hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外国人と日本人の相互理解に関する質的実証研究

本研究では、内藤(1994)が開発したPAC分析法を用いて、1)外国人の対日観、2)日本人の異文化観について探った。その結果、外国人の対日観には、国籍、出身地域による対日観の相違点が存在する一方で、国籍、出身地域に関わらず共通した対日観も多く存在することがわかった。また、外国人の対日観の変化においては、日本人との接触頻度の高さと滞在期間の長さがポジティブな対日観へ変化する要因として働く可能性が高いことが示された。日本人の異文化観においては、海外在住経験が異文化理解の深化や留学に対する高い動機づけになってことや、日本の伝統の良さを再発見のように、自国観に対する質的変化が起きていることが示された。本研究の目的は、外国人と日本人双方の日本観及び外国観について認知的・情意的側面からその特徴と変化を探り、それぞれの深層構造を明らかにすることである。2013年度の研究計画は1)アジア出身者以外の対日観の調査を行いアジア出身者の結果と比較すること、2)日本人と外国人双方の留学観の調査をすることである。安(2014)の韓国人の日本留学観においては反韓感情に対するマイナスイメージと地震や原発事故に対する不安が表れる一方で、優しく親切な日本人像も同時に表れており、かなり複雑な日本留学観を有していることが示唆された。安他(2014)のブルガリア人の対日観ではアジア出身者に共通する傾向がみられる一方で、伝統的な日本・日本文化に対するイメージが多く、対日観の変化においては特定のイメージが強くなったり、来日後に新しいイメージが生まれたりしていることがわかった。池田(2014)は韓国語短期語学研修を終えた日本人学生を対象に「海外留学」に対するイメージを調査した結果、異文化体験による価値観の違いを認識したことや留学を自己成長の場として捉えることなどが示された。藤原・杉浦(2014)は工学系留学生の留学生活についての調査を行った結果、日本人との人間関係に関するイメージが最も多く表れ、特に研究室における他者との関係性及び自身の立場が留学生活観に影響を与えている傾向があることが示された。松田(2014)はウクライナ人を対象に日本留学前後の対日観の変化について調べた結果、アジア圏の日本語学習者と共通するものが多く、対日観の変化においては、留学によってイメージがより強化されるものや具現化されるものが多いことがわかった。以上、2013度は、1)海外留学前後の意識の変化、2)外国人の対日観とその変化、3)工学系大学院留学生の留学生活についてPAC分析を行いそれぞれ論文発表(計5編)した。本研究は、1)日本在住の外国人と海外在住の外国人、2)日本在住の日本人と海外在住の日本人を対象に、双方の日本観及び外国観について認知的・情意的観点から探り、それぞれの意識の奥深くにある深層構造を明らかにし、多文化共生社会における日本人と外国人の相互理解の実態と問題点を解明することが目的である。具体的には、外国人と日本人双方の日本観、及び、外国観の変化を中心に探り、留学や海外生活などの要因によって自国観と外国観がどのように変化するのかについて探る。研究初年度である2012年度は、研究論文5編、口頭発表1件の研究成果を上げた。研究代表者・安は、中国人と韓国人の対日観の変化について探りそれぞれ研究論文を1編ずつ発表した。研究分担者・松田はベトナム人の対日観の変化について論文を発表した。藤原はインドネシア人の対日観の変化について探り論文を発表した。研究分担者・金は幕末の朝鮮観に関する文献研究を行い、論文を発表した。さらに、研究代表者・安は、本研究の主な手法として援用している個人別態度構造分析法(Analysis of Personal Attitude Construct:PAC分析法)の「留学生交流指導」領域への応用可能性について検討し口頭発表した。その他、研究分担者・池田は短期語学研修参加者(日本人)を対象に、研修前後の留学観及び外国観の変化について調査し分析中である。研究分担者・杉浦は英語話者4名(アメリカ人2名、南アフリカ人1名、ウガンダ人1名)を対象に来日前後の対日観の変化について英語によるPAC分析調査を実施し、分析中である。研究分担者・藤原はインドネシア人の対日観の変化について調査し分析中である。研究代表者・安はブルガリア人を対象に日本留学前後の対日観の変化について調査し分析中である。本研究は、外国人と日本人双方の日本観及び外国観について認知的・情意的側面からその特徴を探り、多文化共生社会における日本人と外国人の相互理解の実態と問題点を探ることが研究目的である。2014年度の計画は、1)日本永住外国人の対日観の変化、2)日本滞在外国人の帰国後の対日観の変化、3)海外滞在日本人の自国観及び留学観の変化、4)医療専攻留学生の学習観の変化についてそれぞれ検討することである。上記1)については安(2015)の韓国人ニューカマーを対象に対日観を探った結果、日本人の性格に対する複雑な見方を示している一方で、日本の伝統文化に対してはポジティブなイメージを有していることがわかった。上記2)について安(2015)は日本留学経験を有する韓国人の対日観及びその変化を探った結果、特定の対日イメージがよりポジティブに変わったケースが一方で、直近の日韓関係の影響を受けてポジティブな対日イメージが揺らいでいる様子がうかがえた。

上記3)について内藤(2014)はベトナムとガテマラで日本語教師としての長期滞在した日本人を対象に、海外滞在が日本イメージに及ぼす影響を分析した結果、日本の伝統の良さを再発見する一方で、日本人の人間関係が表面的であり、個性がないことへの否定感情が生じていたことが示された。また、池田(2015)は短期英語研修に参加した学生の海外留学に対する意識の変化について調べた結果、短期研修を通して英語学習・勉強や対人関係などに対する意識の変化がみられることがわかった。上記4)については石鍋・松田・安(2015)は医療専攻留学生の専門領域学習観に関する特徴を調べた結果、臨床実習の経験の有無がスキーマ形成に影響を与える可能性が示唆され、医療専攻留学生は1年時の時から就職を意識していることがわかった。本研究は、外国人と日本人の異文化観の変化を探り、相互理解の実態を解明することが目的である。研究最終年度である今年度は、外国人の対日観の変容に関するデータを集約し異文化観の変容を探った。外国人の対日観の変容(安2016a)については、韓国人を対象に留学時と日本での就職後の対日観の変化を探った結果、留学時のネガティブな対日観が就職後にはポジティブな対日観へ変わることがわかった。外国人留学観の変容(安2016b)については、インドネシア人を対象に来日前後の日本留学観の変化について探った。その結果、規範意識の高い日本人、本音を出さない日本人、消極的な日本人などはこれまでの先行研究の結果と概ね一致しており、対日イメージの変化については、仕事の完璧さと正確さ、日本人の曖昧さなどは来日後にそのイメージが強くなったのに対して、ルールを守る日本人は来日後にそのイメージが弱くなったことがわかった。日本語学習者のスキーマ形成(石鍋他2016)については、医療専攻留学生を対象にスキーマ獲得について調べた。その結果、学習期間の長い4年生は1年生に比べて、臨床実習に対する具体的なスキーマ獲得が認められ、学習期間が医療専門領域学習観の変容に影響を与える可能性が示された。以上、本年度の研究から外国人の対日観には滞在期間の長さがポジティブな対日観へ変容に影響する可能性が示されたこと、日本滞在経験によって特定の対日イメージが強まったり弱まったりすること、学習期間の長さが専門領域学習観のスキーマ獲得に影響する可能性が示されたことなど、異文化体験期間による異文化観の変容に一定の規則性が認められることがわかった。本研究では、内藤(1994)が開発したPAC分析法を用いて、1)外国人の対日観、2)日本人の異文化観について探った。その結果、外国人の対日観には、国籍、出身地域による対日観の相違点が存在する一方で、国籍、出身地域に関わらず共通した対日観も多く存在することがわかった。また、外国人の対日観の変化においては、日本人との接触頻度の高さと滞在期間の長さがポジティブな対日観へ変化する要因として働く可能性が高いことが示された。日本人の異文化観においては、海外在住経験が異文化理解の深化や留学に対する高い動機づけになってことや、日本の伝統の良さを再発見のように、自国観に対する質的変化が起きていることが示された。上述の「研究実績の概要」で述べたように、2014年度の研究計画は、1)日本永住外国人の対日観の変容、2)日本滞在経験者の帰国後の対日観の変化、3)海外滞在経験者の対日観について検討することである。
二重らせんDNAによる光誘起電子移動の方向制御と触媒作用のダイナミクス

