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疫学データに対する人工知能技術適用の枠組みの検証と提案

研究課題

研究課題/領域番号 19K19433
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分58030:衛生学および公衆衛生学分野関連:実験系を含まない
研究機関山梨大学

研究代表者

大岡 忠生  山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (40803987)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード疾患予測モデル / 糖尿病 / 健康診断 / 機械学習 / ランダムフォレスト
研究開始時の研究の概要

健康診断データに人工知能技術(RandomForest,DeepLearning)を適用する事で糖尿病の発症予測と予測因子の同定を行い、既存の疫学的アプローチ(線形モデルによる)により示される事実との一致性を確認する事で解析の妥当性を検証する。加えて、人工知能技術による解析の優位性や欠点を提示する事で、疫学データに人工知能技術を導入する是非を検討し、疫学データへの人工知能技術適用の枠組みを提案する。解析データには、複数の健診施設における13年分(2005-2017:延べ約15万人)の検査結果を使用し、HbA1cの上昇をモデルのアウトカムに設定する。

研究成果の概要

健康診断施設における約20年間の健康診断結果のデータを活用する事で、2型糖尿病における重要な指標であるHbA1cが急上昇する受診者を、前年度の健康診断結果から高精度に予測する人工知能モデルの開発に成功した。また、これらのモデルを検証する事で、2型糖尿病の発症を予測するうえで重要となる血糖値以外の要素(例:コレステロール値、血圧)を同定した。更に、このモデルを発展させて、過去の健康診断結果から1年後・3年後の健康診断結果を高精度に予測する人工知能モデルも併せて開発した。今後は同モデルを実際の健康診断や保健指導の現場で活用する事で受診者の健康が促進するかを確認するランダム化比較試験を実施していく。

研究成果の学術的意義や社会的意義

様々な機械学習モデルを疫学データに活用する事で、疫学データへの人工知能(機械学習)技術適応の枠組みの検証を行うことが出来た。また、将来の健康診断結果を高精度に予測する機械学習モデルの開発にも成功した。今後は、開発した予測モデルをどのように使うか、研究の枠組みをどのように活用していくかを検討するために、ランダム化比較試験を含めた更なる検討を進めていく。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 425Artificial Intelligence Approaches to Type 2 Diabetes Risk Prediction and Exploration of Predictive Factors2021

    • 著者名/発表者名
      Ooka Tadao、Yokomichi Hiroshi、Yamagata Zentaro
    • 雑誌名

      International Journal of Epidemiology

      巻: 50 号: Supplement_1 ページ: 106989-106989

    • DOI

      10.1093/ije/dyab168.515

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Random forest approach for determining risk prediction and predictive factors of type 2 diabetes: large-scale health check-up data in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Tadao Ooka, Hisashi Johno, Kazunori Nakamoto, Yoshioki Yoda, Hiroshi Yokomichi, Zentaro Yamagata
    • 雑誌名

      BMJ Nutrition, Prevention & Health

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Artificial Intelligence Approaches to Type 2 Diabetes Risk Prediction and Exploration of Predictive Factors2021

    • 著者名/発表者名
      Tadao Ooka
    • 学会等名
      International Journal of Epidemiology
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械学習を活用した将来の健康診断検査値の予測方法の検討2021

    • 著者名/発表者名
      大岡忠生、横道洋司、山縣然太朗
    • 学会等名
      第31回日本疫学会学術総会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Deep Learning を活用して健康診断結果から糖尿病発症を予測する方法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      大岡忠生、横道洋司、山縣然太朗
    • 学会等名
      第79回日本公衆衛生学会総会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習技術を用いて健康診断結果から糖尿病発症を予測する方法の検討2020

    • 著者名/発表者名
      大岡忠生、横道洋司、山縣然太朗
    • 学会等名
      第30回日本疫学会学術総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 予防医療分野における疫学データへの機械学習技術活用について ~スパースモデリングを活用した糖尿病発症予測と予測因子探索~2020

    • 著者名/発表者名
      大岡忠生、日野英逸、横道洋司、山縣然太朗
    • 学会等名
      統計数理研究所共同利用研究集会 ~統計的機械学習の新展開~
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工知能技術を活用した2型糖尿病のリスク予測手法の検証と疾患予測因子の探索2019

    • 著者名/発表者名
      大岡忠生、横道洋司、山縣然太朗
    • 学会等名
      第78回日本公衆衛生学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] 公衆衛生2021

    • 著者名/発表者名
      大岡忠生
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      医学書院
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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