hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
表面波プラズマにおけるマイクロ波吸収機構の解明とアンテナ結合系の最適化

4.研究成果:本研究で得られた研究成果は、雑誌論文に9件、国内開催の学会、研究会に7件および国際会議に6件(招待講演2件)発表した。本研究では、半導体プロセス用表面波励起大面積プラズマ源の開発を目的とし、表面波プラズマにおけるマイクロ波エネルギーの吸収機構の解明、およびプラズマ-アンテナ間結合の最適化に関する研究を実施した。以下に本研究成果の概要を列記する。1.大面積表面波プラズマにおける表面波モードの同定:周波数2.45GHzマイクロ波を用いた大面積平面状プラズマにおける表面波モードの分散関係およびモードジャンプ機構はついて、本研究において初めて実験、理論両面から明らかにした。2.マイクロ波エネルギー吸収機構:表面波プラズマにおけるマイクロ波エネルギーの吸収機構を調べるため、ペリスコープ法による高エネルギー電子の測定およびICP生成プラズマ中におけるマイクロ波の伝搬特性の測定を行った。実験結果から高エネルギー電子が石英窓近傍で生成されること、電界が局所的に増大することからカットオフ層において電磁波とプラズマ間の共鳴的エネルギー授受の可能性があることを示した。3.プラズマ-アンテナ結合系の最適化:アンテナ形状および配置がプラズマ生成にどのように影響するかを調べるため、種々のスロット形状をテストし、プラズマ生成効率の得失を調べた。実験より、プラズマ生成効率がスロット形状に大きく依存すること、中でも導波管軸に垂直に切ったスロットが励起効率に優れていることを示した。4.プラズマ生成の励起周波数の効果:表面波プラズマ生成における励起周波数の効果を調べるため、周波数2.45GHzおよび915MHzの電磁波を用いて同一の真空容器においてプラズマを生成し、両者特性の得失を調べた。本研究より915MHzの場合に線形なパワー樒度特性が得られことを示した。5.研究成果:本研究で得られた研究成果は、平成9年度平成10年度にわたり学術論文に14件、国内開催の学会、研究会に24件、国際会議に13件(招待講演2件)発表した。
転写複合体に対するシャペロン作用としての転写調節

従来、転写開始は必要な反応を直列に並べたもの(直列経路)とされてきた。近年、λP_Rプロモーター等でプロモーターに結合したまま、不活性な複合体を形成する分岐経路が発見された。この分岐した転写開始では、RNA伸長の過程で、長鎖RNA合成にいたる転写複合体と、短鎖RNAを繰り返し解離(abortive initiation)する複合体(moribund複合体と命名された)との分岐した反応経路をたどる。我々はこの機構が、少なくともin vitroでは一般的な転写開始機構であることを、証明してきた。本年の研究の目的は、この機構が、細胞内で存在することの証明である。転写伸長因子と考えられていたGreA, GreBタンパク質が、プロモーターとRNAポリメラーゼとの2体複合体のレベルで、λP_Rプロモータにおけるmoribund complexの形成を押さえて転写を活性化させるシャペロンとしての作用を持つことを発見した。greAgreB.遺伝子の破壊株を構築したところ、この株は低温感受性で、重金属耐性が低下しており、genome arrayにより二桁以上の遺伝子の発現が野生株と異なっていることが明らかになった。幾つかの遺伝子発現を検討したところ、uncオペロンなど少なくとも3種の転写ユニットはgreA/greB遺伝子依存的に、in vivoとin vitroの両方でレベルが上昇しており、abortive initiationが低下していた。つまり、転写の分岐回路は細胞内でも存在していることが証明された。転写の開始機構が、従来証拠無しに信じられてきた直列モデルを否定し、新しいモデルを証明し、国際的にもmoribund complexやbranched pathwayとして認知された意義は大きい。また、転写調節が転写複合体に対するシャペロン作用として理解されることの意義は大きい。
毛髪再生治療に向けた毛の再生メカニズムの解明

私たちのグループが見いだした分泌型タンパク質Tsukushiは、初期の形づくりにおいて、BMPアンタゴニストとして機能します。また、眼や脳の神経幹細胞に対しては、Wntシグナルの阻害因子としても機能することが明らかになりつつあります。毛乳頭はWnt, BMP4, Shhなど様々な因子を分泌して細胞の増殖・分化を制御していますが、休止期を維持する分子メカニズムは不明です。Tsukushiは発生初期には毛乳頭に強く発現しています。成体マウスのバルジ領域マーカーとしてNestinは使われていますが、nestin-GFPを用いたTsukushiとの2重染色により、Tsukushiがバルジ領域に発現していることが明らかになりました。今後は、毛の幹細胞の増殖制御にTsukushiがどのシグナルカスケードに関与しているか調べる予定です。皮膚を傷つけるとWntシグナル経路が活性化されることが知られていますので、皮膚を傷つけ、その再生を調べることは、毛髪の発生・再生のよいモデルとなります。今後は、この傷の修復時に、Wntシグナル阻害因子であるTsukushiを欠損するマウスと野生型またはヘテロマウスにおいて、違いが生じるか観察します。もし、Tsukushiを欠損するマウスにおいて、毛包の数が増加していたならば、Tsukushiが毛包の幹細胞に対してニッチ分子として機能することが示唆されます。
細胞内小器官の直接3D観察

