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2014 年度 実績報告書

情報欠落のない3次元再構成ソフトの生物トモグラフィへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 24570076
研究機関工学院大学

研究代表者

馬場 美鈴  工学院大学, 付置研究所, 研究員 (80435528)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード電子線トモグラフィ / 電子顕微鏡 / 画像処理 / ニューラルネットワーク / 急速凍結置換法 / 酵母 / 位置合わせ
研究実績の概要

電子顕微鏡による3次元的な細胞内の膜動態解析に、電子線トモグラフィが有益な手段として使用されている。2次元で離れている構造体でも、3次元観察により、構造体の繋がりなどの情報を正確に把握することができるためである。3次元解析の手段として、一般的に、生物系においては、IMODによる手動方式の海外ソフトが多様されている。しかし、IMODを使用した場合、多くの研究者が直面する問題として、3次元可視化のための作業過程、特にセグメンテーションにおいて、膨大なエネルギーを必要とする。加えて、膜構造の追跡を、人為的に行うため、判断不可能な領域が残される。同時に、基本的に、情報欠落の問題は回避できない。
本研究では、連携研究者の開発している、新概念の再構成手法を生物トモグラフィへ適用できるようにすべく、必要となる要素技術の開発、整備し、基盤の創出をすることを主体とした。
連続傾斜シリーズ像は、各再構成像間の位置合わせの精度が、分解能に大きく影響することが知られている。この位置合わせ法を新規の考え方で、考案し、その高速化と手法を確立し、2報の論文として報告した。また、その手法の新規性から、特許申請を行った。
画像解析法のうち、生物学的に必要となる情報を抽出または削除させるために機械学習(ニューラルネットワーク)を導入した。ソフトの改良と高速化などを整備することにより精度の向上がみられ、比較的単純な生物画像において、画像から自動抽出することが可能となった。生物試料に対するトモフラフィのための、必要な要素技術が着実に整備されている。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] A Role for the Ancient SNARE Syntaxin 17 in Regulating Mitochondrial Division2015

    • 著者名/発表者名
      K. Arasaki, H. Shimizu, H. Mogari, N. Nishida, N. Hirota, A. Furuno, Y. Kudo, M. Baba, N. Baba, J. Cheng, T. Fujimoto, N.Ishihara, C. Ortiz-Sandoval, L. Barlow, A Raturi, N. Dohmae, Y. Wakana, H. Inoue, K.Tani, J. Dacks, T.Simmen, M. Tagaya
    • 雑誌名

      Developmental Cell

      巻: 32( 9) ページ: 304-317

    • DOI

      DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.devcel.2014.12.011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alternative automatic alignment method for specimen tilt-series images based on back-projected volume data cross-correlations.2014

    • 著者名/発表者名
      Tomonaga S, Baba M, Baba N.
    • 雑誌名

      Microscopy.

      巻: August 63 (4) ページ: 279-294

    • DOI

      doi:10.1093/jmicro/dfu014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new field-of-view autotracking method for online tomography reconstruction based on back-projected ray image cross-correlation.2014

    • 著者名/発表者名
      Tomonaga S, Baba M, Yamazaki S, Baba N.
    • 雑誌名

      Microscopy .

      巻: October 63 (5 ページ: 357-369

    • DOI

      doi:10.1093/jmicro/dfu021

    • 査読あり
  • [学会発表] 逆投影線像3次元相互相関法による投影像シリーズの倍率補正2015

    • 著者名/発表者名
      杉本健太、友永祥彦、馬場美鈴、馬場則男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第39回関東支部講演会
    • 発表場所
      工学院大学
    • 年月日
      2015-02-28
  • [学会発表] A new field-of-view autotracking method based on back-projected ray image cross-correlation for online tomography reconstruction2014

    • 著者名/発表者名
      Sachihiko Tomonaga, Misuzu Baba and Norio Baba
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第58 回シンポジウム
    • 発表場所
      九州大学医学部百年講堂
    • 年月日
      2014-11-16
    • 招待講演
  • [学会発表] 従来法に代わる3次元断層データ相関法に基づく投影像の位置合わせ法2014

    • 著者名/発表者名
      友永祥彦,馬場 美鈴,馬場 則男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 年月日
      2014-05-12 – 2014-05-13
  • [学会発表] 高精細位相シフトPCMによる倍率等の投影像シリーズ画像補正の自動化応用2014

    • 著者名/発表者名
      杉本健太,友永祥彦,馬場美鈴,馬場 則男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 年月日
      2014-05-12 – 2014-05-13
  • [産業財産権] 荷電粒子線装置、三次元画像の再構成画像処理システム、方法2014

    • 発明者名
      馬場則男,友永祥彦, 馬場美鈴, 橋本隆仁, 四辻貴文
    • 権利者名
      (株)日立ハイテクノロジーズ
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      JP2014-119250
    • 出願年月日
      2014-06-10

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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