異質な集団を含むデータに対する統計的学習理論を用いたモデル開発と臨床医学への応用

• 研究課題/領域番号: 18K11197
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分60030:統計科学関連
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 林 賢一 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70617274)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 医学統計学 / IDI / ROC / 欠測値 / 因果推論 / 二値回帰モデル / 生存時間解析 / 経時データ / 生存時間モデル / 再帰分割法 / 回帰モデル / 平均治療効果 / 平均因果効果 / 共変量調整 / odds-IDI / power-IDI / 集団の異質性 / 解釈可能性 / 混合治癒モデル / 多値応答 / ノンコンプライアンス / pAUC / 反応例解析 / 欠測データ / 生物統計 / 機械学習 / 統計科学

研究成果の概要

異質な部分集団によって構成されるデータに対し，予測力と解釈可能性を兼ね備えた統計的方法の構築に寄与することを目指した本研究の主な成果は，(1)予測力の改善指標となるIDIの改良版であるodds-IDIの開発，(2)臨床試験における諸種の状況を考慮した統計的解析法の提案，(3)異質性を考慮した生存時間回帰モデルの提案である．(1)では既存の指標を性能面で優越する結果が得られ，提案指標の理論的側面と解釈可能性を研究した．(2)では欠測などによって異質性が特徴づけられる場合の統計的解析法を研究した．(3)は潜在的な治癒群と未治癒群の混在を想定した場合の生存時間回帰モデルについて研究した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果の学術的意義は，従来の統計手法では十分に対応できなかった異質性を含むデータに対する新たな視点からの解析法を提示したことである．予測力と解釈可能性を兼ね備えた新たな統計的手法の開発は，大量・複雑になるデータの特徴を人間が理解する上で重要な意義をもつ．この課題に対し，疫学や臨床試験を想定する諸種のデータについて予測精度のより高い統計モデルを開発し，またそれらのモデルの評価指標を提案した．これらの成果は，様々な分野におけるデータ分析の精度向上と新たな知見の創出に貢献し，社会全体の利益に資する可能性をもつと考えられる．