本科学研究費を得ることにより、平成10年度から直接3D観察法を導入し「細胞内小器官レベルでの三次元構造の観察」を特色とした研究を三年間に渡って進めることができた。また、ダブルダイクロイックフィルターも装着し、同時蛍光二色三次元観察を可能とした。この三年間に行ったことを以下に簡潔にまとめる。1.直接3D顕微鏡の評価:直接3D顕微鏡は、接眼レンズで覗いた視野内に3D像が見えるという簡便で安価な装置である。切片内に存在する個々の細胞のもつ立体感やその中にある小器官の空間的配置を実感でき、通常の顕微鏡を越えた有用性の高い装置であることがわかった。また、広視野を短時間で3D観察できる利点も有する。さらに高倍率な観察は共焦点レーザー走査顕微鏡を併用することにより、効率的3D観察が行えると考える。2.上皮細胞の分泌装置とそれを支える細胞骨格:固定・染色法に改良を加えることにより、十二指腸の上皮細胞での微小管染色に成功し、ゴルジ装置を中心とした分泌装置とそれを支える細胞骨格である微小管との関係を三次元的に明らかにすることができた。さらに、微小管形成中心と関連したγ-tubulin染色の結果から、ゴルジ装置辺縁部や3つの細胞の連結部にγ-tubulinまたはγ-tubulin様タンパク質の存在が示唆される結果が得られ、今後の期待される成果と考える。3.胃の壁細胞における塩酸分泌に関連した構造:胃の壁細胞において、塩酸分泌に関連した構造をプロトン・ポンプに対する抗体を用いた免疫蛍光染色により、分泌状態と関連させて定量的に解析することができた。また、発達した分泌細管を取り囲むようにミトコンドリアが集合して配置していることは、エネルギー依存的にプロトンを排出するための効率的局在であると考えられた。以上、3D観察を基本とした解析により、より詳細でかつ多例的結果を得ることができた。私達はこれまで細胞内分泌装置の中心的役割を担うとされるゴルジ装置の立体構造を明らかにすることを試みてきた。その結果、マウス十二指腸腺細胞においてゴルジ装置は従来示されてきた一般構造とは異なりドーム構造をもつことを明らかにした。そこで、より多種類の細胞においてゴルジ装置の立体構造を明らかにするため、最も簡便な三次元観察法である直接3D観察法を導入し検討を進めた。本法は、単に接眼レンズを覗くだけで蛍光立体像を得ることができるというものであり、6μ厚の組織切片を蛍光標識レクチンで染色し100倍の対物レンズで観察したところ、個々の細胞のもつ立体感やその中に存在する小器官の空間的配置を実感できる優れた方法であり、通常の顕微鏡では得ることのできない立体的な像を得られる有用性の高い方法であることが確認された。この観察法を用いて、十二指腸腺細胞や胃粘膜の外分泌細胞(表層粘液細胞・副細胞・主細胞)におけるゴルジ装置の立体構造の観察を行ったところ、これまでに得た結果を支持するドーム構造であることが確認された。副細胞のように小さな細胞内に多量の分泌顆粒を含む場合には複雑に入り組んだ構造が観察されることも多いが、顆粒の量が少ない幼若な細胞ではドーム構造を維持していた。このことは、ゴルジ装置の基本型はドーム構造であり、作られる分泌顆粒の量によって変化が生じることを示唆していた。またゴルジ装置のドーム構造を支えている骨組みとなっていることの示唆される細胞骨格要素として、微小管の細胞内分布についても観察を進めた。

微小管が繊細な線維として観察されたが、線維構造の場合には特に、通常の観察法では得られない立体的な線維の走行を実感することができ、非常に有用な観察法であると考える。微小管によってゴルジ装置が支えられており、形成された分泌顆粒の輸送にも微小管がレールの役目を果たすことの示唆される走行であった。今後は二重染色を行ったサンプルの直接3D観察を試みていく予定である。私達はこれまで「細胞内小器官レベルでの三次元構造の観察」を特色として研究を進めてきた。そのために、最も簡便な三次元観察法である直接3D観察法を導入して検討を進め、本法が個々の細胞のもつ立体感やその中に存在する小器官の空間的配置を実感できる有用性の高い方法であることを示してきた。今年度は新たにダブルダイクロイックフィルターを装着し、二重染色を行った標本の同時二色三次元観察を可能とした。この観察法を用いて、十二指腸絨毛の吸収上皮細胞や十二指腸腺細胞のもつゴルジ装置とそれを支える細胞骨格との三次元的配列をとらえることを試みた。そのためにまず、ゴルジ装置と関連の深い細胞骨格として、微小管を染色することを試みた。培養細胞等での微小管染色は既に良好な結果が示されているが、組織を構成している個々の細胞のもつ微小管の染色は困難であった。そのため、1)固定液にTaxolを加え微小管を安定化させる、2)on section collagenase処理を行い染色分子の浸透を高める、3)新しい蛍光物質であるAlexaを染色物質として用いることにより、蛍光退色を防止し観察効率を高める、という新たな改良を試みた。これによって、組織を構成する細胞のもつ微小管の良好な染色が実現した。吸収上皮と十二指腸腺の細胞のもつゴルジ装置を蛍光標識したレクチンで染色し、改良法で微小管を染色するという二重染色を行った標本を観察したところ、微小管によってゴルジ装置が支えられている三次元配列を鮮明にとらえることができた。また、形成された分泌顆粒の輸送に微小管がレールの役目を果たすことも示唆される走行であった。来年度はこれまでの結果をまとめながら、さらに微小管結合タンパク質や微小管形成センターとの関係について明らかにしていく予定である。また、胃の分泌腺細胞についても観察を進めたいと考えている。平成10年度から3年間に渡って「細胞内小器官レベルでの三次元構造の観察」を特色とした研究を進め、最終年度として以下の研究を行った。(1)分泌に関わる細胞骨格の細胞内配列:昨年度の結果から十二指腸の吸収上皮細胞において分泌の中心的細胞内小器官であるゴルジ装置を支える細胞骨格が微小管であることが明らかとなったが、極性をもって配列する上皮細胞において微小管形成中心(MTOC)がどこにあり、それと関連しながら微小管の機能の異なる2つの端が細胞内にどの様に配列しているかは未だ不明である。そこで、MTOCに存在するγ-tubulinに対する抗体を用いた免疫蛍光染色を行い、吸収上皮細胞においてMTOCと微小管との三次元的局在を明らかにすることを試みた。4種類のγ-tubulin抗体を用いたが、Western解析でも認識を確認したこれら4種類の抗体全てが異なる染色性を示し、吸収上皮細胞におけるγ-tubulinの局在は混沌とした結果となった。
高速運動物体に対する動体視力の年齢的変化とその神経機構の解明