分子素子における電子移動系の構築においては、構成分子を適当な位置に配置させ、電子移動の方向を制御することが重要であり、その分子工学的手法の開発が期待されている。本研究では、DNAの構造的な特徴を利用して電子移動反応の促進と方向制御を図ることを目的として、下記の事項を検討した。1二重らせんDNAによる光誘起電子移動反応の触媒効果(加速効果)を明らかにするとともに、DNA系における反応の解析手法を確立するため、DNAにインターカレーションまたは静電引力で結合する分子としてEthidium Bromideおよびルテニウム(II)錯体を用いた光誘起電子移動反応を発光寿命測定ならびに過度吸収測定により検討した。その結果、これら反応種がDNA上に濃縮されることによって著しい反応促進効果が得られることを見いだした。2 DNA二重らせんに沿った電子移動を実現し、同時に塩基対のπ電子系の効果を検討するため、電子移動分子をリンクした化合物の合成を試みたが、光誘起電子移動反応の解析には至らなかった。3電子移動の方向制御を明確にし、DNAの分子素子への応用の可能性を検討するため、DNAを膜作成技術の応用により基板上に固定化するとともに、DNA膜への電子移動分子の固定化を試みた。その結果、ポリカチオンでコーティングした石英板上でのDNA膜の作製に成功し、さらに多価金属イオンとの組み合わせにより、20層以上の積層化が可能であった。また、これらのDNA積層膜への電子移動分子のインターカレーションによる固定化にも成功した。
炎症性サイトカインを用いた慢性心不全モデルの確立とその予防法・治療薬の開発

1.大型動物(イヌ)において、炎症性サイトカインを、長期間にわたり心臓にのみ作用されることのできる実験モデルを確立した。すなわち、代表的炎症性サイトカインであるインターロイキン-1β(IL-1β)をマイクロスフェア(MS)表面上に固相化し(100mg/100万個/kg)、これを透視下に左冠動脈主幹部により投与し、全身への影響なく選択的に左室のみに長期間炎症性サイトカインが作用するモデルを確立した。このモデルでは、IL-1βMS投与(IL-1β群)により左室機能が著明に低下し、投与後1週間まで遷延化した。これに対して、MSのみの投与(対照群)ではMS投与後左室機能は一過性に低下したものの1-2日後には正常化した。病理組織学的には、IL-1β投与群において炎症細胞(特に好中球)の心筋組織への浸潤を認めた。2.本モデルの遷延化する心機能障害の成因における炎症細胞の心筋組織中への浸潤の意義について検討した。すなわち、接着因子阻害剤であるSLeX-olig osaccharide(SLeX-OS)またはP-selectin抗体であるPB1.3を前投与したところ、炎症細胞浸潤に加えて心機能障害も著明に防止できた。3.次に、誘導型一酸化窒素合成酸素(iNOS)由来のNOの役割について検討した。iNOSの発現を阻害する目的で非特異的蛋白合成阻害薬であるdexamethasone(DEX)、またはiNOS阻害薬であるaminoguanidine(AG)を前投与してところ、IL-1βによる遷延化する心機能障害は著明に抑制された。4.本モデルにおけるsuperoxide anionの役割についても検討した。その産生阻害薬であるOPC-6535を前投与すると、やはりIL-1βによる遷延性心機能障害が著明に防止された。5. NOとsuperoxide anionが反応すると、より細胞障害性の強いperoxynitrite(ONOO^-)が産生される。ONOO^-の産生の生体内でのマーカーであるnitrotyrosine濃度を心筋組織で測定したところ、IL-1β群では対照群に比してその産生が著明に亢進しており、SLeX-OS・PB1.3・DEX・AG・OPC-6535いずれの群でもその産生が著明に抑制されていた。nitrotyrosineの心筋中濃度と左室機能との間には有意の負の相関があったころから、ONOO^-が本モデルにおける最終的な心筋障害因子の一つであることが示唆された。研究は現在順調に進行している。我々はこれまでに以下に示すような多くの重要な知見を得た。昨年のアメリカ心臓学会で研究発表を行ない、現在論文を準備中である。

