Niigata University Medical and Dental Hospital
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Extension of Scattering Power Decomposition Method to Dual-Polarization Synthetic Aperture Radar Data and Application to Early Detection of Disturbances in Tropical Forests
Get PDF新潟大学Niigata University博士（工学）森林は世界の陸地面積の約 30%を占め，様々な陸上生物種に居住可能な場所を提供し，生態系の保全を支えている．また，森林は光合成により大気中の二酸化炭素を吸収し，地球上の炭素吸収源として重要な役割を果たしている．このため，森林減少や劣化の抑制は気候変動緩和のための効果的な選択肢であり，南米の熱帯林は最も大きな緩和ポテンシャルを有し，東南アジアとアフリカの森林がそれに続いている．一方で，2010～2020年の森林純減少率は世界全体で 470 万ha/年であったが，ブラジル（150万ha/年），コンゴ民主共和国（110万ha/年），インドネシア（75万ha/年）の3カ国で70%以上を占めた．熱帯林の保護と維持には，森林減少や劣化の早期検出が不可欠である． 広範囲をカバーし，定期的に観測できる衛星リモートセンシングは効果的なモニタリングツールとして期待され，近年では光学センサによるリモートセンシングがこれら地域の森林を監視するために利用されている．しかし，光学センサは森林の長期的な傾向をモニタリングする上では非常に有効であるが，雨季の熱帯林は雲に覆われるため，森林減少や劣化の早期検出には適さないことが多い． 本研究で対象とする合成開口レーダ（Synthetic Aperture Radar，SAR）はセンサからマイクロ波領域の電波を送信し，地表にある散乱体（地面・人工物・植生等）からの反射波を測定する．マイクロ波領域の電波は雲を透過し，天候に左右されず地表面をモニタリングできるため，SAR によるリモートセンシングは熱帯林における森林減少や劣化の早期検出に適している．散乱体の構造と電磁的特性を観測可能な Polarimetric SAR（PolSAR）データの利用は土地被覆分類の様々な先行研究で提案されており，森林観測でも優れた性能を示すことが期待できる．しかし，PolSAR データは 2 偏波 SAR データに比べて観測機会が少ないため，森林減少や劣化の早期検出への応用は現実的ではない． 本研究では，PolSAR データのために提案されている散乱電力分解法を 2 偏波 SAR データへ発展させ，2 偏波 SAR データの位相情報も利用する解析手法を提案し，また熱帯林における森林減少や劣化の早期検出へ応用することを目的として，次の1)～3)に取り組んだ． 1) 一般に，波長の長い L バンド SAR は森林の樹冠を透過するため森林観測に有利とされている．また，ランダムな枝葉で構成される森林からは体積散乱が発生することが知られている．しかし，L バンド PolSAR データから森林が発生し得る体積散乱電力理論値の抽出を議論した先行研究は見当たらない．そこで，植生が発生する体積散乱の理論的背景を考察し，森林を観測したL バンド PolSAR データから体積散乱電力理論値を抽出可能であることを明らかにした．そのことを踏まえて，イベント前後1シーンずつの L バンド PolSAR データのみを用いた散乱電力分解法を熱帯雨林の森林伐採検出へ応用し，1年分の光学衛星時系列画像を用いる森林伐採検出に比べてわずかな精度低下で検出できることを示した．提案手法はL バンド PolSAR データが観測される毎に即応的に森林伐採マップを更新できる点で優位性があると言える． 2) 散乱電力分解法の応用範囲を広げるために，PolSAR データと 2 偏波 SAR データの関係を明らかにした先行研究を参考に，2 偏波 SAR データの振幅と位相の両方を利用して3つの散乱モデル行列を定式化した; 地面散乱（表面散乱と2回反射散乱を統合した散乱），体積散乱，ヘリックス散乱．そして，2 偏波 SAR データからそれら散乱電力を導出する散乱電力分解法を提案した．1)の成果も踏まえた上で L バンド 2 偏波 SAR データを用いて散乱電力分解し，PolSAR データや植生指数を用いて作成される森林マップや森林伐採マップと比較した所，提案手法は 7 × 14 画素より大きい集合平均窓サイズを用いることで，PolSAR データを用いた場合と同等な精度で，また植生指数より優れた精度で熱帯林の森林観測を実現できることを示した． 3) 従来，散乱電力分解法は 1 シーンを対象に処理されることが多く，偏波行列の集合平均は空間領域のみに取られるため，空間分解能を下げる要因となっている．近年では，Sentinel-1 衛星コンステレーションが観測する C バンド 2 偏波 SAR データが12日より短い間隔で得られるため，この利用は時間分解能を上げることを可能とする．そこで，空間領域のみでなく時間領域にも拡張した集合平均が従来の集合平均と同様な振る舞いをすることを明らかにし，時空間領域の集合平均を取ることで高空間分解能を可能とする時系列散乱電力分解法を提案した．そして，Sentinel-1 データを用いた時系列散乱電力分解法を強度変化が小さいものを含む森林擾乱の検出へ応用し，現在運用中の森林伐採検出システムでは検出困難であった森林擾乱を検出でき，また従来手法に比べて早期に森林擾乱を検出可能であることを示した． 本研究で提案した 2 偏波 SAR データの散乱電力分解法や時系列散乱電力分解法は，周波数依存がないため，Sentinel-1 衛星コンステレーションとともに，数年以内には運用が始まる米国/インドの NISAR（L/SバンドSAR）や日本の ALOS-4（LバンドSAR）のような高頻度観測SARデータを組み合わせることで，熱帯林における擾乱検出のリードタイムをさらに短縮することが期待される．新大博(工)第54
KRASG12D 遺伝子導入に基づくラット膵臓がんモデルにおける発がん性タンパク質発現のヒト膵臓がんモデルとの類似性
Get PDF新潟大学Niigata University博士（医学）Background: The development of effective therapies and biomarkers for pancreatic cancer is an unmet clinical need. To address this, we have developed an easy-to-use pancreatic cancer rat animal model via pancreas-targeted hydrodynamic gene delivery of human pancreatic cancer-related genes. Our study aimed to determine the molecular similarity between the pancreatic tumor in the rat model and human pancreatic cancer. Methods: KRASG12D gene-expressing plasmid was delivered to the pancreas of wild type rats via pancreas-targeted hydrodynamic gene delivery as previously reported. Tissue samples were collected at 5 weeks after the first gene delivery. The tumors developed in the rats were assessed for the expression of oncogenic proteins that are involved in