本研究では次の2つの実験をおこなった。(1)マウスを対象に視運動性眼球運動の刺激模様の面積と位置に対する依存性を明らかにした。眼球運動の初期成分(刺激後100-200ms)は刺激模様の縦幅が5度では眼球から上方25度の位置に提示した場合が最も眼球運動速度が速かった。(2)ヒトを対象に身体roll傾斜(条件A)と横方向の遠心力(条件B)に対する傾斜感覚と回旋性眼球運動の特性を明らかにした。傾斜感覚と回旋性眼球運動は条件Aと条件Bで特性が大きく異なった。以上の結果は、高速運動物体に対する動体視力の神経機構の解明のための研究の基礎的データとなる。スポーツ競技において、動体視力が勝負の決め手となる場面は多い。しかし、動体視力の神経生理学的研究は乏しく、特に高速運動物体に対する動体視力の機能やその特性についてはほとんどわかっていないのが現状である。そこで本研究代表者は、動体視力と眼球-頭部協調運動の関係についての行動生理学および心理物理学的研究を進めている。その中で、追跡眼球運動の最高速度の速い被験者ほど動体視力は良好で、その能力は年齢と共に低下する傾向が認められた。この結果は追跡眼球運動が動体視力の重要な決定要素であることを示している。そこで本研究では、高速物体に対する追跡眼球運動の神経経路を感覚系、予測系、運動系に分けて考え、それぞれの年齢的変化を解析することによって動体視力の神経生理学的メカニズムについて考察する。平成20年度は実験システムの構築をおこなった。実験システムの内容は、頭部固定装置、バイトバー、LineaSled装置、直線加速度センサー、眼球運動測定装置、刺激作成およびデータ収集装置(LabVIEW)、データ解析ソフト(MATLAB)から成る。被験者はLineaSled上の頭部固定装置に頭部を固定し、左右方向に能動的に直線運動させる。LabVIEWとMATLABを組み合わせることによって、視覚刺激の作成→視覚刺激の提示→眼球運動の測定→データの収集→データの解析を同じシステム内で実施する。予備的実験を繰り返し、運動物体の形、サイズ、運動方向、運動速度、提示のタイミングを決定した。本研究の目的は、空間識研究の一環として動体視力のメカニズムを解明することである。空間識とは空間すなわち外界に対する自己の位置、方向、傾斜、運動などの認識であり、その中で当初はdynamicな"運動"に注目した研究を計画していたが、今年度は研究内容をstaticな"傾斜"へとシフトさせた。これは、国際宇宙ステーションを利用した宇宙実験の国際公募に本研究申請者が提案した「長期宇宙滞在中の空間識の適応的変化」に関するテーマが採択され(平成22年6月)、宇宙実験としては"傾斜"を評価する研究がより重要であると判断したためである。実験は、1)奈良県立医科大学、2)奈良先端科学技術大学院大学、3)航空自衛隊航空医学実験隊にて実施した。いずれも健常成人を対象とし、奈良県立医科大学では暗所にて座位と立位、頭部直立と頭部傾斜条件にて自覚的重力軸を評価し、奈良先端科学技術大学院大学では大型スクリーンと傾斜椅子を用いて身体傾斜and/or頭部傾斜条件における各種視覚条件と自覚的身体軸評価の関係を検討し、航空医学実験隊ではパイロット訓練用の空間識訓練装置を用いて遠心力を利用した各種重力環境下における自覚的重力軸および自覚的身体軸を評価した。さらには同時にroll傾斜によって誘発される回旋性眼球運動を測定し、傾斜に対する自覚的評価と他覚的評価の関係を検討した。現在、詳細なデータ解析を進めているところである。

さらには同時にroll傾斜によって誘発される回旋性眼球運動を測定し、傾斜に対する自覚的評価と他覚的評価の関係を検討した。現在、詳細なデータ解析を進めているところである。
急性感音難聴の病態と治療のプロテオーム解析 -質量分析計を用いた解析-

急性感音難聴は比較的頻繁にみられ、難治性の病態である。急性感音難聴の治療にはステロイド投与が行われる。当研究ではマウスに対するステロイド投与で、蝸牛局所で発現が変動する蛋白質を質量分析計で解析し、急性感音難聴モデルにおいても蛋白発現を検討した。生体内の蝸牛から、質量分析計で247種類の蛋白質を同定し、ステロイド投与で発現量が変動する蛋白質を11同定した。音響外傷による難聴モデルマウスにおいて、前述の蛋白質のうち、Myelin protein zeroとHeat shock protein 70の発現がステロイド投与により変動することをウエスタンブロットで確認した。平成25、26年度に、ステロイド投与したマウス蝸牛での蛋白発現を質量分析計で解析し、ステロイド投与により発現量が増減する11蛋白質を同定した。これらの蛋白質のうち、音響外傷モデルマウスにステロイドを投与すれば、聴覚関連蛋白のMyelin protein zero、Heat Shock Protein 70の発現が変動することをウエスタンブロットで確認し、蝸牛での局在を免疫染色で検討した。急性感音難聴発症、ステロイド投与で発現が変化する蛋白質を質量分析計を用いて同定することに成功したので、平成27年度には同様の実験系で蛋白質・遺伝子発現を解析する目的で、解析対象を遺伝子レベルに拡大した。音響外傷モデルマウスにおいてデキサメタゾンまたはコントロール生食を腹腔内投与し、投与後に蝸牛組織を剖出。RNAを抽出して、遺伝子の発現量を次世代シークエンサー(RNA-seq)とDNAマイクロアレイで網羅的に解析した。RNA-seqでは36172転写産物のデータが収集され、DNAマイクロアレイでは56745転写産物のデータが得られたが、デキサメタゾン投与により2倍以上発現量が変化し、RNA-seqとDNAマイクロアレイのデータが一致する既知の遺伝子が約500同定された。RNA-seqとDNAマイクロアレイのデータはHGNC (HUGO Gene Nomenclature Comittree)の遺伝子命名法を共通のコードとすれば、マウスゲノムにおいても統合が可能であった。又これら約500の遺伝子名についてPubmed databaseで"hearing"と重複して検索されるものを検討し、聴覚関連遺伝子を探索した。以上の実験によって、遺伝子レベルでも難聴モデルマウスへのデキサメタゾン投与により多数の遺伝子群が変動し、解析法としてRNA-seqとDNAマイクロアレイの併用が可能であると示された。また平成27年度には質量分析計、ウエスタンブロット、免疫染色のデータを英文論文として出版し、国際学会(第30回Politzer学会)で発表した。上記webサイトで当研究について紹介。発表論文を引用。医歯薬学平成26年度以降には、平成25年度にデキサメタゾン鼓質内投与により内耳で発現変化することが質量分析計で明らかになった11種類の蛋白質から、内耳の聴覚機能との関連が深く示唆されるものを選定して、急性音響障害モデルマウスにおいてもデキサメタゾン投与により発現が変化することをウエスタンブロット法で確認する。またこれらの蛋白質については免疫染色法で、内耳での局在を明らかにして聴覚機能との関連を考察する。一方、急性音響障害モデルマウスへデキサメタゾン腹腔内投与においても、質量分析計による蛋白質網羅的検出を行うことを計画する。また平成25年度の段階で、デキサメタゾン鼓質内投与により内耳で発現変化する蛋白質を具体的に同定することに成功したので、これらの蛋白質等の発現の解析結果を、遺伝子発現レベルでの解析結果により補強してゆくことも有効と考えられる。平成26年度には、当初の研究計画書に含まれていた内容に沿って、質量分析計による解析で、デキサメタゾン投与により増減すると同定された蛋白質のデータを確認するためのウエスタンブロットの実験に必要な経費を予定している。また、マウス内耳組織における免疫染色法に必要な経費も含まれる。また平成25年度の段階ですでにある程度のデータが得られ、ウエスタンブロット、免疫染色についても予備実験では確認がとれつつあるので、平成26年度中に英文論文を執筆、校正、掲載するための経費が含まれる。平成26年度中の研究の進展状況に応じて情報収集、発表の為の国内外での学会発表旅費を考慮する。また、デキサメタゾン投与により内耳で発現が増減する蛋白質を同定すること自体には既に成功しているので、これらのデータをcDNAマイクロアレイ、リアルタイムPCRといった遺伝子発現レベルでのデータで補強してゆくことも考慮している。岡山大学臨床研究棟の耐震工事にともなう実験室移転のため、計画した実験の一部を変更する必要が生じたため、平成25年度の全予算をすべて消化せず次年度に繰り越すことが必要となった。平成25年度から26年度への繰り越し金額は、平成26年度の計画に挙げたウエスタンブロット、免疫染色の試薬代として使用する。
インターネット遠隔医療システムの開発・開閉口訓練ロボットでの顎運動障害の在宅治療