1.直径15μmのマイクロスフェアに代表的炎症性サイトカインであるインターロイキン-1β(IL-1β)を結合させて1μg/kgの割合でイヌの左冠動脈内に透視下で投与したところ、投与後1週間にわたり遷延化する心機能低下を認めた。マイクロスフェアの単独投与では心機能を投与後1-2日目には前値に復した。また途中の死亡率もIL-1β群の方が高かった。2.このIL-1βによる遷延化する心機能障害は、IL-1βに対する中和抗体や非特異的蛋白質合成阻害作用を有するデキサメサゾンの同時投与で著明に抑制された。3.IL-1βによる遷延化する心機能障害における一酸化窒素(NO)の関与を検討する目的で、誘導型NO合成酵素(iNOS)の阻害剤であるアミノグアニジンをIL-1βと同時投与したところ、心機能障害が有意に防止された。このことから、IL-1βによる心機能障害の発生にiNOSから産生されるNOが重要な関与をしていることが示唆された。4.in vitroの研究から、NOによる心筋障害の機序にNOがスーパーオキシドアニオンと反応して生じるパーオキシナイトライト(ONOO^-)が主たる役割を演じていることが示唆されている。このため心筋中のニトロチロシン(ONOO^-)の定量を行なったところ、確かにIL-1β群で有意に増加し、デキサメサゾンやアミノグアニジンの同時投与でその産生は有意に抑制されていた。1.代表的炎症性サイトカインであるインターロイキン-1β(IL-1β)を化学的に径15mmのマイクロスフェア(MS)に結合させ、透視下にイヌ左冠動脈に選択的に投与し、左心室のみが慢性にIL-1βに暴露されるモデルを作成した。その結果、IL-1βを結合していないMSのみを投与した対照群に比して、IL-1β群では心機能低下が投与後1週間まで遷延した。このIL-1βによる遷延性の心機能低下はIL-1βの中和抗体の同時投与により防止されたところから、IL-1βによる作用であることを確認した。2.このモデルではIL-1βMSが塞栓した細動脈レベルから好中球を中心とする炎症細胞浸潤が始まり、経時的に増加してゆくこと、それには血管内皮上の接着因子の発現の増加が関与していることを明らかにした。接着因子阻害剤であるSLeX-OSやP-selectinの中和抗体であるPB1.3の投与によりIL-1β誘発性心機能障害は防止された。3.本モデルにおける一酸化窒素(NO)および誘導型NO合成酵素(iNOS)の役割について検討する目的で、非特異的蛋白合成阻害作用を有するdexamethasone(DEX)および選択的iNOS阻害薬aminoguanidine(AG)の抑制効果について検討したところ、両薬剤ともIL-1β誘発性心機能障害を防止した。4.本モデルにおける活性酸素の関与を見る目的で、superoxide anion産生阻害薬であるOPC-6535の抑制効果について検討したところ、IL-1β誘発性心機能障害を防止した。5.2-4のプロトコールにおいて、NOとsuperoxideが反応して生じるperoxynitrite(ONOO^-)の心筋での産生(nitrotyrosine濃度にて評価)について検討したところ、心機能とONOO^-との間に有意の負の相関が認められ、ONOO^-が最終的な心筋障害物質である可能性が示唆された。1.大型動物(イヌ)において、炎症性サイトカインを、長期間にわたり心臓にのみ作用させることのできる実験モデルを確立した。
政策反応関数を用いた短期金利の実証分析～金利平滑化と政策シフトの検証～

本研究では、日本と米国の短期金利に関する過去半世紀の時系列データを用いて、その動学を長期的な観点で分析した。分析にあたっては、短期金利を政策的に管理する中央銀行の行動をTaylorルール型の政策反応関数として定式化し、金利の平滑化仮説とデフレ回避を目的とした予防的金利引き下げ仮説を検証した。検証の結果、前者を棄却し後者を支持する結果を得た。さらに探索的分析により、政策反応関数の水準係数の不連続なシフトを機械的に抽出し、金融政策のシフトがこれでほぼ説明できることを明らかにした。そして、このシフトを加味しないシミュレーションがバイアスを持つことを確認した。本研究は、日本と米国の短期金利に関する過去半世紀の時系列を用いて、その動学を長期的な観点で分析するものである。分析にあたっては、短期金利を政策的に管理する中央銀行の行動を政策反応関数として定式化し、関連する5つの仮説を順次検証する。平成25年度は、(1)1994年以前において日本銀行は短期金利の変動を平滑化していたかという仮説と、(2)過去半世紀において金融政策に何らかのシフトが生じたかという仮説の検証を目的とした。まず(1)の仮説に関して、中央銀行による政策金利の平滑化を支持する先行研究は数多い。これに対しRudebusch(2002)は、Taylorルールで説明できない短期金利の変動を考え、独自の実証分析によって平滑化に否定的な結論を導いている。本研究では、これらの先行研究が用いている標準的な政策金利モデルの制約を指摘し、中央銀行の行動をより柔軟に説明できるモデルを用意した。日本のデータを使ってこのモデルを推定したところ、標準的なモデルの制約の当否について異なる検証結果が得られた。そこで、中央銀行の金利参照が非線形な反応をもたらす可能性を考慮し、改めて検証を行った。その結果、金利の参照による中央銀行の行動はむしろ限界的であり、この反応の非線形性を考慮しないモデルを用いると、金利の直接的な平滑化を過大評価することが示された。次に上述のモデルを用いて、(2)の仮説の実証を行った。なお政策シフトの内容は多岐にわたり、シフトのタイミングも多様である。このため、網羅的かつ慎重な分析が求められる。実証の結果、日本と米国において過去半世紀の間に数回の政策シフトが生じた可能性が示唆された。また、米国に関しては、Jondeau et al.(2004)が指摘したのと同様のシフトを確認した。平成26年度は、昨年度の研究をベースにして、実務への適用の可能性を中間的に(未検証の課題は考慮せずに)評価した。想定したのは、年金等の制度運営における資産と負債の総合管理(ALM)である。まず、Taylorルールを拡張したClarida等(1998)の政策反応関数を、標準的なモデルとして用い、これを金利の下限を加味したTobitモデルに拡張して検証した。その結果、金利の下限が顕在化した期間において、特徴的な評価バイアスが認められた。またこのバイアスは、推定方法によって対照的に変化する。そこでその原因を調べたところ、標準的なモデルにおける金利の平滑化の仮定に問題があることが示された。すなわちこれらの等のモデルは、金利の下限の顕在化に伴う政策反応関数の位置付けの変化に対応できない。そこで本稿では、金利の本源的な目標値と市場ショックをそれぞれ平滑化する政策反応関数を新たに考えた。これをTobitモデルに拡張して実証したところ、Clarida等の政策反応関数で見られた上述のバイアスは生じなかった。さらに、1995年初に政策シフトがあった可能性を考慮して、19791994年のデータを使って新モデルの未知係数を推定した。そして政策目標の推移を評価したところ、係数の推定期間(16年間)を含む50年近くに亘り、現実の金利の推移を概略説明できることが分かった。このモデルが金利の実現値を参照していないことを考えると、この結果は、将来のシミュレーションにおけるこの代替モデルの信頼性を支持する材料になる。本研究は、日本と米国の短期金利に関する過去半世紀の時系列標本を用いて、その動学を長期的観点で分析するものである。分析にあたっては、短期金利を管理する中央銀行の行動を政策反応関数として定式化し、関連する5つの仮説を順次検証する。まず、金利の変動要因毎に異なる平滑ポリシーを適用できるモデルを新たに提案し、これを日本の短期金利を対象に検証した。平成27年度はこのモデルを用いて、新たに米国の短期金利に関する下記3点の探索的実証分析を行った。なお名目金利の下限の影響を切り分けるため、2002年以降は補助的な分析にとどめた。(1)過去40年余りの間、FRBは短期金利の変動を平滑化したか、(2)この間、FRBの金融政策に何らかのシフトが生じたか、(3)政策シフトが生じた場合、FRBはこれらのシフトも同様に平滑化したか。非常に単純化された作業仮説から出発して下記の諸仮説を探索的に導いた。この内、(d)FRBの政策反応関数の時間的同一性と金利平滑化の二律背反、および(f)政策シフトと株価の関係の指摘は本稿の新たな発見と言える。