human pancreatic cancer development. Results: The development of a tumor mimicking pancreatic ductal adenocarcinoma was confirmed. The expression levels of Cyclin D1, c-Jun, IL-33, and Zip4 proteins in the tumor were immunohistochemically assessed and the correlation of the proteins was confirmed. The expression pattern showed similarity to that of surgically resected human pancreatic cancer tissues. Conclusions: Our study findings showing a similar pattern of oncogenic protein expression in novel KRASG12D gene-induced rat pancreatic cancer model and human pancreatic cancer will be useful for establishing novel tumor markers and therapeutic options for pancreatic cancer.Biochemical and Biophysical Research Communications. 2023, 673, 29-35.新大院博（医）第1165
早産児の修正月齢満期の脳損傷と関連する臍帯動脈炎の最適な予測因子としての臍帯血顆粒球コロニー刺激因子濃度
Get PDF新潟大学Niigata University博士（医学）Objective: The study aimed 1) to evaluate the association between the presence or absence of umbilical cord arteritis (UCA) and the cord blood cytokine levels, and 2) morbidity and mortality of preterm neonates; and 3) to identify predictive markers for UCA of preterm neonates. Study design: In this single-center retrospective observational cohort study, preterm neonates born at gestational age (GA) < 36 weeks were categorized pathologically according to the severity of intrauterine inflammation; those without UCA as Group 1, those with UCA as Group 2, and those without any intrauterine inflammation as Group 3 (control), and subgroup analyses classified by their GA were performed. We compared morbidity and mortality, and eight representative cytokine levels in cord blood samples between the groups. Subsequently, receiver operating characteristics (ROC) curves for UCA diagnosis for each cytokine were created, and values of areas under the curve (AUC) were calculated to determine the optimal predictive markers. Results: In total, 105 patients (36, 58, and 11 in Groups 1, 2, and 3, respectively) were included. Multivariate logistic analysis revealed that patients with UCA had higher incidence of brain injury (Odds Ratio [OR] = 8.53, P = 0.0049, 95% Confidence Interval [CI]: 1.91 – 38.0), at term equivalent age in the subgroup analysis with GA < 32 weeks. Although the median value of cord blood granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) was signifi-cantly higher in Group 2 than in Group 1 or 3, only the G-CSF level was found to be high in the subgroup analysis with GA < 32 weeks. For UCA diagnosis, the AUC values of G-CSF were the highest among eight cytokines including interleukin 6 (IL-6). These findings were similar in the subgroup analysis with GA < 32 weeks. Conclusions: Preterm neonates, especially born at GA < 32 week, had higher morbidity from brain injury in the group with UCA. The cord blood G-CSF level was highly accurate for predicting UCA and could thus be used as an optimal biomarker.Cytokine. 2023, 171, 156369新大院博（医）第1174
For Very Elderly Patients Admitted to Emergency Centers and ICUs Advance Care Planning (ACP) and its clinical implications