平成11年度には本研究は遠隔治療システムの開発が主題であり、現有のコンピューター制御による開閉口訓練ロボットの新規購入コンピューターによる通信受信型への改良型開閉口訓練ロボット(WY-4)の製作を行なった。即ち1)改良型開閉口訓練ロボット(WY-4)のメカニズム部・駆動部・センシング部・制御システム部の基礎特性実験2)臨床治験による改良型開閉口訓練ロボット(WY-4)での基礎データ検討ならびに装置構造へのフィードバック3)通信による遠隔通信治療、開閉口訓練のテレトレーニングの検討4)現行開閉口訓練ロボットのインターネット通信受信型への改良のため親機、子機用の計2台のコンピューターPentium Pro,Gateway Zooo社G6-200のほか運動用DCモータ、各種電子部品、センサを購入し装置を完成した。平成12年度には改良型開閉口訓練ロボット(WY-4)のメカニズムおよび遠隔通信制御方法の調整ならびにWY-4号機のメカニズム駆動部・センサー部ならびに通信制御システム部ならびに通信制御システム部の細部を改良して完成させた。1)改良型開閉口訓練ロボット(WY-4)による臨床治験の開始を行なった。2)実用化へ向けての開閉口訓練ロボットの技術的検討ならびに臨床治験による臨床データ-へを蓄積した。3)遠隔通信治療システムを用いた基礎実験ならびに臨床治験開閉口訓練ロボットの改良、保守、管理のための各種部品類を購入し、今回の本研究の実験モデルを完成した。2000年3月に山梨医科大学に指令装置を置き、早稲田大学東京に受信、治療装置、患者さんに装着した状態でISDN2回線による遠隔治療に成功した。その後、装置の一部を改良し、2001年3月にはさらに完成された状態で遠隔治療に成功した。本研究は、我々の開発した開閉口訓練ロボットにインターネットによる遠隔治療システムを組込み、遠隔地域の診療施設あるいは自宅に設置することにより、遠隔治療、在宅医療を可能とするシステムを開発することにある。本年度は以下の項目について研究を行った。・現有のコンピューター制御による開閉口訓練ロボットの新規購入コンピューターによる通信受診型への改良型開閉口訓練ロボット(WY-4)を製作した。・改良型開閉口訓練ロボット(WY-4)のメカニズム部・駆動部・センシング部・制御システム部の基礎特性実験を行った。・臨床治療による改良型開閉口訓練ロボット(WY-4)での基礎データを検討したうえで、構造の改良へフィードバックさせた。・マウスピースの訓練装置への取付け部分をより簡便に行なえるような構造へ改良した。以上の準備のもと、インターネット通信による遠隔通信治療、開閉口訓練のテレトレーニングを行った。東京都の早稲田大学理工学部高西研究室内に設置した受信型開閉口訓練ロボットを装備した開閉口障害を有する61才女性患者に対し、山梨県の山梨医科大学医学部実験機器センター内に設置した発信装置からインターセットISDN4回線を使用し交信した。開閉口訓練は東京-山梨間を約1時間にわたり、装置の操作をテレビ画面と音声との交信下に行なったが、音声を通じての患者の応答、テレビ画面での顔貌、表情の様子を観察など、全く通常の訓練と同様に行ない得た。症例は顎関節強直症の術後症例、開口域は35mm可能であるが、前方、側方運動が困難な症例で、訓練後には開口域42mm、前方6mm、側方6mmが可能となった。以上の本年度の試みは本邦初のものであり、極めて成功裡に行うことが出来た。平成7年度平成8年度の研究に於ては、早稲田大学で開発された咀嚼ロボット3号機の基本構造の、「咬合」のメカニズムを「開口」運動メカニズムに変換構造を開発することによって、平成8年度(1996年度)に1自由度をもつコンピューター制御機構の開口訓練装置1号機(WY-1)を完成した。

次いで本装置の臨床応用により得られた良好な成果を発表論文「咀嚼ロボットの応用に関する開閉口訓練装置の開発についての検討-開口力の測定-」はその学術的意義、特徴性、独創性が認められ、1996年度の日本口腔顎関節学会の学会賞を獲得した。次いで平成9年度平成12年度の研究では更に機構を発展させた開口と開口をもつ機能と上下方向と前後運動の2自由をもつ装置、開閉口訓練ロボット(WY-2)を完成させた平成9年度(1997)平成13年度までの研究期間に4自由度、更に左右、斜方向の運動をもつ4自由度モデルの開発を行なっている。同時に各種顎運動障害に対する臨床適応法とその成果についての研究を行なっている。以上の研究経緯から特に2自由度の開閉口訓練装置の臨床結果が極めて良好であったこと、下顎運動障害をもつ症例は極めて多いにもかかわらず、本装置の機構をもつ訓練装置は他にないことから、より多くの症例に本装置の治療を受ける機会を提供し得ればとの考えから遠隔医療の着想に至った。遠隔ロボットの制御実験は高西、高信らにより1996年と1997年に日本-イタリア間で成功している。そして、本研究に於ても2000年3月に山梨-東京間での本装置を用いた遠隔試験に成功した。
特殊教育におけるインターネットを用いた構成主義教授・学習理論による教材開発と評価

