底熱水活動域において絶対的な共生関係にある微生物と大型生物の間に働く相互作用(異なる生物が互いを識別しコミュニケーションする機構)を、第三の分子生物学(=グライコミクス)の観点から分子レベルで解明することにある。具体的には、これまでの研究において海洋に見られる様々な共生系に見いだしてきた特異糖鎖の機能解析およびその認識分子(レクチンやTLR)の網羅同定・発現解析・各分子間相互作用の定量化により目的を達成する。平成25年度は、計画していた目標を全て達成し想定していた以上の成果を得た。本年度は主な解析対象として、平成24年度に実施された独立行政法人海洋研究開発機構の研究調査航海において、インド洋の深海底熱水活動域から採取した試料(主に巻貝)を用いた。エラや食道組織の細胞内に存在する共生微生物は特異な構造および組成の糖鎖を有するが、ホスト生物において当該の特異糖鎖を認識するレクチン様タンパク質を検出・精製し、詳細な生化学的性状解析を行うことに成功した。また、当該ホスト生物のトランスクリプトーム解析により、複数のレクチン様タンパク質遺伝子を見いだし、環境変化に応じてその発現量が劇的に変化することを突き止めた。加えて、HPLCおよびGCMSを用いて、当該の共生微生物糖鎖(特に細胞表層に存在するリポ多糖)の糖組成を比較解析した。なお、以上に関連する成果の一部は国内外の学会や国際誌上で報告した。本研究の目的は、深海底熱水活動域において絶対的な共生関係にある微生物ー大型生物間の相互作用を、第三の分子生物学(=グライコミクス)の観点から分子レベルで解明することにある。平成24年度は、計画していた目標を全て達成し、想定していた以上の成果を得た。本年度は、中部沖縄トラフに位置する深海底熱水活動域(水深約1000m)に特異的に棲息する大型生物試料(本研究において平成22年度、独立行政法人海洋研究開発機構の無人探査機を用いた研究航海を実施し採取・調整した)を用いて、その共生微生物の特異糖鎖を認識する分子を探索し性状を解析した。昨年度の研究において解明した共生微生物特異糖鎖の作用部位に注目し、当該糖鎖へのアフィニティークロマトグラフィーおよびイオン交換を組み合わせて用いることにより、糖鎖認識分子を検出・精製することに成功した。その存在量や生化学的性状を解析するだけでなく、蛍光ラベルした分子を新たに調整し、共焦点レーザー顕微鏡を用いて共生微生物を含む各種微生物細胞との相互作用をイメージ解析することに成功した。加えて、本年度はインド洋中央海嶺の深海底熱水活動域における研究航海に参加し、平成25年度に行う解析に必要となる試料を採取することにも成功した。

なお、以上に関連する成果の一部は複数の学会や国際誌上で報告した。本研究の目的は、深海底熱水活動域において絶対的な共生関係にある微生物と大型生物の間に働く相互作用(異なる生物が互いを識別しコミュニケーションする機構)を、第三の分子生物学(=グライコミクス)の観点から分子レベルで解明することにある。具体的には、これまでの研究において海洋に見られる様々な共生系に見いだしてきた特異糖鎖の機能解析およびその認識分子(レクチンやTLR)の網羅同定・発現解析・各分子間相互作用の定量化により目的を達成する。平成26年度は、計画していた目標を全て達成した。本年度は、インド洋および西太平洋の深海底熱水活動域に見られる様々な細胞内共生系(主に大型巻貝や二枚貝)において、共生微生物が有する特異糖鎖を認識する分子を探索した。その結果、宿主生物および共生微生物の種類に応じて、宿主生物が有する糖鎖認識分子の種類や特性が大きくことなることが示唆されている。加えて、本年度は中部沖縄トラフに位置する深海底熱水活動域において、海洋研究開発機構の有する船舶・ROVを用いた調査航海を実施し、複数の細胞外・細胞内共生生物を新規に採取することにも成功した。