2014 Fiscal Year Research-status Report
副腎皮質機能不全において適切なステロイド補充量を提案する数理モデルの構築
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25730179
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| Research Institution | Tohoku Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
青木 空眞 東北薬科大学, 薬学部, 助手 (40584462)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ステロイド / クッシング症候群 / 副腎不全 / データマイニング / 基本的検査 / パターン認識 / ステロイド補充療法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度構築した、血液の基本的検査13項目(γグルタミルトランスペプチターゼ[γ-GTP]、乳酸脱水素酵素[LDH]、血清ナトリウム[Na]、血清カリウム[K]、血清塩素[Cl]、HDLコレステロール[HDL-C]、好中球数[Neut#]、好酸球数[Eosi#]、リンパ球数[Lymp#]、単球数[Mono#]、赤血球数[RBC]、ヘモグロビン[Hg]、ヘマトクリット[HCT])による自己組織化マップ[SOM]を用いたステロイド過不足を判定する予測モデルの妥当性を検証するため、解析対象とするクッシング症候群[CS]術後の補充療法実施患者数を16名にまで倍増させて検討を行ったところ、術後の検査値から患者16名の状態を時系列に予測させた結果と当該時点における実際のステロイド投与量、臨床背景等は一致する傾向が確認できた。
さらに、解析した16症例のうち円滑にステロイド離脱の進んだ11例と2年以上遷延した5例に着目して予測の時系列推移における特徴の違いを確認したところ、遷延例では補充療法開始後長らくステロイド過剰状態、あるいは不足状態と予測され続ける一方、円滑に進んだ例では過剰の境界と不足の境界を往復しながら健常へ向かっている傾向が11例中7例に確認された。
以上の結果を踏まえ、内因性・外因性ステロイドによる各検査値への影響を表現できるような連立微分方程式を立てた。この方程式の各項に設けた係数を、円滑に離脱が進んだ典型的な症例の検査値変動に基づいて調整したところ、調整に用いた1症例については初期値として手術時点の検査値、ステロイド投与量を入力するだけで補充期間中の検査値変動(SOMモデル上における推移)を概ね再現することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、基本的検査値の組み合わせからステロイド過不足を判定可能な予測モデルを構築、過去の16症例を解析してモデルの妥当性を明らかにした上で、補充量と予測結果の関連性を見出し、連立微分方程式を用いた定式化に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在のところ連立微分方程式による数理モデルを用いた解析結果は1症例のみの再現であることから、今後はSOMモデルのみならず数理モデルについても解析対象数をさらに増やした上で検証を行う必要がある。また、数理モデルの非線形性をより高めるためにはサポートベクトルマシンやベイズ正則型ニューラルネットワークなど、SOM以外の教師あり学習を用いた解析もやはり有用と思われ、並行して検討を進めたい。
さらに、今年度はSOMモデルにおける解析対象数を増加させた解析計算を優先していたため、来年度はこれまで得られた成果を論文化することにも重点を置く予定である。
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| Causes of Carryover |
今年度は本研究で構築した予測モデルの妥当性を検証するための、対象患者数を増加させた解析計算および学会発表を優先していたため、論文投稿に関る予算(英文校閲料、投稿料並びに掲載料)がほぼ未使用であった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度の解析結果ならびに学会発表における反響より論文化の目処が立ったものと考えられることから、次年度では本研究成果を論文としてまとめることで未使用であった前述の論文投稿に関る予算を使用する見込みである。
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[Presentation] Analyzing data of steroid replacement therapy after surgery for Cushing's syndrome by using the pattern recognition methods and mathematical modelling to assist appropriate steroid supplement2014
Author(s)
Kenichi Sato, Sorama Aoki, Masataka Kudo, Fumitoshi Satoh, Ryo Morimoto, Yoshitsugu Iwakura, Yoshikiyo Ono, Ken Matsuda, Akira Sugawara, Katsumi Yoshida, and Sadayoshi Ito
Organizer
The 2014 International Conference on Brain Informatics and Health
Place of Presentation
Warsaw, Poland
Year and Date
2014-08-11 – 2014-08-14
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