本研究は、インターネットを利用した構成主義教授・学習理論による教材開発及び課題を明らかにする。また、インターネット上で発信されている特殊教育等に関する情報サービスの種類や内容を調査することを目的とした。結果は次の通りである。1.客観主義と構成主義を比較しながら、構成主義教授・学習理論について検討した。特に、社会的構成主義の意義について検討した。2.構成主義教授・学習理論に基づいた教材(特に、インターネットを利用した教材)の開発の指針を明らかにし、その評価についても検討した。また、太陽系及び彗星に関する教材も提案し、天文教育におけるインターネットの利用法についても検討した。3.インターネットにおける海外の特殊教育等に関する情報サービスの種類や内容を調査した。特に、オーストラリアについて調査した。その結果、特殊教育関連の教育・研究機関、医療・福祉関係機関等から、各機関の紹介、各障害者別の情報、障害者支援に関する情報等が発信されている。また、情報教育関連機関等から、情報教育に関するプロジェクトの紹介、コンピュータ教育に関する情報等が発信されていることがわかった。4.インターネットの利用に関する現状と課題を検討するために、コンピュータ教育を担当している全国の特殊教育諸学校の教員を対象に調査を行った。その結果、通信料金や利用料金が高いなどの問題点を指摘する者が多かった。本研究の目的を達成するために、特殊教育におけるコンピュータネットワークの教育利用、教材開発及び評価に関する研究文献及び資料を国内外から収集し、研究成果を中心に検討・分析を行った。また、インターネットの情報サービス形態である電子会議及びデータベースにアクセスし、特殊教育に関する情報の種類や内容を調査した。特に、インターネットの利用例を中心に調査を実施し、詳細に分析を行った。その結果、インターネットは障害児の情報活用能力の育成及び国際理解教育を進めるための教育環境として大きな可能能性があるということを明らかにした。次に、調査の結果を踏まえて、インターネットを利用した構成主義教授・学習理論による次のようなモデル的教材の開発を進めた。(1)天文分野、特に彗星に関する教材(2)環境(酸性雨)に関する教材(3)世界の物価の比較に関する教材(4)日本の紹介等に関する教材なお、本研究ではJonnasenが提唱している知識習得の3段階モデルを用いて教材開発を進めた。これらの研究成果を日本科学教育学会第19回大会(大分大学)で発表するなど、当初に計画した研究目的、研究計画・方法に対し、達成することができた。今後の課題としては、開発した教材を学校現場で試用し、その有効性を明らかにする。また、インターネットの活用を促進するための教員用研修教材を開発することが挙げられる。
シロイヌナズナの根における遠赤色光応答の分子機構の解析

昨年度までの研究により、シロイヌナズナの根の遠赤色光応答遺伝子群が特定された(Sato-Nara et al.2004)。これらの中には、6つのアクアポリン(TIP1;1,TIP1;2,TIP2;1,TIP2;2,PIP1;2,PIP2;3)や感染特異的タンパク質1(pathogenesis-related protein 1;PR1)に類似するタンパク質(FPL)の遺伝子が含まれていた。このうち、TIP2;2及びFPLに着目し、遠赤色光への応答の仕組みを詳細に調べたところ、根の遺伝子発現は、シュートからの輸送されてきたシグナルと根が独自に遠赤色光を受容してできたシグナルの両方によって調節されていることがわかった。また、hy2突然変異体を用いた研究から、根の細胞の遠赤色光受容に、正常なフィトクロムを介したシグナリング以外の因子が関与することが示唆された。これらの根の遺伝子発現調節に関する新知見は、植物体内へ入った遠赤色光の役割を考える上で、非常に興味深く重要であり、根の光応答研究の新分野を切り開くであろう。以上の研究成果は現在投稿準備中である。また、シロイヌナズナのアクチーベーションタグラインを用いて、光に応答して根毛を形成しやすい突然変異体(PB7-11)を単離し、解析を行った。PB7-11は、野生型(Col)に比べて、白色光または遠赤色光連続照射下で育てた実生の根毛密度が高かった。ゲノム中のT-DNA挿入部位を調べたところ、このPB7-11の変異形質は、新規のmicroRNA遺伝子を過剰発現したために、引き起こされているらしいことがわかった。突然変異体PB7-11を用いた研究は、光による根毛形成誘導の分子メカニズムだけではなく、新規のmicroRNAの発見及び機能の解明につながると期待される。私の研究目的は、植物体内を通って根に到達した遠赤色光が、根の発達や生理の調節にどのように関わっているかを明らかにすることである。一般に、光による作用の一部は、遺伝子発現の変化を通して引き起こされる。ところが、植物の根において光で発現量が変化する遺伝子は、これまでわずかしか特定されておらず、その機能や発現調節のメカニズムもあまり研究されていなかった。そこでまず、遠赤色光が根の遺伝子発現変化を引き起こすかどうかを調べるために、cDNAマイクロアレイ解析及びノーザン解析を行った。その結果、シロイヌナズナの根において、暗順応によって発現誘導される11の遺伝子を特定した。このうちの10の遺伝子では、4時間の遠赤色光処理により、mRNA量が減少した。これらの遺伝子には、水チャネルタンパク質の遺伝子が6つ含まれていた。遠赤色光による根における水輸送(移動)調節を示唆する興味深い結果である。これらの成果は、American Society of Plant Biologist (ASPB)の主催で7月末に開催された国際学会(Plant Biology 2003, Honolulu, Hawaii)でポスター発表した。さらに、暗順応によって発現が減少する5つの遺伝子を特定し、これらの遺伝子の一つが遠赤色光に応答して増加することを見出した。これは、根で発現増加することが初めて見つかった遠赤色光誘導遺伝子である。またこれらの暗順応誘導及び抑制遺伝子のプロモーター解析を行い、共通のcis因子が10種類存在することがわかった。その中には、光による遺伝子発現制御に関わるcis因子や、DNA結合タンパク質の認識配列などが含まれていた。これらのcis因子は、暗順応や遠赤色光照射に応答した遺伝子発現制御に関わっている可能性がある。以上の結果をまとめた論文の原稿は、現在投稿中である。昨年度までに、cDNAマイクロアレイ解析及びノーザン解析により、シロイヌナズナの根において、遠赤色光により発現変動する11の遺伝子を特定した。この中には、水チャネルタンパク質(アクアポリン)の遺伝子が6つ含まれていた。遠赤色光による根の水輸送(移動)調節を示唆する興味深い結果である。これらの結果については、本年度、Plant, Cell and Environmentに誌上発表した。遠赤色光に応答するアクアポリン遺伝子の一つ、TIP2;2は、根において発現量が高く、反応性も大きい遺伝子であった。そこで、この遺伝子をプローブとして、シュート(地上部)だけに遠赤色光を照射した場合にも、発現変動が起きるかどうかを調べた。まず、この実験に先立ち、シュートと根(地下部)の一方を遮光し、他方のみに光を遮光できる植物栽培系を開発した。この系を用いて、シュートだけに遠赤色光を照射したところ、根におけるTIP2;2 mRNA量が減少することがわかった。この遠赤色光に応答したTIP2;2の減少は、野生型株(Ler)やフィトクロムB突然変異体(phyB)で見られたが、フィトクロムA突然変異体(phy4)では見られなかった。したがって、フィトクロムAがこの遠赤色光応答に関与することが示唆された。今回開発した系(シュートのみに遠赤色光を照射する系)では、植物体内部を通ったと考えられる、非常に微弱な光が根まで届いていた。今後は、この微弱な光が根の遠赤色光応答を引き起こすのに有効なのかどうか、シュートと根のどちらに存在するフィトクロムAがこの応答に関わるのかを調べる必要がある。

