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医学研究におけるジョイントモデリングに基づく予後予測手法の研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K19758
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分60030:統計科学関連
研究機関国立研究開発法人国立がん研究センター (2021-2023)
横浜市立大学 (2020)

研究代表者

三角 俊裕  国立研究開発法人国立がん研究センター, 東病院, 部長 (40817300)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード統計的モデリング / ジョイントモデル / 動的予測 / 経時測定データ解析 / ジョイントモデリング / スパース推定 / 予後予測
研究開始時の研究の概要

本研究は,医学研究において測定された検査値の経時的挙動が,死亡有無など二値アウトカムに与える影響の評価および予後予測を可能とする統計的ジョイントモデリング手法の開発を目的とする.多変量経時測定データと二値アウトカムデータに対する同時モデル推定法の理論を構築することで,患者の状態変化をタイムリーに捉えて良好な予後を目指すなど,医学研究で直面する諸課題の解決に挑戦する.

研究実績の概要

多変量経時測定データおよび二値アウトカムデータに対する両サブモデルに基づいて同時推定を行うジョイントモデリングにおいて,先行研究よりも計算コストが効率的な推定アルゴリズムを提案するために,数値積分を必要としない階層尤度関数に基づく推定アルゴリズムを考案し,数値シミュレーションおよび実データ解析を通してその有用性を確認している.また並行して,アウトカムが二値のデータに対して、個体毎に逐次的な予後予測を行う動的予測法の提案について,医学研究における適用例を医師との協働のもとで検討中であり,投稿論文として準備を行っている.医学研究のみならず、横浜市消防局との共同研究により,約10年分の実データを用いて構築したジョイントモデリングにより,時間ごとの救急出場件数の動的予測法の提案として,論文投稿を準備中である.また,経時測定データと生存時間データに対するジョイントモデルにおいて,時測定データを取り扱う上で重要な欠測問題に対処する方法として,欠測までの時間を第3のサブモデルとしてジョイントモデルに取り込む方法を考案し,ベイズ流による推定法を提案した論文が国際誌に掲載されたが,計算コストの観点からの改善を検討している。これらの提案手法は,経時的に集積される診療データに基づいて患者の予後予測を行う等,医学研究のみならず、実社会における様々な場面において直面する様々な課題の解決策に繋がるものと考えている.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究で想定している多変量経時測定データはサンプル数や測定時点数が多く,高計算コストの解析を実施するには非常に多くの時間がかかる.本研究において疑似尤度関数や階層尤度関数を利用した推定法を提案することにより,既存手法に比べて計算コストを軽減することができたが,数値シミュレーションによる手法比較は多くの計算時間を要した.一方で、医学研究での適用例を進める中で、経時測定データが被験者毎に異なる少数時点で観測されるスパースデータに対するモデリングの必要性がでてきており、多数または少数の時点すうにおける経時測定データに対するモデリングの手法の妥当性の検討が新たな課題として生じている。数値シミュレーションや解析の実施後速やかに論文化を行う.

今後の研究の推進方策

既に一定の成果が得られている各研究について,引き続き論文として纏めて投稿を行う.
本研究で得られる成果は,関数データ解析における新たなモデリング手法への拡張や,気象学・環境学など経時的変動データを扱う医学以外の研究領域への応用に繋げていくことを目指す.

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Joint Models for Incomplete Longitudinal Data and Time-to-Event Data2022

    • 著者名/発表者名
      Takeda Yuriko、Misumi Toshihiro、Yamamoto Kouji
    • 雑誌名

      Mathematics

      巻: 10 号: 19 ページ: 3656-3656

    • DOI

      10.3390/math10193656

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Joint modeling for longitudinal covariate and binary outcome via h-likelihood2022

    • 著者名/発表者名
      Misumi Toshihiro
    • 雑誌名

      Statistical Methods & Applications

      巻: - 号: 5 ページ: 1225-1243

    • DOI

      10.1007/s10260-022-00631-8

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 横浜市における救急出場件数に対する関数動的予測モデリング2021

    • 著者名/発表者名
      三角俊裕、三枝祐輔、原みゆひ、藤田豊、吉塲亮介
    • 学会等名
      2021年度 統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Joint Modeling of Incomplete Longitudinal Data and Time-to-Event Data2021

    • 著者名/発表者名
      Yuriko Takeda, Toshihiro Misumi, Kouji Yamamoto
    • 学会等名
      ISCB 2021 42th Annual Conference
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Functional dynamic prediction modeling for hourly ambulance demand data2021

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Misumi
    • 学会等名
      13th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics (CMStatistics 2020)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamic predictions via functional joint models for sparse longitudinal and time-to-event data2020

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Misumi, Yuriko Takeda
    • 学会等名
      13th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics (CMStatistics 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Joint Models for Incomplete Longitudinal Data and Time-to-Event Data2020

    • 著者名/発表者名
      Yuriko Takeda, Toshihiro Misumi, Kouji Yamamoto
    • 学会等名
      13th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics (CMStatistics 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 不完全な経時測定データと事象時間データのジョイントモデルの提案2020

    • 著者名/発表者名
      武田裕里子, 三角俊裕, 山本紘司
    • 学会等名
      2020年度統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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