これらにより、本研究期間全体を通して、細胞外共生および細胞内共生の両者を解析し、深海底における異種生物間相互作用の分子機構を比較・体系化することが世界で初めて可能となった。なお、以上に関連する成果の一部は国内外の学会や国際誌上で報告した。26年度が最終年度であるため、記入しない。微生物生態学26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は深海底熱水活動域に棲息する甲殻類において、共生微生物の特異糖鎖の影響を解析した。具体的には、様々な深海性微生物から調整した糖鎖を蛍光ビーズに付加し、ホスト生物に対するエリシターとして用いることで、ホスト生物の各組織における特異糖鎖の影響を解剖学的・判定量的に可視化するとともに、平成24年度に行う免疫学的解析に必要な試料を調整することに成功した。加えて、NMRおよびGCMSを用いて、共生微生物糖鎖(特に細胞表層に存在するリポ多糖)の糖組成分析および構造解析を行った。本年度は主に深海底熱水活動域に棲息する巻貝において、共生微生物の特異糖鎖を認識する分子を探索し性状を解析した。各種クロマトグラフィーを組み合わせ、糖鎖認識分子を検出・精製・性状解析することに成功したのみならず、その発現様式を解析することにも成功した。また、本年度の科学研究費補助金(挑戦的萌芽研究)の分析の過程において、深海生物の飼育中もしくは試料の保存中に糖鎖やmRNAの著しい減少が観察されたため、本課題においても検証した結果、冷凍試料の糖鎖については少なくとも5年以上極めて安定であることを確認した(糖鎖量の著しい減少は長期飼育によるものであった)。本年度は深海底熱水活動域に棲息する甲殻類において、共生微生物の特異糖鎖を認識する分子を探索し性状を解析した。各種クロマトグラフィーを組み合わせ、糖鎖認識分子を検出・精製・性状解析することに成功するだけでなく、共生微生物を含む各種微生物細胞との相互作用をイメージ解析することに成功した。加えて、ペプチドマスフィンガープリンティング法を用いて認識分子の部分アミノ酸配列を解析することにも成功するなど大きな成果を得た。
音声の情動判断に及ぼす視覚情報の影響と文化間の比較

コミュニケーションの送り手の属する文化的背景の条件と、受け手の属する文化的背景について、それぞれ話者条件、聞き手条件として、日本人とアメリカ人の場合を比較した。さらに、受け手と聞き手の間の文化的一致・不一致が、情動認知の成績にどのような影響を及ぼすのかについても調べた。今年度は、ダビングの手法を用いて、音声と顔面表情の間で情動が矛盾する刺激に対して、日本人とアメリカ人をそれぞれ話者とした場合(話者条件)について、日本人とアメリカ人の被験者(聞き手条件)の認知成績にどのような差異があるのかについて実験的に検討した。有意味ではあるが特定の感情を表さない5つの語および単文を日本語及び英語それぞれについて選び、「幸福」「驚き」「怒り」「嫌悪」「恐れ」「悲しみ」の6つの基本的な感情を表すように、日本人とアメリカ人のプロの俳優各一名が発話した。被験者は、日本人大学生7名とアメリカ人大学生5名であった。提示条件は、「聴覚(音声)のみ」「視覚(顔面表情)のみ」「視聴覚(音声+顔面表情)」の3条件とした。結果は、音声による情動認知は被験者と同じ文化に属する話者の方が高く、顔面表情運動による情動認知はアメリカ人話者の方が高いことが認められた。これは情動を表す表情がオーバーなアメリカ人話者の場合には積極的に表情を利用するが、音声の情動を判断する場合には、話者が日本人であるかアメリカ人であるかの違いよりも、聞き手(被験者)と同じ文化に属する話者に対する情動判断の方がより正確になることを示していると考えられる。