Get PDF新潟大学Niigata University博士（医学）【緒言】高齢患者の治療方針の決定には、年齢・患者背景・家族/本人の意志など複数の因子がからみ議論となることが多い。近年患者が健常なうちに前もって診療の意志決定をしておくAdvance Care Planning (ACP)が推奨されているが、救急・集中治療領域で普及しているとはいいがたい。今回我々は、当救命センター・ICUに入室した超高齢患者群でのACPの実態を後方視的に調査した。【方法】2015年1月から2019年12月までに当救命センター・ICUに入室した90歳以上の患者217例を対象とした。当施設で採用されている患者情報システム情報をもとにACPの有無と診療内容、転帰の関係を後方視的に検討した。【結果】対象患者217例のうちACPを有した”ACP有群”は73例 (34%)であった。そのうち入室前にすでにACPを得ていた症例は9例 (4%)で、入室後にACPを得た症例は64例 (29%)であった。入室中ACP取得のなかった“ACP無群”は144例 (66%)であった。侵襲的治療を受けた症例はACP有群で21例 (29%)、ACP無群で72例 (50%)であった(p = 0.003)。救命センター・ICU入室期間 (中央値)はACP有群 3(2-5)日、ACP無群 4 (2-7)日であった(p = 0.14)。当病院入院期間 (中央値)はACP有群 10(2-20)日、ACP無群18(9-20)日であった (p = 0.0009)。当病院退院時にADLが悪化した症例はACP有群56例 (77%)、ACP無群71例 (49%) (p < 0.0001)であった。ADL変化の内訳はACP有群 (自立 38例 (52%)、要介護 35例 (48%) → 自立 1例 (1.4%)、介護 33例 (45%)、死亡 39例 (53%))、ACP無群 (自立 105例 (73%)、介護 39例 (27%) → 自立 35例 (24%)、要介護 104例 (72%)、死亡 5例 (3.5%))であった。【結論】超高齢者にもかかわらず入院前ACP取得率は4%に過ぎず、少なくとも当院においてACPは普及していなかった。ACPを有した大多数が救命センター・ICU入室後に得られており、救命センター・ICU入室期間がACP取得の機会として重要であった。またACPの有無で診療内容・転帰に差がありACP自体が診療内容に影響を与えた可能性があった。新潟医学会雑誌. 2023, 137 (12), 423-430.新大院博（医）第1178
心臓サルコイドーシスに対するプレドニゾロン治療導入後の連続18F-フルオロ-2-デオキシグルコースPET撮影の最適タイミング
Get PDF新潟大学Niigata University博士（医学）Immunosuppressive therapy with prednisolone (PSL) is the first-line treatment for cardiac sarcoidosis (CS), and 18F-fluoro-2-deoxyglucose positron emission tomography (FDG-PET) is used to evaluate its efficacy to guide treatment. However, the appropriate timing of FDG-PET in CS remains unknown. This single-center, ret-rospective, observational study included 15 consecutive CS patients who underwent 3 serial FDG-PET scans (at baseline, in the early phase [1-2 months after PSL introduction], and in the late phase [≥ 5 months after PSL introduction with a maintenance dose of PSL]). We adhered to the PSL tapering protocol by the Japanese Cir-culation Society even when early FDG-PET showed positive results (SUVmax ≥ 4.0). No patient died during the 908 (644-1600) days of observation. Negative results in the late phase were observed in 3 of 6 early-positive patients, and 3 of 9 early-negative patients showed positive results in the late phase. Changes in echo-cardiographic parameters from baseline to the late phase were significantly better in late-negative patients than in late-positive patients (left ventricular end-diastolic diameter: -0.7 (-9.3-[-0.5]) mm versus +3.5 (0.8-7.5) mm, P = 0.039; left ventricular end-systolic diameter: -4.2 (-6.9-[-0.1]) mm versus +5.1 (0.5-7.0) mm, P = 0.015; left ventricular ejection fraction: +4.7% (-1.0-9.0%) versus -1.5% (-11.3-1.5%), P = 0.045)), although early FDG-PET did not predict those consequent changes. An interval of ≥ 5 months after introducing the PSL with a maintenance dose of PSL is long enough for FDG-PET to reflect consequent left ventricular functions, while an interval of 1-2 months can be too short.Mitsuo Ishizuka, Takeshi Kashimura, Mitsuhiro Watanabe, Mayumi Kase, Ryohei Sakai, Takeshi Okubo, Shinya Fujiki, Tsugumi Takayama, Shiro Ishihara, Kazuyuki Ozaki, Takayuki Inomata, Optimal Timing of Serial 18F-Fluoro-2-Deoxyglucose Positron Emission Tomography after Prednisolone Treatment Introduction for Cardiac Sarcoidosis, International Heart Journal, 2023, Volume 64, Issue 2, Pages 196-202, Released on J-STAGE March 31, 2023, Advance online publication March 15, 2023, Online ISSN 1349-3299, Print ISSN 1349-2365, https://doi.org/10.1536/ihj.22-406, https://www.jstage.jst.go.jp/article/ihj/64/2/64_22-406/_article/-char/en新大院博（医）第1180
心血管疾患の既往歴と身体活動習慣が身体機能障害の発生に及ぼす影響
