2015 Fiscal Year Research-status Report
大規模コホートに基づく個別化されたリスク予測ツール、バイオマーカーの有用性の研究
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26460790
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| Research Institution | National Cardiovascular Center Research Institute |
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Principal Investigator |
西村 邦宏 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (70397834)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 機械学習 / リスク予測 / バイオマーカー / ＭＲＩ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、予測モデルの構築のためにMIDAS研究（UMIN000010039）に登録された、後ろ向き＋前向きの計3800症例動脈硬化性疾患を有する患者群のデータを解析した。機械学習の手法としてよく使われるSupport Vector Machine (SVM)とrandom forest (RF)による1年後のＭＡＣＥ（心臓死 ／ MI ／ HF／stroke／PCI）の予測精度の検討を行った。検査等の項目は、入院30日以内の測定値を抽出した。複数モデルの組み合わせにより精度向上をはかるために、本研究における学習データの選択を、①感度を大きくする、②偽陽性率を小さくする、という2つの評価関数による多目的最適化問題として、遺伝的アルゴリズムを用い、上記データベースより日常診療上よく使用される約40項目のルーチン検査から、サポートベクターマシンを用いて、複数モデルの組み合わせによる予測モデルを構築し、ＭＡＣＥ発症症例の偽陽性5％程度、偽陰性立5％程度で予測するモデルを構築した。この成績はGRACR研究などからの既存のＭＡＣＥ予測モデルの成績より感度、特異度ともに約20％程度向上している。
また本院野口らとJ Am Coll Cardiol. 2015 などで冠動脈の不安定プラークのＭＲＩ像（ＰＭＲ）の効果について報告したが、ＪＡＴ2014で報告したＭＩの予測モデルに上記のＰＭＲを組み合わせた場合有意に693人の患者におけるＭＡＣＥ予測での診断能向上を認めた。
また従来手法による脳梗塞のリスクモデルに関しては、フラミンガムタイプのリスクスコアを作成し、ヨーロッパ公衆衛生学会で発表を行った。ミドカインなどのＡＫＩ関連マーカー、エリスロポエチンと心不全などに関するリスク分析を行っている
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
上記機械学習モデルに関しては、従来法にくらべ大幅な診断能向上を認めており、現在特許出願に向けての準備を行っている。
上記手法に関しては、広く応用可能であり、現在ＡＭＩにおけるさらなる長期予後予測、未破裂動脈瘤における破裂リスク、大動脈解離および大動脈瘤の破裂リスク（Circulation in revision)、ＣＫＤに対するomega3脂肪酸に対する前向き試験≪ＯＫＥＨＡＭＡ研究）などの登録データなどで広く応用可能であると考えられる
また当院ではＰＩＮＮＡＣＬＥなど欧米の大規模レジストリーに準じたデータベースを電子カルテ上から自動抽出するシステムを開発しており、こちらのデータもモデル予測の性能向上に資すると考えられる。更に客員教授として研究している藤田保健衛生大学でも病院全体で同様のＤＷＨを作成しているため応用可能性は大きいと思われる
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、追加症例約1000例を対象とした、validation data set を作成中であり、上記derivation setでの予測アルゴリズムの妥当性を検証し、特許申請を予定している。また
従来手法でリスクモデルを作成した吹田研究に関して、2014年度 吹田コホートの2010年までの約２０年間６０００人の追跡データのすべての検査項目からデータベースを構築し、繰り返し発症を含めたデータ捕捉を可能としており、ＡＭＩ発症、脳梗塞などに関して、機械学習手法を用いた研究を行っていく予定にしている
更に、上記ＭＩＤＡＳ研究、ＯＫＥＨＡＺＡＭＡ研究などの前向き研究および観察研究のデータに関して、国立循環器病研究センター、藤田保健衛生大学の電子カルテのデータより、登録患者の全検査データを用いて、ＭＡＣＥ，ＣＫＤ進展、脳梗塞などに関する予後予測モデルを構築する予定である。上記データベースの一部についてＩＢＭワトソンなどの自然言語処理による医師による臨床情報の応用可能性に関しても検討を加える予定としている
さらに冠動脈ＣＴ，ＭＲＩ画像に対するnueral networkなどを利用したdeep learning手法を応用した新しい検査法の開発も行っていく予定である
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| Causes of Carryover |
前年までの実績をもとに人工知能応用によるリスク予測モデルを更に発展させる予定であるが、データがビックデータ化しておりメモリーを拡大したワークステーションの購入が必要であり次年度予算枠よりの拡大が必要であるため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
差額分を次年度購入予算に不可した上でもっとも高機能なワークステショーンおよびメモリー購入に使用する予定
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[Journal Article] Suppressive effects of conversion from mycophenolate mofetil to everolimus for the development of cardiac allograft vasculopathy in maintenance of heart transplant recipients.2016
Author(s)
Watanabe T, Seguchi O, Nishimura K, Fujita T, Murata Y, Yanase M, Sato T, Sunami H, Nakajima S, Hisamatsu E, Sato T, Kuroda K, Hieda M, Wada K, Hata H, Ishibashi-Ueda H, Miyamoto Y, Fukushima N, Kobayashi J, Nakatani T.