(a)産出ギャップに関するFRBの予測モデルは過去40年間同一で真の予想モデルと一致、(b)インフレに関する真の予測モデルは石油ショック後に数年間シフトしたがFRB予測はこれを織り込んでいない、(c)この期間を除くとFRBの予測は真のモデルと同一である蓋然性が高い、(d)FRBの政策反応関数が時間的に同一なら、FRBによる金利の平滑化仮説は統計的に棄却される、(e)FRBの政策反応関数の内、水準係数は時間的にシフトする蓋然性が高い、(f)この水準係数のシフトを機械的に予想すると、FRBの議長交代や株価の底入れと密接な関係が認められる(g)この水準シフトを前提とすると、政策反応関数における他の係数は穏当な値で時間を通して一定である、(h)この水準シフトを前提とすると、金利の平滑化仮説は必ずしも棄却されない。本研究で実証を予定している下記の5つの仮説のうち、初年度は日本の短期金利の長期標本を用いて、まず最初の2つの仮説の実証を行った。次年度(昨年度)は、同じ標本を用いて最終目標の一つである実務への適用可能性(5)を検証した。これに対し平成27年度は、分析対象を米国の短期金利の長期標本に代えて、最初の3つの仮説の実証を試みた。(1)過去4050年余りの期間、日本および米国の中央銀行は短期金利の変動を平滑化していたか、(2)過去4050年余りの期間、日本および米国の金融政策に何らかのシフトが生じたか(3)各国で政策のシフトが生じた場合、これらのシフトも同様に平滑化されるのか(4)1995年の円金利の低下は、デフレ回避の予防的引き下げだったのか(5)政策反応関数を用いた金利推移の長期シミュレーションは「実用」に耐えるか本研究は、日本と米国の短期金利に関する過去半世紀の時系列を用いて、その動学を長期的な観点で分析するものである。分析にあたっては、短期金利を政策的に管理する中央銀行の行動を政策反応関数として定式化し、関連する5つの仮説を順次検証した。まず、前年度(平成27年度)までの実証分析により、(1)日銀が金利を平滑化するClarida等(1998)の標準的モデルを棄却し、代わりに政策目標を平滑化するモデルを新たに提案した。また、日米の長期データを使った分析により、(2)Taylorルールで説明できない目標値の不連続なシフトが時折生じること、および(3)このシフトがルールの目標値と合わせて平滑化されることを確認した。以上の実証結果を踏まえて、最終年度である平成28年度は、(4)Orphanides and Wieland(2000)が予想したデフレ回避の予防的引き下げの実証を行い、(5)政策反応関数を用いた金利推移の長期シミュレーションの実用性を検証した。結果は下記のとおりである。まず、日米の中央銀行の主体的な意思決定は、いずれもTaylorルールに基づく安定的な行動と、不連続な目標水準のシフトにほぼ分解できることが分かった。後者は中央銀行にとっては意図的だが、市場参加者によってはリスクになる。そしてこのリスクを加味しないと、短期金利の変動を過小評価する。次に、政策シフトの採用可能性やシフトの大きさは、金利の下限の存在が顕在化しても減じることなく、逆に米国では、拡大(予防的引き下げ)の傾向があることを確認した。
銀河の形成と化学力学進化の数値シミュレーション

銀河は、多数の恒星からなる天体で、宇宙を構成する最も基本的な天体のひとつである。その形成過程の理論的解明は、現在においても、天体物理学上最も困難な問題のひとつである。銀河には、大きくわけると、二種類の異なるタイプがあり、それぞれ、楕円銀河、円盤銀河と呼ばれている。この二種類の銀河は、形態及び力学的性質が異なっており、その違いの起源はいまだに明らかになっていない。本研究の最終目標は、銀河の形態の起源を、数値シミュレーションで銀河の形成過程を調べることによって、明らかにすることにある。天の川銀河の化学力学進化モデルについての論文発表を行い、中心部のバルジと呼ばれる部分の形成過程について詳しく調べた。さらに、同様の数値シミュレーション手法により、宇宙論的な初期条件を150ケース計算して、得られた計算結果を解析することで、銀河形態の起源について調べた。このような大量の計算例は今までに例がなく、150の計算例は数値シミュレーションで得られた銀河のカタログとして利用することができる。得られたカタログから、天の川銀河のモデルに適した初期条件を選ぶことで、さらに詳細な天の川銀河のモデル構築をおこなうことができるようになった。また、このカタログを利用して、例えば複数の銀河か力学的に相互作用している系の、化学力学モデルを構築できるようになる。国立天文台にあるGRAPEクラスターを利用する、並列計算コードの改良については、ほぼ終了しテスト計算がおこなえるようになった。銀河は、多数の恒星からなる天体で、字宙を構成する最も基本的な天体のひとつである。本年度は、銀河形態の解明への第一歩として、天の川銀河の数値モデルを構築して、特に中心部のバルジと呼ばれる部分の形成過程について論文等で発表した。異なる初期条件からどのような形態の銀河が形成されるのかに関しては、昨年から引き続き計算と解析を継続している。さらに、大型並列計算機および国立天文台にあるGRAPEクラスターを利用して、大規模な宇宙論的シミュレーションをおこなうための、並列計算コードの改良をおこなった。
未知の薬剤耐性予測を目的としたインシリコ薬剤耐性評価法の確立

