2006年6月の記事一覧

数学強調週間 ( MAW )――4月24日〜4月30日, 1994

　　　　「 Mathematics and Medicine / 数学と医薬 」

数理科学は生物資源学から生理学に至る医薬に多くの貢献をしている．例えば数学者達は心臓の現実的な３次元モデルをつくっている．実用的には,数百の閉じた曲線による筋繊維に沿って弾性力が心臓に働き，流体力学の方程式で血液が流れるような模倣である．
心臓は，CAT(computerized axial tomography),MRI (magnetic resonance imaging), PET(positron emission tomography)などで，医学的イメ−ジをつくる数学的な再現技術を用い見ることができる．これらの技術を使って，数千の分離測定を数学的に連結して，心臓を見たのと同様に，脳髄，肺臓，腎臓の腫瘍や他の非正常を見出すことが可能な単一画像をつくれる．
数学研究者は，生物学者や内科医と一緒に，多くの心臓発作が予見し得るのか疑問に思っている．別の言い方をすれば，心臓はあたかも決定論的なカオス・システム--例えば非線形力学理論--であるかの様に振舞っているかも知れない．疑わしいパターンが，もっと容易に検出され認識されるなら，高リスク患者を心電図を用いもっと容易に識別できることを示す数学的研究が進行中だ．
心臓の理解が深まったもう一つの例は，流体力学を通してで，方程式の解はコンピュータ近似でのみ解くことができる．血流中で解かねばならぬ未解決問題中に，心臓壁の動きが残されている。
複雑な階層システムの解析は近代医学の研究で，もう一つの重要な領域だ．数学的モデリングは，ネットワーク理論，情報統合，ランダム・グラフが基本的なツールである神経科学で非常に役立ってきた．
この様なシステム概念は、膨大な数の細胞やそれらの相互作用を観察し解析する免疫学で，非常に貴重である事が立証されて来た．この領域では，制御理論同様，常微分方程式や分岐過程を含む数学応用が利用される．HIV伝染の動力学や免疫システムへの効果に関する理解は数学的研究のもう一つの焦点である．計量的分析や免疫の確率評価に加えて,伝染病学モデルはワクチン戦略を発展させるのに必要である．
数学的シミュレ−ションとモデリングは，組み換えDNA技術の視覚化と理解への鍵でもある．事例は1994 MAWのテ−マ・ポスタ−に見られるであろう。DNAの撚線は位相数学と微分幾何学の技術を使い調べられる．人ゲノム情報のデ−タ・ベ−スは，拡張され複雑となり，組合せ，パタ−ン識別，順序比較の様な数学的アプローチが要求される．
製薬工業では分子構造のコンピュ−タ・モデルが開発されつつある．新薬は,新しい数学アルゴリズムが見つかるとすぐ設計される．
健康統計学は，長期間蓄積され，るコスト管理，公共政策研究，人口統計，環境要因の様な他の変数と関連す病気傾向などの多様な目的のために解析されている．
医薬に対する数学のその他の貢献は，非常に具体的な――医薬製品になる材料を設計する――から，非常に抽象的な――情報経営までにわたる．数学的モデルは先端材料――記憶合金，高強度セラミックス，重合体システムや非線形光学材料などの設計やプロセスを支援する．統計的解析は，デ−タを臨床段階から更に有用で意味のある形にする．数学的モデリングは，解析的課題をアルゴリズム法で着手できる定量関係や方程式へと帰結させる．数学的アルゴリズムは，定量関係と方程式を，コンピュータ数値計算に適する形に表現する．