2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of web-based learning materials using high-definition 3D reconstruction images and the application in life science education on the university course
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17K00981
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
小畑 秀一 北里大学, 医療衛生学部, 准教授 (10204273)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
門谷 裕一 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (10185887)
林 徹 北里大学, 医療衛生学部, 講師 (10454266)
木村 武俊 北里大学, 医療衛生学部, 助教 (80327444)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | デジタル教材 / 光学顕微鏡像 / 立体再構築 / 動物胚 / 椎骨形成 / サーフィスレンダリング / セグメンテーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アカハライモリ幼生（stage 51および 57）の腰部に加えて，stage 30の腰部の立体再構築像（各切片の厚みは1マイクロメートル）を作製した。Stage 57の幼生の腰部については，購入したソフトウェアExpert INTAGEの機能を用いて腰椎または筋節を周囲の構造から抽出（セグメンテーション）した。その結果，すべての切片に渡って腰椎や筋節の輪郭を手作業で入力しなくても，おおよそのセグメンテーションが可能であることがわかった。腰椎は脊索周囲を取り巻く脊索鞘または骨化により，また筋節は筋膜により，光学顕微鏡像レベルでも周囲との境界が明瞭であるため，セグメンテーションがうまくいった典型例である。対照的に，脊索鞘周囲に存在する個々の細胞のセグメンテーションは期待したほどうまくいかなかった。その原因は，エポキシ樹脂切片をトルイジンブルーで染色して撮影した光学顕微鏡写真では，個々の細胞の正確な輪郭が不明瞭だったためである。
このほかに，最終年度では，高精細３D再構築画像の授業での活用法の開発を目指して，学生への提示法として３つの方法，すなわち（１）アナグリフ法，（２）ボリュームレンダリング像を用いた動画作成，および（３）サーフィスレンダリング像の3D PDF形式での提示を検討した。その結果，アナグリフ法では，画像を投影したスクリーンの正面に座る学生はかなり明瞭にこれを見ることができたが，斜め方向に座る学生にはあまり効果が得られなかった。それに対し，ボリュームレンダリング像を用い，Expert INTAGEで作製した動画を提示すれば，教室内のどこに座る学生に対しても同じように立体像を提示することができた。残念ながら，３D PDFに関しては，学生にうまく提示できる像を作成するに至らなかった。
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