視聴覚条件では、音声と映像の情動が一致している場合の平均同定率はほぼ等しく、視聴覚間で情動が矛盾してる場合には全体的に音声への同定率よりも映像への同定率の方がずっと高かった。音声への同定率は、同じ文化に属する話者の認知成績の方が良かった。しかし、映像への同定率ではこの傾向が逆転し、異文化の話者の方が高い傾向にあった。これは、異文化の話者の場合、音声と映像が矛盾すると、もともと認知成績の高い認知の容易な映像情報を優先して用いようとするためではないかと考えられる。それに対して、同文化の話者の場合には、矛盾した視聴覚刺激の中から、音声情報へも注意を払って視聴覚情報の統合が行われ、映像への同定率が低下するのではないかと考えられる。以上の傾向はあまり大きくはないが、日本人被験者もアメリカ人被験者もともに認められた。
神経細胞死とその防御の分子制御

平成9年1月25日東京湯島ガ-デンパレスにおいて,午前10時より午後4時30分まで,平成9年度発足予定の文部省重点領域研究「神経細胞死とその防御の分子制御」の計画研究班員が集まり,今後4年間の間に行う研究について熱心な討論を行った.計画研究班員全員の出席が得られ,従来の研究の概要を簡潔に述べたあと,本重点領域研究の目標である,単一遺伝子異常による神経細胞死の機序解明,遺伝的素因と環境因子の相互作用による神経細胞死の機序解明,これらの病態における神経細胞死の防御を機能修復の達成のため,それぞれの研究方法でどのような研究計画を考えているかを各班員が発表し,討論を行った.本重点領域研究の計画班員は,今回の研究目標をよく理解しており,それにそった発表が行われ,更に休憩時間や昼休みを利用して共同研究の相談もされ,本重点領域研究発足の準備のための会合として非常に成果の多いものであった.また,これまで本重点領域研究の準備を推進してきた幹事(水野美邦,池田穣衛,小宮義璋,金澤一郎,高坂新一)による会合を開き,本重点領域研究の今後の進め方を検討し,夏にワークショップ,冬に公開シンポジウムと研究発表の班会議を開催することを決定し,また班員相互の円滑な情報伝達,情報交換,共同研究の推進のため,ニュースレターを発行することを決定し,その責任者に高坂新一を選定した.更に,3月17日には,文部省内会議室において,公募研究の選定作業を行った.平成9年1月25日東京湯島ガ-デンパレスにおいて,午前10時より午後4時30分まで,平成9年度発足予定の文部省重点領域研究「神経細胞死とその防御の分子制御」の計画研究班員が集まり,今後4年間の間に行う研究について熱心な討論を行った.計画研究班員全員の出席が得られ,従来の研究の概要を簡潔に述べたあと,本重点領域研究の目標である,単一遺伝子異常による神経細胞死の機序解明,遺伝的素因と環境因子の相互作用による神経細胞死の機序解明,これらの病態における神経細胞死の防御を機能修復の達成のため,それぞれの研究方法でどのような研究計画を考えているかを各班員が発表し,討論を行った.本重点領域研究の計画班員は,今回の研究目標をよく理解しており,それにそった発表が行われ,更に休憩時間や昼休みを利用して共同研究の相談もされ,本重点領域研究発足の準備のための会合として非常に成果の多いものであった.また,これまで本重点領域研究の準備を推進してきた幹事(水野美邦,池田穣衛,小宮義璋,金澤一郎,高坂新一)による会合を開き,本重点領域研究の今後の進め方を検討し,夏にワークショップ,冬に公開シンポジウムと研究発表の班会議を開催することを決定し,また班員相互の円滑な情報伝達,情報交換,共同研究の推進のため,ニュースレターを発行することを決定し,その責任者に高坂新一を選定した.更に,3月17日には,文部省内会議室において,公募研究の選定作業を行った.