Get PDF新潟大学Niigata University博士（医学）Immunosuppressive therapy with prednisolone (PSL) is the first-line treatment for cardiac sarcoidosis (CS), and 18F-fluoro-2-deoxyglucose positron emission tomography (FDG-PET) is used to evaluate its efficacy to guide treatment. However, the appropriate timing of FDG-PET in CS remains unknown. This single-center, ret-rospective, observational study included 15 consecutive CS patients who underwent 3 serial FDG-PET scans (at baseline, in the early phase [1-2 months after PSL introduction], and in the late phase [≥ 5 months after PSL introduction with a maintenance dose of PSL]). We adhered to the PSL tapering protocol by the Japanese Cir-culation Society even when early FDG-PET showed positive results (SUVmax ≥ 4.0). No patient died during the 908 (644-1600) days of observation. Negative results in the late phase were observed in 3 of 6 early-positive patients, and 3 of 9 early-negative patients showed positive results in the late phase. Changes in echo-cardiographic parameters from baseline to the late phase were significantly better in late-negative patients than in late-positive patients (left ventricular end-diastolic diameter: -0.7 (-9.3-[-0.5]) mm versus +3.5 (0.8-7.5) mm, P = 0.039; left ventricular end-systolic diameter: -4.2 (-6.9-[-0.1]) mm versus +5.1 (0.5-7.0) mm, P = 0.015; left ventricular ejection fraction: +4.7% (-1.0-9.0%) versus -1.5% (-11.3-1.5%), P = 0.045)), although early FDG-PET did not predict those consequent changes. An interval of ≥ 5 months after introducing the PSL with a maintenance dose of PSL is long enough for FDG-PET to reflect consequent left ventricular functions, while an interval of 1-2 months can be too short.Kodera, R., Fujihara, K., Koyama, T. et al. Impact of a history of cardiovascular disease and physical activity habits on the incidence of functional disability. Sci Rep 13, 20793 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-47913-z
https://www.nature.com/articles/s41598-023-47913-z新大院博（医）第1181
自閉症スペクトラムと社会的コミュニケーション障害のスクリーニングにおける自閉症スペクトラム指数(AQ)の有用性
Get PDF新潟大学Niigata University博士（医学）Background In the Diagnostic and Statistical Manual and Mental Disorders, Fifth Edition (DSM-5), autism spectrum disorder (ASD) and social (pragmatic) communication disorder (SCD) were described as a new category of psychiatry nosography. SCD involves impairments in social communication and social interaction but not restricted, repetitive patterns of behavior, interests, or activities. The autism spectrum quotient (AQ) was developed to screen for autism tendencies in adults with normal intelligence. However, AQ cutoff scores for screening ASD and SCD in the DSM-5 have not been established. This study examined whether the Japanese version of the AQ (AQ-J) total scores could discriminate between an ASD group, an SCD group, and a neurotypical (NT) group. Methods Participants were 127 ASD patients, 52 SCD patients, and 49 NT individuals. Receiver operating characteristic (ROC) analyses were used to examine AQ-J total score cutoff values to distinguish between ASD and NT groups, SCD and NT groups, and ASD and SCD groups. Results In the ROC analysis for the ASD and NT groups, the area under the curve (AUC) was 0.96, and the optimum cutoff value was 23 points (sensitivity 92.9%, specificity 85.7%). The AUC for the SCD and NT groups was 0.89, and the optimum cutoff value was 22 points (sensitivity 84.6%, specificity 85.7%). The AUC for the ASD and SCD groups was 0.75; the optimum cutoff value was 32 points (sensitivity 67.7%, specificity 71.2%). Conclusion Our findings suggest the usefulness of the AQ-J in screening for ASD and SCD.Yoshinaga, K., Egawa, J., Watanabe, Y. et al. Usefulness of the autism spectrum quotient (AQ) in screening for autism spectrum disorder and social communication disorder. BMC Psychiatry 23, 831 (2023). https://doi.org/10.1186/s12888-023-05362-y
https://bmcpsychiatry.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12888-023-05362-y新大博（医）第1188