昨年度までの研究により、シロイヌナズナの根の遠赤色光応答遺伝子群が特定された(Sato-Nara et al.2004)。これらの中には、6つのアクアポリン(TIP1;1,TIP1;2,TIP2;1,TIP2;2,PIP1;2,PIP2;3)や感染特異的タンパク質1(pathogenesis-related protein 1;PR1)に類似するタンパク質(FPL)の遺伝子が含まれていた。このうち、TIP2;2及びFPLに着目し、遠赤色光への応答の仕組みを詳細に調べたところ、根の遺伝子発現は、シュートからの輸送されてきたシグナルと根が独自に遠赤色光を受容してできたシグナルの両方によって調節されていることがわかった。また、hy2突然変異体を用いた研究から、根の細胞の遠赤色光受容に、正常なフィトクロムを介したシグナリング以外の因子が関与することが示唆された。これらの根の遺伝子発現調節に関する新知見は、植物体内へ入った遠赤色光の役割を考える上で、非常に興味深く重要であり、根の光応答研究の新分野を切り開くであろう。以上の研究成果は現在投稿準備中である。また、シロイヌナズナのアクチーベーションタグラインを用いて、光に応答して根毛を形成しやすい突然変異体(PB7-11)を単離し、解析を行った。PB7-11は、野生型(Col)に比べて、白色光または遠赤色光連続照射下で育てた実生の根毛密度が高かった。ゲノム中のT-DNA挿入部位を調べたところ、このPB7-11の変異形質は、新規のmicroRNA遺伝子を過剰発現したために、引き起こされているらしいことがわかった。突然変異体PB7-11を用いた研究は、光による根毛形成誘導の分子メカニズムだけではなく、新規のmicroRNAの発見及び機能の解明につながると期待される。
毛成長制御機構の細胞生物学的解明

毛成長の維持には、個々の細胞が正常に分裂・分化することはもとより、毛包構成細胞間の協調的な相互作用が必要である。しかし、毛包構成細胞(毛母細胞・外毛根鞘細胞・毛乳頭細胞)各々の細胞生物学的特性の解明は未だ充分ではなく、ましてこれら細胞間の相互作用に関しては全く不明であった。そこで我々は毛成長の制御機構を明らかにする事を目的として、毛包組織の無血清器官培養法の手技を確立し、以下の検討を行なった。1.マウス毛包組織の無血清器官培養法を用いて、各種サイトカインの毛成長に及ぼす影響を検討した。2.マウス毛包組織の無血清器官培養法を用いて、HGFの毛成長に及ぼす影響を検討した。(1)HGFは、毛成長(毛伸長・DNA合成)を有意に促進した。(2)HGFの毛成長促進作用は、抗HGF抗体により中和された。以上により、HGFは毛成長促進因子として作用することが示唆された。3.毛乳細胞の培養系を用いて、毛乳細胞におけるHGF産生能を検討した。(1)毛乳細胞の培養上清中には、蛋白レベルでHGFが産生されている事が、ELISA法により明らかとなった。(2)毛乳細胞はHGFのmRNAを発現することが、RT-PCR法により明らかとなった。以上により、毛乳細胞はHGFを発現しており毛成長に重要な役割を演じていることが示唆された。1.ヒト毛包組織器官培養系に対する各種成長関連因子の影響の検討(1)培養条件を31°C,95%O_2ー5%CO_2とし、培地にRPMI1640を用いることにより、形態学的にもDNA合成的にも、培養96時間まで無血清器官培養が可能であることが明らかとなった。以上より、ヒト毛包組織無血清器官培養法は、毛成長制御機構を解明する上で有用な手段であることが示唆された。2.毛母細胞の培養系の確立および細胞特性の解明ヒト毛包より毛球部だけを取出し、毛球部構成細胞の細胞培養が可能となった。形態的には表皮細胞に類似した細胞群であり、継代培養も可能である。現在、数種の抗サイトケラチン抗体を用い、毛ケラチンの発現を指標として、毛母細胞であることの証明と、その培養条件を検討中である。しかし、毛包構成細胞(毛母細胞・外毛根鞘細胞・毛乳頭細胞)各々の細胞生物学的特性の解明は未だ充分でなく、ましてこれら細胞間の相互作用に関しては全く不明である。そこで我々は、毛成長の制御機構を明らかにする事を目的として、毛包組織の器官培養法と毛母細胞の細胞培養法の手技を用いて、以下の検討を行なった。2.毛母細胞の培養系の確立および細胞特性の解明を検討した。(1)酵素処理を用いずに、毛球部より毛母細胞を単離した。(2)10%FCS添加DMEMにて1日培養後、KGMにて継代培養可能となった。(3)抗ケラチン単クローン抗体(HKN-7)を用い、毛ケラチンの発現を蛍光抗体法にて観察したところ、大多数の細胞がHKN-7陽性を示した。現在、この毛母細胞を用い、各種サイトカインの影響を検討中である。しかし、毛包構成細胞(毛母細胞・外毛根鞘細胞・毛乳頭細胞)各々の細胞生物学的特性の解明は未だ充分でなく、ましてこれら細胞間の相互作用に関しては全く不明であった。そこで我々は、一昨年・昨年度は毛成長の制御機構を明らかにする事を目的として、毛包組織の器官培養法(無血清)の手技を確立した。

また昨年度は、毛乳頭細胞の無血清培養系を確立した。以上の方法を用い、各種サイトカインの毛成長に及ぼす影響を検討し、その中でHGF(hepatocyte growth factor)が毛成長を促進する可能性を明らかにした。そこで本年は、HGFの毛成長に及ぼす影響について以下のことを明らかにした。1.マウス毛包組織の無血清器官培養法を用いて、HGFの毛成長に及ぼす影響を検討した。(1)HGFは、毛成長(毛伸長・DNA合成)を有意に促進した。(2)HGFの毛成長促進作用は、抗HGF抗体により中和された。以上より、HGFは毛成長促進因子として作用することが示唆された。2.毛乳頭細胞の培養系を用いて、毛乳頭細胞におけるHGF産生能を検討した。(1)毛乳細胞の培養上清中には、蛋白レベルでHGFが産生されている事が、ELISA法により明らかとなった。(2)毛乳細胞はHGFのmRNAを発現することが、RT-PCR法により明らかとなった。以上より、毛乳細胞はHGFを発現しており毛成長に重要な役割を演じていることが示唆された。
高齢者慢性疾患のケアに対する汎用性の高いシステムを用いた遠隔診療の臨床的有効性