ウイルス感染症治療において薬剤耐性の出現は不可避の課題であり、それゆえ薬剤耐性評価は重要な位置を占める。そこで薬剤耐性ウイルスの簡便な評価法として、蛋白質の変異情報と既知結晶構造のみを用いたドッキングスタディによる手法を以前開発した。本研究ではこの手法の適用範囲拡大を目的として、HIV-1プロテアーゼ阻害薬のアタザナビル及びノイラミニダーゼ阻害薬のオセルタミビルに本手法を適用し、アタザナビルでは強い耐性を持つものについて充分な評価ができた。また、オセルタミビルについてはB型およびH1N1、H3N2、H5N1亜型の評価を行い、B型とH1N1亜型の強耐性変異体について評価を行うことができた。今年度は抗HIV薬に対する薬剤耐性評価を行うため、まずは非核酸系逆転写酵素阻害剤に対する検討を行った。薬剤耐性評価に用いる実験値としては、6種類の耐性変異が記載されているAndriesらの文献(Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 48, 4680-4687, (2004).)を用いた。また、使用した結晶構造のPDB IDは1VRT, 1JLF, 3M8Pであり、これ以外の変異体に関しては、先の結晶構造から該当部分を変異させることにより作成した。ドッキングシミュレーションおよびホモロジーモデリングのソフトウェアにはMOE 2013を用い、配置関数をTriangle Matcher、スコア関数にLondon dGを用いて評価した後、上位10000ポーズを残し、これに対して発生配座数を10000として検討を行った。この結果、ドッキング結果として出力されたポーズ数はいずれも10000以下であったことから、出力ポーズ数に関してはこれで充分であると考えている。ここで出力された結果を用いて存在確率を計算したところ、一部の阻害剤については良好な結果が得られているものの、全体的な結果に関しては現在のところ解析中である。その一方、前年度より行っている抗インフルエンザ薬の評価については、種々検討を行っているものの、論文としてまとめるには再現性および結果の評価が不十分であるため、現状停滞中である。これについても上記の抗HIV薬と同様の検討を行うことで、論文投稿を行いたいと考えている。本年度はまず当研究室にて開発したドッキングシミュレーションとボルツマン分布を組み合わせた薬剤耐性評価法が種々の抗インフルエンザ薬に適用可能かどうかを検証するため、結晶構造を有する複合体ノイラミニダーゼ阻害剤に対する薬剤耐性評価を行った。オセルタミビルについては、野生型株としてN1との共結晶構造である2HU4.pdb、薬剤耐性株(His274Tyr、Asn294Ser)については3CL0.pdbおよび3CL2.pdbを用いた。また、ホモロジーモデリングを行った後の構造が薬剤耐性評価に適しているのかを評価するため、結晶構造が存在している株に関しても同様に2HU4.pdbを鋳型としてホモロジーモデリングを行い、そこからドッキングシミュレーションを行って同様の評価を行った。一方、ザナミビルやペラミビルについては、N1に対する共結晶構造が存在しないため、これらの変異を有する株をそれぞれ3CKZ.pdb, 2HTU.pdbを鋳型としたホモロジーモデリングにより作成し、これを用いて薬剤耐性評価を行った。その結果、結晶構造およびモデリングを行った構造いずれの場合についても、薬剤耐性株は感受性株と比較してその期待値が低くなり、定性的な薬剤耐性評価が可能であることがわかった。また、ザナミビルに関しても、同様にいくつかの耐性変異に対して薬剤耐性評価が可能であることがわかった。その一方、ペラミビルとその耐性変異(His274Tyr)に関してはいくつか検討を重ねたところ、現在のところ良い分類はできておらず、これについては再精査する予定である。抗HIV薬に関しては、プロテアーゼ阻害剤に対する同様の検討を行った。まず、その評価基準を定める必要があるため、発生配座数を20000として考え得る配座を全て発生させてドッキングを行い、同様の存在確率を計算した。本結果については現在のところ解析中である。本年度はインフルエンザノイラミニダーゼ阻害剤の耐性評価における再現性の確認と、HIVプロテアーゼ阻害剤に対する薬剤耐性評価を行った。インフルエンザでは薬剤耐性評価にて再現性の高い結果を得るため、典型的な流行株であるH1N1、H3N2、B型そしてH5N1亜型のノイラミニダーゼの構造を構築するとともに、種々の文献からそれらの高耐性・低耐性時における変異のデータを取得した。各亜型の構造をホモロジーモデリングにより作成し、オセルタミビルに対する薬剤耐性評価を行ったところ、H5N1亜型とB型に対しては適切な評価が可能であったが、他の2つは適切に評価できなかった。ただし、周囲の水分子を除去して評価することにより、H1N1亜型でも適切な評価が可能となった。その一方で、H3N2に関しては現状適切な評価ができないままであった。HIVではアタザナビルの薬剤耐性評価を行い、野生型と29種の変異体の構造をホモロジーモデリングで作成した構造を用いて評価を行った。その結果、耐性の強いものに対しては期待値が低くなり適切な評価が可能であったが、中程度の耐性の場合は評価がうまくできていないことが分かった。このように、一部の系においては定性的な観点での評価が可能となったが、統一した手法で種々の耐性を万遍なく評価できる手法の確立には至っていない。今後はさらに分子力場の変更やよりドッキングの評価を高めるためのスコア関数の導入などを検討してより精度の高い評価に繋げていきたい。

また、それと同時に汎用性を高めるべく、HIVやインフルエンザの他の阻害剤のほか、薬剤耐性が発生しやすい抗HCV薬の構造を利用して検討を行いたいと考えている。抗ウイルス薬による治療では耐性ウイルスの出現が問題となる。薬剤耐性評価は治療において適切な薬剤選択を行うために重要な情報であることから、当研究室では迅速な薬剤耐性評価法をめざし、ドッキングシミュレーションとボルツマン分布を用いたin Silico薬剤耐性評価法を開発している。その一方、ウイルスの型(亜型)ごとに薬剤耐性が異なることやドッキングシミュレーションによるスコアなども異なることから、その各々について本手法による耐性評価を行うことが必要となる。そこで本研究ではHIVプロテアーゼ阻害剤であるアタザナビルと、インフルエンザノイラミニダーゼ阻害剤であるオセルタミビルを中心に検証を行った。その結果、アタザナビルにおいては耐性の非常に強い変異体については適切に評価が行えていた。一方、期待値が中等度以下のものの評価が一定しなかった。また、オセルタミビルにおいてはH1N1亜型とB型に対して適切な評価が行えていた一方で、H3N2、H5N1亜型では適切な評価ができなかった。この理由として、現在のドッキングシミュレーションでは試行により結果が異なるため、3回ずつ結果を出力しその平均を取ることで耐性評価を行っていたが、これではまだ不足するため、さらに多くの試行による平均を用いたり、出力数を増やしたりするなどの評価を行うことが必要であると考えられる。また、オセルタミビルのH5N1亜型に対しては、上記で充分な評価ができていなかったものの、分子力場を変更することにより耐性評価の結果が改善されたため、力場についても今後検討の必要がある。ウイルス感染症治療において薬剤耐性の出現は不可避の課題であり、それゆえ薬剤耐性評価は重要な位置を占める。そこで薬剤耐性ウイルスの簡便な評価法として、蛋白質の変異情報と既知結晶構造のみを用いたドッキングスタディによる手法を以前開発した。本研究ではこの手法の適用範囲拡大を目的として、HIV-1プロテアーゼ阻害薬のアタザナビル及びノイラミニダーゼ阻害薬のオセルタミビルに本手法を適用し、アタザナビルでは強い耐性を持つものについて充分な評価ができた。また、オセルタミビルについてはB型およびH1N1、H3N2、H5N1亜型の評価を行い、B型とH1N1亜型の強耐性変異体について評価を行うことができた。インフルエンザノイラミニダーゼ阻害剤の薬剤耐性評価にて再現性の高い結果を得るため、H1N1、H3N2、H5N1、B型のノイラミニダーゼの構造、および高耐性・低耐性のデータを取得した。各亜型の構造をホモロジーモデリングにより作成し、オセルタミビルに対する薬剤耐性評価を行ったところ、H5N1亜型とB型に対しては適切な評価が可能であったが、他の2つは適切に評価できていなかった。ただし、周囲の水分子を除去して評価することにより、H1N1亜型でも適切な評価が可能となった。その一方で、H3N2に関しては現状適切な評価ができないままであった。
非24時間日周期の雌動物への生殖生理機構に及ぼす影響