プロテインキナーゼC阻害薬スタウロスポリンのTPA様作用について

スタウロスポリンは最も強力なプロテインキナーゼC阻害薬として知られ、プロテインキナーゼC活性化物質と知られるホルボールエステル(TPA)の作用を抑制することが知られている。TPAは初代培養マウス表皮細胞において3時間をピークにオルニチン脱炭酸酵素(ODC)を誘導する。予想に反しスタウロスポリンはTPAによるODC誘導を抑制しなかった。スタウロスポリンはそれ自身で10時間をピークにODCを誘導した。しかしその誘導された活性はTPAによる誘導に比し低かった。TPAによる誘導もスタウロスポリンによる誘導もプロテインキナーゼCをダウンレギュレートした細胞では認められなかった。もう一つのプロテインキナーゼC阻害薬であるH-7はTPAによるODC誘導もスタウロスポリンによるODC誘導も抑制した。H-7自身、並びにパルミトイルカルニチン(プロテインキナーゼC阻害物質)にはODC誘導作用は見られなかった。スタウロスポリンは無傷表皮細胞におけるTPAによる内因性蛋白のリン酸化を抑制した。一方、シクロオキシゲナーゼ阻害薬のインドメタシンはスタウロスポリンによるODC誘導は抑制したが、TPAによる誘導は抑制しなかった。これらの結果は、スタウロスポリンがプロテインキナーゼC依存性にODC誘導をおこすが、それはスタウロスポリンによるプロテインキナーゼC阻害作用によるものではない事を示唆している。一つの可能性としては、スタウロスポリンはプロテインキナーゼCとは無関係にODC誘導をおこすが、ある種のプロテインキナーゼCがODC誘導にpermissiveに関与していることも考えられる。またこれらの結果はスタウロスポリンとTPAによるODC誘導の機序はそれぞれ異なる事を示している。
小胞体Ca^<2+>ポンプの構造機能連関及びその異常によるダリエー病発症の機構

小胞体Ca^<2+>ポンプはATP分解にエネルギー共役してCa^<2+>を細胞質から小胞体内腔に輸送し、細胞Ca^<2+>動態を制御する。我々はCa^<2+>輸送過程でポンプの細胞質3ドメイン(N,P,A)の集合状態が顕著に変化すること、特に自己リン酸化反応中間体の構造異性化(E1P→E2P)ではAドメインが90゚以上も回転しP, Nドメインに固く結合することを発見し、これによって得られる構造エネルギーがCa^<2+>輸送部位(膜貫通ドメイン)に伝達されその構造を変化させて小胞体内腔へのCa^<2+>放出を引き起こすことを示唆した。本研究では先ず下記のように、部位特異的変異と速度論的解析により、細胞質ドメインの動きと相互作用を担う領域を明らかにして機能の具体を解明した。1.AドメインとM1を連結するGlu40-Ser48ループはその適切な長さにより、リン酸化中間体の異性化反応におけるAドメインの大きな動きとそれに連動したM1の構造変化を可能にする。2.Pドメイン/M4連結領域のArg334とAドメイン/M2連結領域のTyr122は、それぞれリン酸化中間体の異性化反応とそれに続くCa^<2+>放出に必須なAとPドメインの動きおよび相互作用を可能にして、細胞質触媒部位とCa^<2+>輸送部位間のエネルギー共役に必須な役割を果たす。3.Aドメイン先端Val200ループはE2PにおけるA-Pドメインの強い結合を可能にして、内腔へのCa^<2+>放出に必要な構造エネルギーを産出することを明らかにした。他方、リン酸化中間体構造解明に供するため、この中間体の安定な構造類似体を開発し、さらに3次元結晶化可能な条件を確立した。また、ダリエー病原因遺伝子変異(Δ41,Δ42,N39D,N39Tの4家系における変異)のCa^<2+>ポンプに対する影響を明らかにして、分子レベルからの発症機序解明に貢献した。1.小胞体Ca^<2+>ポンプによるCa^<2+>輸送機構の解明のため、ポンプの構造と機能について以下を明らかにした。(1)ポンプの細胞質3ドメイン(N,R,Aドメイン)はCa^<2+>輸送サイクルにおいて4つの異なる集合状態を変化することを発見した。そして自己リン酸化中間体の異性化反応におけるAドメインの90°以上にも及ぶ回転とP/Nドメインへの集合が、膜貫通ヘリックス上のCa^<2+>結合部位の構造を変化させCa^<2+>を小胞体内腔に放出させることを明らかにした。(2)細胞質3ドメインの大きな動きと集合を可能にする構造因子を部位特異的変異と速度論的解析により、残基レベルで明らかにした。Aドメイン先端ループがPドメインのループと相互作用することにより、自己リン酸化中間体における細胞質3ドメインの固い結合に寄与することを解明できた。(3)自己リン酸化中間体の原子レベルの構造解明に資するため、その構造アナログ(Mg/F/酵素複合体)を開発し、三次元結晶形成のための可溶化・精製と長期安定化の条件を開発した。2.小胞体Ca^<2+>ポンプ遺伝子異常によるダリエー病の発症機構解明のため、以下を明らかにした。