本課題では市販の機器とサービスで構成する遠隔診療システムを用いて、福島県在住の39名の高齢慢性疾患患者と東京に居る医師を結んだ遠隔診察の実験を行った。実験では毎月のテレビ電話や遠隔聴診を含む遠隔診察と、患者の自己測定による毎日の歩数と各種バイタルサインのデータ送信を行った。その結果、係りつけ医での診療録との比較で遠隔診療でも同等の患者の訴えが把握され、遠隔視診と対面視診所見もほぼ同様であった。また、5例の急性疾患の発症をバイタル測定値や歩数の変動により発症前から捉えていた。対照患者との比較では、遠隔診療群で係りつけ受診回数が少ない傾向がみられた。本研究の目的は、移動の困難な高齢慢性疾患患者の経過観察や慢性疾患増悪時の早期発見による予後改善や生活の質の向上に資する遠隔診療の普及を図ることである。本研究のシステムは患者自身が血圧、体重、体温、歩数の生体データを日常的に自己測定し、これらの測定値を通信技術にてサーバに蓄積するものと、月1回の遠隔診療で構成される。システムを構成する機器やASPサービスは、全て市販で入手可能なものとした。遠隔診療システムには、通常の対面診療で行われるバイタル計測とIPテレビ電話による視診に市販予定の遠隔聴診システムを備えた。全体のシステムの接続試験終了後、福島県の老人施設と医師のいる東京の医療機関とを結んだ遠隔医療実験を開始した。実験協力患者は、同施設の利用者と近隣の仮設住宅在住の高齢者39名で2013年6月から順次、エントリーした。日常の自己測定は、認知機能の低下のため操作が困難であった2名以外は、全員が測定を継続しており、認知機能と身体機能がほぼ自立した高齢者では自己モニタリングは可能と考えられた。遠隔診療システムのデータ送信トラブルも機器の設定を調整し復旧した。遠隔診察用の記録システムも、聴診記録や画像の保存のほか通信状況や診察所要時間を含めた客観的な記録に有用であった。この間に遠隔診療を行う医師による対面診察の実施と通院医療機関での診療録の閲覧も行い、遠隔診療との対比を行った。その結果、視診と聴診に関する所見に差異は認めず、遠隔聴診所見と胸部レントゲン所見も一致した。一方でテレビ電話の撮影範囲外の皮疹は遠隔診察では気づかれなかったものや、陰部の病変などは遠隔診察では患者が訴えなかったものもあった。現段階では、今回の汎用性の高い遠隔診療システムの稼働は良好で、予め特定の観察項目を設定できる慢性疾患の経過観察には遠隔診療は可能で、かつ客観的なデータの記録・保存に優れる利点も示唆された。今年度は遠隔診療(テレケア)の本実験に向けて、研究フィールドの協力スタッフとの協議を重ねて次年度初めから開始する準備を整えた。その中でフィールドとして予定した施設のうち、東京都内のものは民営化に伴い協力が困難となったため、対象施設を福島県郡山市の老人ホーム施設群に限定し、その施設利用者状況を調査した結果、3035名の予定人数を確保できる見込みとなった。また本研究の目的である、高度なIT技術と知識がなくても、通常のパソコンを扱う程度のITリテラシーのある一般の医療関係者でも導入が可能な、市販の機器や通信サービスから成るテレケア・システムを構築し、接続試験を概ね完了した。このようなテレケア・システムは、以前、同一施設内を結ぶ疑似遠隔での実用実験で使用したが、この数年間で通信規格の標準化が進み、測定機器である生体センサの通信方式についても、Bluetoothによる無線方式のほかに、現状では、よりデータ送信の安定度が高いNFC(フェリカ)による市販品が多く市場に出てきた。このため、日常のモニタデータをアップロードするために、実験協力者自身が施設の事務所まで測定機器を持参する方式を当初、計画していたのを改め、ホームのスタッフが実験協力者の居室を巡回する際にスマートホンを持参し、これをゲートウェイ機器として測定機器にメモリされたデータを携帯電話網からアップロードする方式に変更した。これにより、本システムは施設高齢者ばかりでなく在宅高齢者にも応用可能なものになった。また、月1回の遠隔診察に際しても、リアルタイムで遠隔聴診のできる電子聴診器システムも含めた6種類の生体モニタにテレビ電話を備えたシステムを構築し、その接続試験も完了した。以上から、一般の医療者にも容易に導入可能で、かつ、過去の経験も踏まえた運用上の問題点も克服した、汎用性の高いシステムを本実験に供用可能となった。本課題では、全て市販の機器とサービスで構成された遠隔診察システムを用いて、福島県の39名の高齢患者と東京に居る医師を結んだ遠隔診療実験を実施した。