現代社会においては、ライフスタイルの変化や職業などによって、24時間に収まらない不規則な周期で生活をする女性が増加しつつある。そこで、非24時間日周環境下における女性の生殖機能を明らかにするために、雌性動物を用いて、概日周期を延長あるいは短縮させて性周期および卵子形成に及ぼす影響を検討した。前年度では、概日周期を延長させた26時間日周期(明期:暗期=13時間:13時間)では、排卵のリズムが乱れると共に、卵子における姉妹染色体の早期分離が観察された。本年度は、若年マウス(ICR/Jcl)を概日周期を短縮させた22時間環境(明期:暗期=11時間:11時間)に馴化させ、性周期の長さ、排卵時間、および卵子染色体などを観察した。まず、膣垢を採取して性周期を観察したところ、性周期の延長がみられた。排卵時間は、発情期にあるマウスを定期的に屠殺して排卵の有無によって調べたところ、排卵時間の短縮がみられ、排卵は暗期の中点1,2時間後には終了していた。これらの影響は、26時間日周期でみられた影響と類似していた。また、Dyban法を用いて、排卵直後の未受精卵の染色体標本を作製した。この結果、22時間日周期において、染色体の数的異常は確認されなかったが、本来この時期では観察されないはずの姉妹染色体の早期分離が、少数ではあるが、みられた。この早期姉妹染色体分離は26時間日周期でも観察され、これは減数分裂第二分裂で染色体の数的異常を招く可能性があり興味深い現象であった。以上のように、日周期を延長あるいは短縮すると、雌性動物において排卵や卵子形成への影響が認められた。日周期の変化による排卵時の生殖リズムのずれが観察された原因としては、メラトニンやホルモンの分泌への影響が考えられるが、その機構は不明であり、今後の課題としたい。現代社会において、生活の変化や職業などにより24時間に収まらない不規則な周期で生活をする女性が増加しているが、生活リズムのずれによる生殖機能への悪影響が懸念されている。我々は以前からこの問題に着目しており、胎児期において非24時間日周期環境下では生殖機能が劣っていることを明らかにしている。今回は排卵時に的をしぼり、非24時間概日周期が排卵と卵形成に及ぼす影響について検討することを企画した。雌マウスの概日周期を24時間より延長させて、性周期の間隔や排卵時間を観察した。実験には、若年のICR/Jcl系雌マウスを、概日周期を24時間より延長させた26時間環境下(明期:暗期=13時間:13時間)にて馴化させて使用した。1.性周期の観察:定期的に膣垢(smear)を採取し、性周期の間隔を観察した結果、26時間環境下では7日以上の長い性周期の割合が高くなった。尚、マウスの性周期は通常34日である。2.排卵時間の観察:発情期にあたる雌マウスを、暗期の中点から一定間隔で開腹し、排卵の有無を観察して排卵の完了時間を推定した結果、26日周期群では、正常の24時間日周期群と比較すると排卵に要する時間が約1/2に短縮され、暗期の中点の2時間後には排卵が終了することが分かった。これらの結果から、雌マウスを24時間より延長した26時間日周期環境下においた場合、排卵時の生殖のリズムにずれが生じることが示唆された。このような現象が起きるメカニズムについては不明であり、現在検討中である。

日周期の変化による排卵時の生殖リズムのずれが観察された原因としては、メラトニンやホルモンの分泌への影響が考えられるが、その機構は不明であり、今後の課題としたい。
関節超音波・バイオマーカー・シグナル伝達から構築する分子標的治療薬のアルゴリズム

本研究は九州地区多施設共同超音波前向きコホート研究データを基礎研究に連動させた、関節リウマチ(RA)の分子標的治療薬に対するトランスレーショナル研究である。X線関節破壊進展ゼロの達成に向けて、各種分子標的治療薬に共通及び特有の有効性発現機序を解明し、RAにおける分子標的治療薬の適性使用の理論的根拠の確立を目指す。現在まで本研究に340症例がエントリーされた。1.有効性発現の超音波評価;超音波滑膜炎スコアは3ヶ月後より有意に改善した(臨床免疫学会)。治療6ヶ月の超音波寛解を予測する治療前の因子として、罹病期間が短いこと、分子標的治療約既往がないこと、パワードプラ(PD)活動性が低いこと抽出された(臨床免疫学会、Arthritis Care Res 2018)。また、1剤目TNF阻害薬からの切り替えは、非TNF阻害薬が優位であった(米国リウマチ学会、論文投稿中)。2.血液バイオマーカー変動の評価;マルチサスペンションアレイを用いて網羅的なバイオマーカーの測定を行った。一部のバイオマーカーでは、治療薬により異なる変動を示した。また、治療薬により6ヶ月後の超音波寛解を予測する治療前のバイオマーカーの種類が異なっていた(日本臨床免疫学会)。3.超音波指標とバイオマーカーの関連解析による分子標的治療薬の有効性を反映するKey moleculesの抽出;治療前の臨床情報(罹病期間・分子標的治療薬の既往)と血清バイオマーカー(IL-6など)を組み合わせることで治療6ヶ月後の超音波反応性良好できる可能性が示唆された。また、ライデン大学との共同研究により、治療前・3ヶ月・12ヶ月の保存血清を用いて抗CCP抗体、抗カルバミル化蛋白抗体、RFのサブクラスを測定した。X線関節破壊進展ゼロとの関連解析を加え、結果を統合して分子標的治療薬選択アルゴリズムを作成する。本研究は九州地区多施設共同超音波前向きコホート研究データを基礎研究に連動させ、RAの分子標的治療薬に対するトランスレーショナル研究である。X線関節破壊進展ゼロをアウトカムに設定し、このアウトカム達成に向けてのTNF阻害薬、IL-6阻害薬、T細胞選択的共刺激調整薬、JAK阻害薬に共通及び特有の有効性発現機序を解明し、RAにおける分子標的治療薬の適性使用の理論的根拠の確立を目指す。以上を目的として、1.分子標的治療薬の有効性発現の経過を超音波で評価する。2.血液バイオマーカーの変動を評価する。3.超音波指標とバイオマーカーの関連解析で、分子標的治療薬の有効性を反映するKey moleculesを抽出・考察する。4.In vitroのシグナル伝達解析で、臨床サンプルから抽出されたKey moleculesの意義を実証する。5.エビデンスに基づく分子標的治療薬選択のアルゴリズムを確立する。平成27年度は、1.超音波による分子標的治療薬の有効性の評価、2.血液バイオマーカーによる分子標的治療薬の有効性の評価、3.超音波指標と血液バイオマーカーの関連解析を行った。超音波コホート研究に現在、200症例をエントリーし、治療1年時点の臨床評価及び超音波評価を行った。また、自己抗体及びマルチサスペンションアレイを用いたバイオマーカーの測定を行った。以上の評価項目との関連解析を行い、分子標的治療における意義を検討した。予定していた症例数のエントリーと解析が順調に進んでいる。しかし、分子標的治療の薬剤別の解析を行うには統計学的に不十分であり、エントリー症例の観察期間の延長と解析を行うと同時に症例の集積を行っていく予定である。アウトカムである関節破壊進展ゼロの評価のための、X線データは随時集積中であり、今後解析予定である。本研究は九州地区多施設共同超音波前向きコホート研究データを基礎研究に連動させ、関節リウマチ(RA)の分子標的治療薬に対するトランスレーショナル研究である。アウトカムであるX線関節破壊進展ゼロの達成に向けてのTNF阻害薬、IL-6阻害薬、T細胞選択的共刺激調整薬、JAK阻害薬に共通及び特有の有効性発現機序を解明し、RAにおける分子標的治療薬の適性使用の理論的根拠の確立を目指す。現在まで本研究に276症例がエントリーされた。昨年度に引き続き解析症例数を増やし、1.分子標的治療薬の有効性発現の経過の超音波による評価、2.血液バイオマーカー変動の評価、3.超音波指標とバイオマーカーの関連解析による分子標的治療薬の有効性を反映するKey moleculesの抽出を行なった。治療1年間の臨床・超音波評価と自己抗体との関連を解析した。超音波指標の改善には生物学的製剤治療の既往が関連し、自己抗体高力価は超音波指標の早期反応性不良と関連していた。さらに、マルチサスペンションアレイを用いたバイオマーカーの測定を行った。TNF阻害薬、IL-6阻害薬、T細胞選択的共刺激調整薬では、一部のバイオマーカーでは治療による異なる変動を示した。さらに、超音波指標の改善に関連する共通するKey moleculesとしてIL-6などが抽出され、薬剤別での解析では異なるKey moleculesが抽出された。今後、最終アウトカムである関節破壊進展ゼロに関連するKey moleculesを抽出し、4.In vitroのシグナル伝達解析による臨床サンプルから抽出されたKey moleculesの意義の実証、5.エビデンスに基づく分子標的治療薬選択アルゴリズムの確立を目指す。分子標的治療薬の有効性の超音波指標および血液バイオマーカーでの評価および解析は完了し、超音波指標を用いた有効性におけるKey moleculesが抽出された。最終アウトカムである関節破壊進展ゼロの評価のため、X線データ集積がほぼ完了し、今後解析を行う。