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Journal Title
Int J Cardiol.
Volume: -
Pages: 307-314
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Prognostic significance of endogenous erythropoietin in long-term outcome of patients with acute decompensated heart failure.2016
Author(s)
Nagai T, Nishimura K, Honma T, Higashiyama A, Sugano Y, Nakai M, Honda S, Iwakami N, Okada A, Kawakami S, Kanaya T, Asaumi Y, Aiba T, Nishida Y, Kubota Y, Sugiyama D, Okamura T, Noguchi T, Kusano K, Ogawa H, Yasuda S, Anzai T; NaDEF investigators.
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Journal Title
Eur J Heart Fail
Volume: 203
Pages: 307 314
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Calibration between the Estimated Probability of the Risk Assessment Chart of Japan Atherosclerosis Society and Actual Mortality Using External Population: Evidence for Cardiovascular Prevention from Observational Cohorts in Japan (EPOCH-JAPAN).2016
Author(s)
Nakai M, Miyamoto Y, Higashiyama A, Murakami Y, Nishimura K, Yatsuya H, Saitoh S, Sakata K, Iso H, Miura K, Ueshima H, Okamura T; EPOCH-JAPAN Research Group.
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Journal Title
J Atheroscler Thromb
Volume: 23
Pages: 176 195
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Prevalence, Clinical Features, and Prognosis of Acute Myocardial Infarction Attributable to Coronary Artery Embolism.2015
Author(s)
Shibata T, Kawakami S, Noguchi T, Tanaka T, Asaumi Y, Kanaya T, Nagai T, Nakao K, Fujino M, Nagatsuka K, Ishibashi-Ueda H, Nishimura K, Miyamoto Y, Kusano K, Anzai T, Goto Y, Ogawa H, Yasuda S.
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Journal Title
Circulation.
Volume: 132
Pages: 241 250
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effect of Intensive Statin Therapy on Coronary High-Intensity Plaques Detected by Noncontrast T1-Weighted Imaging: The AQUAMARINE Pilot Study.2015
Author(s)
Noguchi T, Tanaka A, Kawasaki T, Goto Y, Morita Y, Asaumi Y, Nakao K, Fujiwara R, Nishimura K, Miyamoto Y, Ishihara M, Ogawa H, Koga N, Narula J, Yasuda S.
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Journal Title
J Am Coll Cardiol.
Volume: 66
Pages: 245 256
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Serum Trans-Fatty Acid Concentration Is Elevated in Young Patients With Coronary Artery Disease in Japan.2015
Author(s)
Mori K, Ishida T, Yasuda T, Hasokawa M, Monguchi T, Sasaki M, Kondo K, Nakajima H, Shinohara M, Shinke T, Irino Y, Toh R, Nishimura K, Hirata K.
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Journal Title
Circ J.
Volume: 79
Pages: 2017 2025
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Changes in Waist Circumference and the Incidence of Type 2 Diabetes in Community-Dwelling Men and Women: The Suita Study.2015
Author(s)
Tatsumi Y, Watanabe M, Nakai M, Kokubo Y, Higashiyama A, Nishimura K, Kobayashi T, Takegami M, Nakao YM, Watanabe T, Okayama A, Okamura T, Miyamoto Y.
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Journal Title
J Epidemiol.
Volume: 25
Pages: 407 414
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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