テレモニタリングにおける日常の体重、血圧等の自己測定が困難との理由で脱落した2名と中途転居1名を除いた36名に対して、毎月の遠隔診察受診を含む1年間の実験を行った。その結果、1)システムは順調に稼働し、重大なシステムトラブルによる遠隔診療スケジュールの変更はなかったが、マイナーな技術的トラブルの発生はあり、実用化には技術的なバックアップ体制の確立が必要と思われた、2)アンケートでは、実験参加患者のアドヒアランスはテレビ電話によるコミュニケーションを含めて良好であり、一部の患者のかかりつけ医での診療録内容との比較で、遠隔診療においても同等に患者の訴えが把握できたと判断された、3)同一医師による対面診察と遠隔診察時の所見の比較から、遠隔からの視診でも同様の所見が観察可能と判断されたが、精度の向上や操作性に改善すべき点があった、4)期間中に急性疾患発症や慢性疾患の急性増悪をみた5例のテレモニタリングデータにおいて、バイタル測定値や歩数の変化により発症前から前兆を捉えていた、5)遠隔聴診では、特に急性及び慢性の呼吸器疾患において、対面診療録から得られた臨床経過と合致する所見が遠隔から得られていた、6)医師側の記録については、映像も含めた診察の全情報が送信時にデジタル化され、この客観的データを直接、記録できる遠隔医療のメリットを活用し得たが、記録の操作が煩雑で医師側のユーザーインターフェースを改善する必要がある、7)遠隔診察対象患者13名と同一居住環境の非実験参加者の対照16名を、かかりつけ医療機関の診療記録によって比較すると、被験者群で外来定期受診回数が少ない傾向がみられた。今後も収集された多岐にわたるデータの解析を継続し、問題点についての解決策を検討する。医療情報学今回、使用する遠隔診察システムの構築スケジュールについて、いくつかの理由で、その実用実験への供用可能時期に若干の遅れが生じた。まず、遠隔診療システムの構成要素について、測定項目に変更はないが、使用する機器や通信規格に若干の変更が生じた。患者が行う自宅での日常の遠隔モニタリングについて、測定データのBluetoothによる送信システムが不安定であることが、我々の北海道と東京を結んだ遠隔モニタリング実験で判明し、本実験のような高齢者には特に適応に問題があると判断されたため、通信方式をNFCに変更した。また、新たに通信機能をもつバイタルモニタ装置が市販されたことや、市販予定の遠隔聴診システムの開発が遅れたこと(結局、市販直前のシステムを使用)も遅延の理由である。これらの点は、今回の研究の趣旨の一つである、「市販品で構成され、かつ特別なIT専門知識を要さずに構築できる遠隔診察システムを用いた検証実験」とのコンセプトに基づいてシステムの要素の再選択を行った。さらに、遠隔診療実験の対象者が当初、予定していた2つの施設のうち東京都内のものが施設側の事情で不可となったため、福島県の老人ホーム群1か所で行うこととなった。ただ、実験終了後の解析に当たり、必要と思われる対象数を確保するため、福島県の対象施設と交流のある仮設住宅住民も新たに対象に加えるため、その準備・調整もあり、実験協力者のエントリー終了も当初予定より遅れた。しかし、各対象者について1か年の期間の実験を行う予定であることから、2014年12月までに全対象者の実験が終了する予定であり、その後、約3か月後の結果解析期間も残されていることから、概ね順調に進行していると判断した。今回、本実験を今年度末に開始できなかったが、研究目的の遂行には、当初計画より質の高いシステムを構築することができた。
モバイル深層学習技術を活用した動物ロギングのためのリアルタイム行動認識

本研究では,生物ロギングデバイスのような低コスト小型デバイス上で,主に映像を用いて動物の行動をリアルタイムに認識することを目的として,(1)動物一人称映像の認識の研究,(2)タスクとデバイスに適応した小型深層学習ネットワークの探索,(3)センサ情報と画像認識を併用したリアルタイム行動認識の実現,(4)これらの手法を統合的に用いたロギングデバイス上での実装,の4点について研究を行います.これらの研究は,いずれも生物ナビゲーションおよびそのためのロギングデバイスに必要な新しい技術であり,低消費電力低メモリ下での深層学習ネットワークによる動物の行動認識という新しいトピックが創造できます.本研究では,生物ロギングデバイスのような低コスト小型デバイス上で,主に映像を用いて動物の行動をリアルタイムに認識することを目的として,(1)動物一人称映像の認識の研究,(2)タスクとデバイスに適応した小型深層学習ネットワークの探索,(3)センサ情報と画像認識を併用したリアルタイム行動認識の実現,(4)これらの手法を統合的に用いたロギングデバイス上での実装,の4点について研究を行います.これらの研究は,いずれも生物ナビゲーションおよびそのためのロギングデバイスに必要な新しい技術であり,低消費電力低メモリ下での深層学習ネットワークによる動物の行動認識という新しいトピックが創造できます.
外部振動負荷MRI腫瘤硬度定量法の開発と拡散情報併用による悪性腫瘍診断の向上

前年度に引き続きMRエラストグラフィの振動装置や解析ソフトなどの開発に取り組んだ。過去に報告のある肝臓では、乳腺と異なり比較的均一な組織からできており、振動を加える部位とエラストグラフィ測定部位を離すことが可能だ。しかし、乳腺では組織が非常に不均一で、振動装置とエラストグラフィ測定部位を近接しないとエラストグラフィの解析が困難であった。そのため、振動発生装置とエラストグラフィ測定部を近接せざるえず、振動発生装置から生じるアーチファクトの軽減は困難であった。また、振動発生装置などにより磁場のゆがみももたらされ、振動による組織のゆがみを検出し解析するソフトの開発も難航した。このため今年度は臨床研究に入る予定であったが、乳腺腫瘤の良悪性の鑑別、乳癌の進展範囲の評価、乳房全体の弾性率の計測などの臨床研究に入ることができなかった。このように中心的な研究ではうまくいかなかったが、派生的に行ったPETによる癌化学療法副作用発見法、癌と血管新生の関係、癌に対する放射線治療により誘発された悪性腫瘍の研究では下記のとおり3個の学術論文発表を行うことができた。それらでは、「PETで癌化学療法に伴う薬剤性肺炎の早期発見ができること」、「造影CTにより食道癌化学放射線治療の反応の予測ができること」、「放射線治療に伴う二次発ガンではCTやMRIなどの画像による経過観察の重要なこと」、が示され、臨床的に有用であった。触診は皮下組織の硬さなどを調べるために古くから行われている診断手法である。癌などの病変があると触診において硬さなどに変化が生じるのは良く知られている。しかし触診や超音波によるダイナミック検査は、術者の経験によるところが大きく、定量的な客観的診断を確定することは容易ではない。近年MRIのシーケンスで臓器の硬さが観察可能なMRエラストグラフィという手法が考案された。この手法は組織に一定の振動を与えながら撮像を行うものである。このMRエラストグラフィでは手術で必要な3次元的な弾性率の測定が可能である。本研究では、最近開発されつつあるMRエラストグラフィをさらに改良し、臨床に応用して腫瘍の診断精度を向上させることを目的とした。今年度はまずMRエラストグラフィの改良を試みた。本大学工学部にてMRエラストグラフィを開発している研究者と共同で、MRI用に振動発生装置の改良をまず試みた。しかし、今年度中には期待した様なプログラムを開発することが出来なかった。その最大の原因は振動発生装置からの電磁波がアーチファクトを形成することであった。次年度以降はそれを解決するために圧縮空気を使用した振動装置の開発に取り組む予定である。撮像はエコープラナー法を考えており、それは拡散強調画像などの撮影に成功した。拡散強調画像併用による悪性腫瘍の分析では心拍や呼吸運動のような振動がある場合の拡散係数に再現性があまり見られないことを確認し、雑誌に報告した。また乳腺でのMRI撮影では、造影効果が抗がん剤治療の反応予測に役立つことを学術雑誌に報告した。来年度は振動発生装置の改良を進め、20例程度においてMRエラストグラフィを乳腺腫瘤にたいして行う予定である。そして乳腺腫瘤の良悪性の鑑別における有用性の検討を開始する。