(1)約50ものダリエー病家系がそれぞれ保持する遺伝子異常のすべてについて、ポンプ蛋白に与える影響を解析し、細胞における発現を激減させる変異あるいはポンプ機能異常を引き起こす変異があること、さらに機能異常の内容も変異に依存して異なることを明らかにした。(2)野生型に近い発現量とCa^<2+>輸送活性を保持するCa^<2+>ポンプ変異体について速度論的解析を行ない、Ca^<2+>輸送におけるCa^<2+>親和性の低下、あるいは輸送活性の若干の低下、のいずれかあるいは複合的な異常を保持していることを明らかにした。僅かのCa^<2+>動態の乱れにより発症に至ることが示された。小胞体Ca^<2+>ポンプはATP分解にエネルギー共役してCa^<2+>を細胞質から小胞体内腔に輸送し、細胞Ca^<2+>動態を制御する。我々はCa^<2+>輸送過程でポンプの細胞質3ドメイン(N, P, A)の集合状態が顕著に変化すること、特に自己リン酸化反応中間体(EP)の構造異性化(E1P→E2P)ではAドメインが90°以上も回転しP, Nドメインに固く結合することを発見し、これによって得られる構造エネルギーがCa^<2+>輸送部位(膜貫通ドメイン)に伝達されその構造を変化させて小胞体内腔へのCa^<2+>放出を引き起こすことを示唆した。本研究では先ず下記のように、部位特異的変異と速度論的解析により、細胞質ドメインの動きと相互作用を担う領域を明らかにして機能の具体を解明した。1.Aドメイン先端Val200ループはE2PにおけるA-Pドメインの強い結合を可能にして、内腔へのCa^<2+>放出に必要な構造エネルギーを産出することを明らかにした。2.Pドメイン/M4連結領域のArg334とAドメイン/M2連結領域のTyr122は、それぞれリン酸化中間体の異性化反応とそれに続くCa^<2+>放出に必須なAとPドメインの動きおよび相互作用を可能にして、細胞質触媒部位とCa^<2+>輸送部位間のエネルギー共役に必須な役割を果たす。3.AドメインとM1を連結するGlu40-Ser48ループはその適切な長さにより、リン酸化中間体の異性化反応におけるAドメインの大きな動きとそれに連動したM1の構造変化を可能にする。他方、リン酸化中間体構造解明に供するため、この中間体の安定な構造類似体を開発し、さらに3次元結晶化可能な条件を確立した。また、ダリエー病原因遺伝子変異(Δ41,Δ42,N39D, N39Tの4家系における変異)のCa^<2+>ポンプに対する影響を明らかにして、分子レベルからの発症機序解明に貢献した。
インプラント術前検査の被ばく低減の追求：歯科用コーンビームCT の線量設定と画質

本研究の目的は、撮影設定を変更できるCBCT機種を用いてインプラント治療等の術前検査用途を念頭に可及的な低被ばく線量と照射設定を明らかにすることと当初していたが、計画を進める上でインプラント設置後の画質評価、具体的には金属アーチファクトの評価について極めて重要だと考えられる知見が得られたので、設置術前だけではなく設置術後にまで範囲を広げて研究を進めることとした。今日チタン製インプラント体が広く使用されているが、設置術後の歯科用CT撮影において金属アーチファクトを発生させ、その周囲の正確な診断を困難にする事がある。特に2本のインプラント体に挟まれた領域は、著しい筋状のアーチファクトが発生し、同部に疑われる歯根破折、歯根吸収、骨吸収等の診断が不可能になる場合もある。これまで金属などに起因する筋状のアーチファクトの定量的評価については、極値解析を用いた手法が報告されてきたが、これらは医科用CT画像のみで、歯科用CT画像に応用を試みた研究が今まで存在しなかった。また、管電圧・管電流の変更で被ばく線量を上げずに金属アーチファクトを低減できれば、それは被ばく線量の低減にもつながる。