研究成果

• [雑誌論文] 疫学分野での計量生物学の発展 (2024)
  • 著者名/発表者名: 田栗正隆、高橋邦彦、小向翔、伊藤ゆり、服部聡、船渡川伊久子、篠崎智大、山本倫生、林賢一
  • 雑誌名: 計量生物学 巻: 44 ページ: 129-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] <i>k</i> 近傍法を用いたリチウムイオン電池の微小内部短絡検出 (2023)
  • 著者名/発表者名: 志村 重輔、林 沙織、岡安 悟志、板垣 昌幸、林 賢一
  • 雑誌名: データ分析の理論と応用 巻: 12 号: 1 ページ: 1-15
  • DOI: 10.32146/bdajcs.12.1
  • ISSN: 2186-4195, 2434-3382
  • 年月日: 2023-09-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Model Selection with Missing Data Embedded in Missing-at-Random Data (2023)
  • 著者名/発表者名: Takai Keiji、Hayashi Kenichi
  • 雑誌名: Stats 巻: 6 号: 2 ページ: 495-505
  • DOI: 10.3390/stats6020031
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Accelerated Failure Time Cure Model with Shifted Gamma Frailty and Its Application to Epidemiological Research (2022)
  • 著者名/発表者名: Aida Haro、Hayashi Kenichi、Takeuchi Ayano、Sugiyama Daisuke、Okamura Tomonori
  • 雑誌名: Healthcare 巻: 10 号: 8 ページ: 1383-1383
  • DOI: 10.3390/healthcare10081383
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A nationwide randomised, double-blind, placebo-controlled physicians’ trial of loxoprofen for the treatment of fatigue, headache, and nausea after hangovers (2020)
  • 著者名/発表者名: Hara, M., Hayashi,K., Kitamura, T., Honda, M., Tamaki, M.
  • 雑誌名: Alcohol 巻: 84 ページ: 21-25
  • DOI: 10.1016/j.alcohol.2019.10.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pulmonary vein isolation alone vs. more extensive ablation with defragmentation and linear ablation of persistent atrial fibrillation: the EARNEST-PVI trial (2020)
  • 著者名/発表者名: Inoue, K., Hikoso,S., Masuda, M., Furukawa, Y., Hirata, A., Egami, Y., Watanabe, T., Minamiguchi, H., Miyoshi, M., Tanaka, N., Oka, T., Okada, M., Kanda, T., Matsuda, Y., Kawasaki, M., Hayashi, K., Kitamura, T., Dohi, T., Sunaga, A., Mizuno, H., Nakatani, D., Sakata, Y.
  • 雑誌名: EP Europace 巻: 23 号: 4 ページ: 565-574
  • DOI: 10.1093/europace/euaa293
  • 査読あり
• [雑誌論文] The power‐integrated discriminant improvement: an accurate measure of the incremental predictive value of additional biomarkers (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Eguchi, S.
  • 雑誌名: Statistics in Medicine 巻: 印刷中 号: 14 ページ: 2589-2604
  • DOI: 10.1002/sim.8135
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of extensive ablation on recurrence in patients with persistent ptrial fibrillation treated with pulmonary cein isolation (EARNEST-PVI) trial: design and rationale (2019)
  • 著者名/発表者名: Dohi, T., Nakatani, D., Inoue, K., Hikoso, S. Oka, T. Hayashi, K., Masuda, M., Furukawa, Y., Kawasaki, M., Egami,Y., Kashiwase, K., Hirata, A., Watanabe, T., … Sakata,Y.
  • 雑誌名: Journal of Cardiology 巻: 74 号: 2 ページ: 64-68
  • DOI: 10.1016/j.jjcc.2019.01.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymptotic comparison of semi-supervised and supervised linear discriminant functions for heteroscedastic normal populations (2018)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Hayashi
  • 雑誌名: Advances in Data Analysis and Classification 巻: - 号: 2 ページ: 315-339
  • DOI: 10.1007/s11634-016-0266-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] 統計学は錬金術ではない (2018)
  • 著者名/発表者名: 林賢一
  • 雑誌名: 心理学評論 巻: 61 ページ: 147-155
  • NAID: 130007678122
• [雑誌論文] Estimation of a concordance probability for doubly censored time-to-event data (2018)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Hayashi, Yasutaka Shimizu
  • 雑誌名: Statistics in Biosciences 巻: - 号: 3 ページ: 546-567
  • DOI: 10.1007/s12561-018-9216-5
  • 査読あり
• [学会発表] Asymptotic properties of Matthews correlation coefficient (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuki Itaya, Jun Tamura, Kenichi Hayashi, Kouji Yamamoto
  • 学会等名: The 8th Japanese-German Symposium on Classification
  • 国際学会
• [学会発表] 生存ー経時同時モデルに対する異質な部分集団への再帰分割法 (2023)
  • 著者名/発表者名: 名取京太郎，林賢一
  • 学会等名: 2023年度日本分類学会大会
• [学会発表] 無作為化比較試験における半教師あり学習 を用いたリスク差の推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 林賢一，吉牟田迪弥
  • 学会等名: 日本計量生物学会年会
• [学会発表] k近傍法を用いたリチウムイオン電池の微小内部短絡検出 (2022)
  • 著者名/発表者名: 志村 重輔，林 沙織，岡安 悟志，板垣 昌幸，林 賢一
  • 学会等名: 日本分類学会
• [学会発表] Odds-based predictive improvement index for binary regression models (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Hayashi, Shinto Eguchi
  • 学会等名: The 11th Conference of the IASC-ARS The Asian Regional Section of the International Association for Statistical Computing
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A new integrated discriminant improvement index via odds (2021)
  • 著者名/発表者名: 林賢一，江口真透
  • 学会等名: 日本計量生物学会年会
• [学会発表] 二値回帰モデルに対するオッズに基づいた予測改善指標 (2021)
  • 著者名/発表者名: 林賢一，江口真透
  • 学会等名: 日本計算機統計学会 第35回シンポジウム
• [学会発表] シフトガンマフレイルティを伴う加速時間治癒モデルとその疫学研究への応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 会田晴郎，林賢一
  • 学会等名: 統計関連学会連合大会
• [学会発表] Estimation of causal effects in the presence of noncom- pliance without actual treatment information (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Taguri, M.
  • 学会等名: The 40th Annual Conference of the International Society for Clinical Biostatistics
  • 国際学会
• [学会発表] A model selection criterion for missing data with MAR mechanism but NMAR for its subsets (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Takai, K.
  • 学会等名: International conference Data Science, Statistics & Visualisation (A Satellite Conference of the 62nd World Statistics Congress promoted by IASC)
  • 国際学会
• [学会発表] A variable selection criterion for competing risk data with pseudo-observations (2019)
  • 著者名/発表者名: Tajima, F., Hayashi, K.
  • 学会等名: The 6th International Society for Biopharmaceutical Statistics
  • 国際学会
• [学会発表] A new composite estimand for regulatory clinical trials with dropouts (2018)
  • 著者名/発表者名: Taguri, M., Hayashi, K.
  • 学会等名: The 29th International Biometric Conference
• [図書] Rで学ぶ統計的データ解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林賢一
  • 総ページ数: 352
  • 出版者: 講談社サイエンティフィク
  • ISBN: 9784065186190