AI機械学習でつくる頭部外傷の個別化医療のための新しい重症度指標
Project/Area Number |
21K18079
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Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Basic Section 90130:Medical systems-related
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Research Institution | Kobe University |
Principal Investigator |
松尾 和哉 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (90900168)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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Keywords | 頭部外傷 / 機械学習 / 転帰予測 / 重症度 / AI / 血液バイオマーカー |
Outline of Research at the Start |
頭部外傷は若年者の後遺障害の原因にもなるためその治療成績の向上が望まれるが、この数十年間大きな進歩はみられていない。頭部外傷の複雑な病態を的確に反映していない不十分な重症度指標に沿った患者の層別化が、適切な治療対象の選別を妨げ、ひいては新規治療の開発を妨げている可能性がある。そこで本研究では、身体所見と画像所見のみならず新たな血液バイオマーカーも学習因子とする機械学習に基づく頭部外傷後の転帰予測モデルを開発し、新たな頭部外傷の重症度指標の作成を目指す。
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Outline of Annual Research Achievements |
初年度は研究実施計画の通り、頭部外傷の症例データを後ろ向きに収集し、機械学習アルゴリズムを用いた転帰予測モデルの精度を改良した。さらに、この転帰予測モデルをwebアプリとして実装した。ただし医療機器承認試験の準備段階であるため、このwebアプリはまだ未公開である。この転帰予測モデルの開発過程で、転帰の予測に有用な臨床因子の選定も推進し、転帰予測に有効な学習因子を21個に絞り込んだ。症例データは3次救命救急医療センターだけでなく脳神経外科二次救急病院も含め、計6施設から合計1200症例のデータを後方視的に収集した。作製した転帰予測モデルは、Glasgow outcome scaleを用いて「死亡」、「植物状態または高度障害」、「軽度障害または正常」の3分類の転帰を予測し、80%以上の正解率を達成した。 これまで使用されてきた意識障害やCT画像所見のスコアだけでは、患者ごとに異なる頭部外傷の複雑な病態を的確に反映できず、新規治療につながる適切な患者の層別化が困難であった。今回機械学習を使って開発した転帰予測モデルは、それぞれの転帰に至る可能性を数値化することで重症度の指標として応用が可能である。そのため、頭部外傷に対する新しい個別化医療の発展につながる基盤となる可能性が高く、有意義である。 このモデルを臨床応用するには、予測される転帰が限りなく正確である必要がある。そのため、引き続き新規血中バイオマーカーや、CT画像所見そのものを学習に用いる畳み込みニューラルネットワークの導入などの研究をすすめ、予測性能の向上を目指す。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
頭部外傷の転帰予測モデルを開発し、当該年度中にモデルの性能比較試験を行う予定であったが、比較試験はまだできていないため、進捗状況はやや遅れている。上記の性能比較試験は医療機器承認試験として行うのが妥当と判断し、その準備に時間を要しているため予定していた試験の開始が予定より遅延している。
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Strategy for Future Research Activity |
頭部外傷の新規バイオマーカーとして有用性が示唆されつつある血中の脳組織由来タンパクも機械学習モデルの学習因子として追加することで、さらなる転帰予測性能の向上を目指す。そのために、頭部外傷患者の血液検体を収集する前向き試験を計画している。 並行して、頭部CT画像の転帰予測に関連する特徴量抽出を畳み込みニューラルネットワークモデルで行う研究も行う。このために、後方視的にCT画像データも収集し、データベースを構築する。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)