そこで本年度は、2本のインプラント体が発生させる筋状のアーチファクトを極値解析を用いて定量的に評価できるかを確認し、また、撮影時の設定がアーチファクトの強さに与える影響を調査した。上述の目的のために新たに独自の解析用ソフトウェアを開発し、歯科用CTでヒト頭部を模したファントムを撮影して画像を解析した所、極値解析によりインプラント体が発生させる金属アーチファクトを定量的に評価できることが確認された。また、管電圧と管電流の設定により金属アーチファクトの強さが変化した。これらの知見について、2018年12月に行われた第83回口腔病学会学術大会で発表した。また、2019年5月中に英語雑誌に投稿予定である。今年度は、歯科用cone-beam CT(CBCT)を用いて、被ばく線量に影響を与える管電圧及び管電流を変化させた際の画像への影響の調査を行った。また、画質を客観的に評価する際に用いるプログラムの開発を行った。CBCTを用いた実験においては、当初の予定通り3DX FPD8(モリタ製作所)を使用してModulation Transfer Function(MTF)等の画質指数を評価する撮影を行ったが、それ以外にも、ディテクターとしてFlat Panel Detector (FPD)を採用している複数の機種のCBCTを用いてハイドロキシアパタイトファントム(HA)を撮影した所、撮像設定によりHA-画素値間の関係が変化し、かつその変化は機種依存性があるという結果を得た。これは、以前我々がImage Intensifierを採用しているCBCTを用いた研究報告とは異なっており、その違いは現在殆どのCBCT機種で用いられているFPDに起因している可能性が考えられる。この知見は低被ばく線量を想定したCBCT scanにおいては重要な前提であるが、我々の知る限りこれまで報告がされていない。そこで我々は、MTF等の撮影結果に先んじてまずこの知見を英語論文として報告することにし、現在その論文を作成中である。画質を客観的に評価する際に用いるプログラムについては、当初の予定通り、以前我々が行った研究報告で用いた独自ソフトウェアを改修し、MTF等の算出が可能な状況にした。なお、この研究におけるMTF等の評価を行うことを目的として、CT性能試験ファントムCIRS MODEL610(CIRS)を本学術研究助成基金助成金を用いて購入した。また本研究の副次的な成果として、歯科用CBCTのリングアーチファクトの定量的評価法を構築できたので、第80回口腔病学会記念学術大会にて発表した。【概要】にて述べたとおり、今年度はCBCTを用いて撮像設定を変化させた際の画像への影響の調査を行った。また、画質評価用のプログラムの開発も行った。CBCTを用いた実験においては当初の予定通りMTF等を測定したが、それ以外にも様々な濃度のHAを複数のCBCT機種でスキャンすることにより、これまで我々の報告とは異なる新規の知見を得ることが出来た。すなわち、以前の我々の研究においてIIを採用したCBCT機種では管電圧や管電流を臨床的に利用される範囲内で変化させても画素値の著しい変化を確認できなかったが、今回の研究においてFPDを採用した複数の機種で管電圧や管電流を変化させることにより画素値が変動することが統計学的にも確認された。我々の知る限りこの知見は今まで報告されておらず、また、低被ばく線量を前提としたCBCT撮影を画像学的に議論する場合に極めて重要な前提となる。そこで、当初の予定とは異なる形となったが、まずこの知見について英語論文を作成する方針となった。一方で、MTF等による画質の客観的評価に関する研究結果については、可能であれば他機種のCBCTでもデータを獲得した上で、先述の撮影条件と画素値の関係の論文作成後に報告することとした。MTF等を評価するためのプログラムの開発については、当初の予定通り以前の我々の研究にて独自に開発したプログラムのソースコードを改修する形で行われ、無事にプログラムが動作する状態にすることができた。ただし、必要に応じて新たな機能を追加するために今後更にプログラムを改修する。以上のことから、当初の研究計画から変更した点はあるが、おおむね順調に進展していると考える。今年度は、昨年度に引き続き歯科用cone-beam CT(CBCT)を用いて、その画質に大きな影響を与えるリングアーチファクトの新たな定量的評価法を構築した。