その結果をもとに関節破壊進展ゼロにおけるKey moleculesを抽出し、In vitroシグナル伝達解析につなげる。本研究は九州地区多施設共同超音波前向きコホート研究を基礎研究に連動させた関節リウマチ(RA)の分子標的治療薬に対するトランスレーショナル研究である。X線関節破壊進展ゼロの達成に向けて、分子標的治療薬(TNF阻害薬、IL-6阻害薬、T細胞選択的共刺激調整薬;アバタセプト、JAK阻害薬)に共通及び特有の有効性発現機序を解明し、分子標的治療薬の適性使用の理論的根拠の確立を目指す。現在まで本研究に295症例がエントリーされた。1.有効性発現の超音波評価;治療6ヶ月の超音波寛解を予測する治療前の因子として、罹病期間が短い、分子標的治療約既往がない、パワードプラ(PD)活動性が抽出された(業績; Arthritis Care Res)。また、1剤目TNF阻害薬からの切り替えは、非TNF阻害薬が優位であった(米国リウマチ学会発表)。2.血液バイオマーカー変動の評価;マルチサスペンションアレイを用いて網羅的なバイオマーカーの測定を行った。一部のバイオマーカーでは、治療(TNF阻害薬、IL-6阻害薬、アバタセプト)により異なる変動を示した(日本リウマチ学会、日本臨床免疫学会発表)。3.超音波指標とバイオマーカーの関連解析による分子標的治療薬の有効性を反映するKey moleculesの抽出;治療前の臨床情報(罹病期間・分子標的治療薬の既往)と血清バイオマーカー(IL-6など)を組み合わせることで治療6ヶ月後の超音波反応性良好できる可能性が示唆された(日本リウマチ学会、日本臨床免疫学会、日本内科学会発表)。また、アバタセプト治療の超音波治療反応性不良を予測する骨関連バイオマーカーとして、DKK-1高値が抽出された(米国リウマチ学会発表)。現在、X線評価中であり、関節破壊進展ゼロを予測する因子を抽出し、これまでの結果を統合して分子標的治療薬選択アルゴリズムの確立を目指す。予定症例数のエントリーは順調に進行した。分子標的治療薬の有効性を、超音波指標および血液バイオマーカーで評価し、超音波指標を用いた有効性に関するKey moleculesと臨床情報を統合した治療反応性予測の可能性を見出した。最終アウトカムである関節破壊進展ゼロの評価のため、X線データ集積がほぼ完了し、現在解析中である。また、通常測定可能な自己抗体(IgG型抗CCP抗体、IgM型リウマトイド因子;RF)を縦断的に評価し、治療反応性との関連を評価しているが、今後、ライデン大学との共同研究により抗CCP抗体、抗カルバミル化蛋白抗体、RFのサブクラスを測定し、本研究の結果と統合する予定である。ライデン大学との契約及び検体測定の準備中である。
沈み込み帯のフルイドの相関係の決定及びフルイドとマントル鉱物との反応の直接観察

沈み込み帯におけるマグマの生成や物質循環を明らかにするため、外熱式ダイヤモンドアンビル高温高圧発生装置内部の試料を顕微鏡下で直接観察することにより沈み込み帯のフルイドの相関係の決定し、また、顕微レーザーラマン分光装置を併用して高温高圧下のマグマやフルイドの構造に関する分光学的研究を行った。日本列島の様な海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込む地域では,海洋プレートの沈み込みにともなう温度圧力の上昇に起因する含水鉱物の脱水分解反応により生成したフルイドが,その地域での地震や火山活動に引き起こす原因と深く関わり合いがあるのではないかと考えられている.そこで,沈み込み帯の地球内部に相当する高温高圧条件下でのフルイドの物理化学的性質や相平衡関係,また,フルイドと周囲のマントル物質との相互作用を理解することが,地球進化や地球内部現象を解明する上で重要となる.平成19年度は主に外熱式ダイヤモンドアンピルの装置の購入及び,実験環境の整備を行った.外熱式のダイヤモンドアンピルは,コーネル大学のバセット教授が開発したバセットタイプ及び,カーネギー研究所のフェイ博士達が開発したレバータイプの2種類を導入した.これらを加熱用電源に接続し,熱電対と温度コントローラーを併用しPID制御による温度制御システムを構築した.また,加熱中のダイヤモンドの酸化を防ぐために,ダイヤモンドアンピル装置にアルゴンに2%の水素を混ぜた混合気体を送り込むためのシステムも組み上げた.その結果,高温で安定した長時間の実験を行う環境が整った.今後これらの装置を用い,H20とシリケイト成分の量をうまくコントロールした出発物質を用いてフルイドの相平衡関係を決定し,その上でフルイドとマントルウェッジを構成する鉱物との反応を高温高圧状態のまま光学顕微鏡を使用して直接観察することを試みる.日本列島の様な海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込む地域では,海洋プレートの沈み込みにともなう温度圧力の上昇に起因する含水鉱物の脱水分解反応により生成したフルイドが,その地域での地震や火山活動を引き起こす原因と深く関わり合いがあると考えられている.そこで,高温高圧下でのフルイドの物理化学的性質や相平衡関係を決定することが,地球進化や地球内部現象を解明する上で重要となる.今年度は主に,沈み込み帯のフルイドの相関係の決定を行った.外熱式のダイヤモンドアンビル高温高圧発生装置を顕微鏡下にセットし,高温高圧状態のサンプルを直接観察し.相平衡関係を直接決定した.サンプルとしては水とシリケイトをダイヤモンドアンビル中にセットし,シリケイト成分には,「沈み込み帯のフルイド組成とはこの様なものであろう」と過去の研究で提案されている, Si-Al-alkaliに富む流紋岩的な組成のガラスを用いた.ガラスは円柱状のものを作成し,この円柱と金属ガスケットのサイズをコントロールすることにより,出発物質中の含水量をコントロールした.これにより含水量を含めて出発物質中の全ての化学成分をコントロールし,正確な相平衡関係の情報を得ることが可能となった.温度圧力を変化させて実験を行い,フルイドと平衡共存する固相は高温高圧状態のままでの顕微ラマン分光により相の同定を行った.実験の結果,過去の同様な化学組成の系における急冷実験では未解決だった第2臨界端点近傍でのこの系の正しい相平衡図を決定することに成功し, Si-Al-alkaliに富む沈み込み帯のフルイドからは,第2臨界端点より高圧のひろい温度圧力領域でコランダムがリキダス相として晶出可能であることが判明した.本研究の成果により,世界各地のアルカリ岩中に産するルビーやサファイアといったアルミナを主成分とする宝石の生成条件が明らかになりつつある.
次世代医用画像処理技術基盤としての「ダイナミック人体アトラス」の実現

「臓器の動き情報」を持つ人体計算解剖アトラスである「ダイナミック人体アトラス」の構築に関して以下の成果を得た。(1)アトラス入力システムを作成して胸部や腹部のアトラスを作成、(2)アトラスを利用して胸部および腹部領域の非剛体画像間位置合わせへの応用、(3)経時画像における結節の対応付けなどのアトラスを利用した画像診断支援・手術ナビゲーションシステムの高度化、(4)臨床的見地からのアトラスの評価を行った。本研究では、近い将来、医用画像の主流が単なる3次元画像から時間方向までも考慮した4次元画像へと大きく変革することを見越し、医用画像処理技術を飛躍的に向上させる「臓器の動き情報」を持つ人体計算解剖アトラスである「ダイナミック人体アトラス」を検討する。本年度は以下の研究項目を実施した。(1)「ダイナミック人体アトラス」の理論的検討ダイナミック人体アトラスの在り方について,データの収集方法を含めて多方面から検討した。(2)腹部臓器解剖学的構造データの取得腹部臓器セグメンテーションデータベース(3次元CT像から体表面・骨格を含む各臓器を半自動的に領域分割(セグメンテーション)した結果のデータベース)を用い、画像による腹部臓器解剖アトラスの構築を行った。(3)胸部臓器解剖学的構造データの取得胸部3次元CT像データベースに対して胸部における各臓器のセグメンテーション(領域分割)処理を行い、画像による胸部臓器解剖アトラスを構築した。肺領域・気管支領域のセグメンテーション処理を実行し、それをランドマークとしたレジストレーションに基づく胸部臓器解剖アトラスを構築した。(4)臓器動きデータの取得4次元CT画像を利用し、胸部臓器の動きデータを取得する手法を検討した。(5)臓器単独・相互変形移動数学モデルの検討臓器の移動,および,相互作用変形を計測した。ここでは、腹腔鏡手術における気腹処理における臓器変形を計測し、モデル構築の基礎を得た。本研究の目的は,医用画像処理技術を飛躍的に向上させる「臓器の動き情報」を持つ人体計算解剖アトラスである「ダイナミック人体アトラス」の設計と構築であり,具体的には、(1)呼吸動による臓器の絶対的・相対的位置の変動、(2)個人差による臓器の絶対的・相対的位置の変動、双方を記述可能な「ダイナミック人体アトラス」の実現とそれに伴う基礎的研究である.本年度は以下の研究を行った.(1)「ダイナミック人体アトラス」の仕様検討各臓器の領域情報、構造情報、解剖学的構造の個人間相違、臓器相互変形動きを考慮したダイナミック人体アトラスの仕様に関して検討した。(2)「ダイナミック人体アトラス」と高次元医用画像との対応付け方法検討時間軸方向の変化を記述した4次元CT像・4次元超音波画像と「ダイナミック人体アトラス」との対応付けに関して,臓器領域のセグメンテーションのし易さを考慮して検討した。(3)「ダイナミック人体アトラス」の実装(1)での仕様検討結果を基に、「ダイナミック人体アトラス」を構築するための諸プログラムの開発、ならびに、「ダイナミック人体アトラス」編集用の高度なユーザインタフェースを伴うプログラムを実装した.さらに,「各臓器の領域情報」、「構造情報」、「解剖学的構造の個人間相違」、「臓器相互変形動き情報」を効率的に入力可能なプログラムのプロトタイプについて検討した。近い将来、医用画像の主流が単なる3次元画像から時間方向までも考慮した4次元画像へと大きく変革することを見越し、医用画像処理技術を飛躍的に向上させる「臓器の動き情報」を持つ人体計算:解剖アトラスである「ダイナミック人体アトラス」の設計と構築を目的として,以下の項目について検討した.(a)アトラス拡充これまでに作成したアトラス入力システムを用いて患者間の差異を含めた「ダイナミック人体アトラス」の拡充を図った。造影剤を注入して異なる時間で撮影した複数時相データから,胸部リンパ節アトラスおよび腹部アトラスを作成した。(b)非剛体画像間位置合わせへの応用「ダイナミック人体アトラス」を利用した非剛体画像間位置合わせ手法を検討した。胸部における肺や縦隔部,腹部における肝臓や脾臓,膵臓,腎臓の位置合わせに関して研究した.(c)画像診断支援・手術支援への応用画像診断支援・手術ナビゲーションシステムにおける「ダイナミック人体アトラス」の利用方法を検討した.画像診断支援に関して,経過観察で撮影されるCT像における肺結節の時系列対応付け手法を開発し,約9割の精度で対応付け可能であった.また,腹部臓器認識に応用し,臓器の相対的位置関係の異なるデータに対して臓器認識精度が向上することを確認した,手術ナビゲーションシステムに関して,気管支鏡ナビゲーションシステムにおいて気管支の動的な変動に対応した気管支鏡追跡アルゴリズムを開発し,従来に比べて飛躍的に精度が向上した.(d)「ダイナミック人体アトラス」の評価臨床的見地から胸部リンパ節アトラスの評価を行った。リンパ節の解剖学的部位が作成したアトラスにて適切に表現されていることを確認した。