精確・高速な任意形状クラスター解析法の開発とその実践

• 研究課題/領域番号: 21K11791
• 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: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 大谷 隆浩 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (30726146)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 空間疫学 / スキャン統計量 / 空間データ / クラスター / 疾病集積性 / Cluster Detection Test

研究開始時の研究の概要

位置情報を付加した空間医学データをもとに，疾病の発生との関連が強い地域(クラスター)を検出し，その統計的有意性を判定する方法としてスキャン統計量が提案され，空間疫学研究などの分野で実践され重要なツールになっている。しかし，計算処理の高速化や，複数のクラスターの同時検出など，改善・拡充すべき課題が出てきている。そこで本研究では，多様な形式の空間データから精確に複数のクラスターを検出し，その統計的有意性を適切に判定する統計解析ソフトウェアについて検討する。新たなソフトウェアの開発するとともに，空間疫学研究の大規模な実データを用いた実証研究を行うことでその有効性の評価を行う。

研究実績の概要

位置情報を付加した空間医学データをもとに疾病の発生との関連が強い箇所 (クラスター) を検出しその統計的有意性を判定する方法として，最大尤度比に基づくスキャン統計量が提案され，空間疫学研究や症候サーベイランスなどの分野で重要なツールになっている。本研究では多様な形式の空間データから精確に複数のクラスターを検出し，その統計的有意性を適切に判定する統計解析ソフトウェアについて検討する。新たなソフトウェアを開発するとともに，空間疫学研究の大規模な実データを用いた実証研究を行うことでその有効性の評価を行う。
2023年度は，これまでに開発を続けてきている統計解析ソフトウェアR用パッケージ「rflexscan」について，既存ソフトウェアによる解析方法を再現するための機能など，利用者の要望に応じた拡張を行った。rflexscanパッケージは引き続きオープンソースソフトウェアとして公開しており，新型コロナウイルスをはじめとした感染症の地域クラスター解析に応用されるなど，すでに世界中で利用が広まってきている。
さらに，前年度までに計算機シミュレーションを通じて有効性を確認してきた，情報量基準に基づく複数のクラスターの同定・検定法 (Takahashi & Shimadzu, 2018) について，実際の疫学研究への応用を目指して簡便に利用できる新たなパッケージとしてまとめる作業を行った。
解析手法の提案者らとは密に連携を取り，Rパッケージへのさらなる拡張手法の実装についても検討を進めている。また，国内の疫学研究者らと協力し，国内の大規模な空間医学データの解析など実践的な研究にも取り組んでいる。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

これまでの研究開発の結果についてまとめているが，パッケージ開発に関する論文の掲載までには至っておらず，やや遅れていると判断する。ただ，研究者らと連携を取り論文化に向けてすでに一定の準備は整っていること，実際の疫学研究での利用についても共同研究として進められていること，利用者の要望に応じてRパッケージの拡張も進めていることなどから，次年度にはこの遅れは解消できると考えている。

今後の研究の推進方策

本研究で開発しているrflexscanパッケージについては世界中の疫学研究において利用が広まってきていることを確認している。今後は複数のクラスターの同定・検定法についてRパッケージを公開し，研究開発成果の論文化を行う。また，連続量からなる空間データの解析手法についてもまだ実装できていないため，この開発研究も次年度に行う。地理情報解析や空間疫学の研究者らとは引き続き対面・オンラインでの打合せを行いながら，ソフトウェアの開発と実践的研究を進めていく。

研究成果

• [雑誌論文] Positive association between blood glucose in physical examinations and self-reported fractures among middle-aged and elderly Japanese men: a prospective cohort study (2024)
  • 著者名/発表者名: Sunayama Makoto、Nishiyama Takeshi、Otani Takahiro、Nakagawa-Senda Hiroko、Shibata Kiyoshi、Yamada Tamaki、Suzuki Sadao
  • 雑誌名: Archives of Osteoporosis 巻: 19 号: 1 ページ: 11-11
  • DOI: 10.1007/s11657-024-01369-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Population-Based Impact of Smoking, Drinking, and Genetic Factors on HDL-cholesterol Levels in J-MICC Study Participants (2023)
  • 著者名/発表者名: Nindita Y, Nakatochi M, Ibusuki R, Shimoshikiryo I, Nishimoto D, Shimatani K, Takezaki T, ..., Kuriki K, ...
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｐｉｄｅｍｉｏｌｏｇｙ 巻: 33 号: 4 ページ: 193-200
  • DOI: 10.2188/jea.JE20210142
  • NAID: 130008076990
  • ISSN: 0917-5040, 1349-9092
  • 年月日: 2023-04-05
  • 説明: in press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characterization of colorectal cancer by hierarchical clustering analyses of five immune cell markers (2023)
  • 著者名/発表者名: Ito Sunao、Koshino Akira、Komura Masayuki、Kato Shunsuke、Otani Takahiro、Wang Chengbo、Ueki Akane、Takahashi Hiroki、Ebi Masahide、Ogasawara Naotaka、Tsuzuki Toyonori、Kasai Kenji、Kasugai Kunio、Takiguchi Shuji、Takahashi Satoru、Inaguma Shingo
  • 雑誌名: Pathology International 巻: 74 号: 1 ページ: 13-25
  • DOI: 10.1111/pin.13391
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Seven‐plus hours of daily sedentary time and the subsequent risk of breast cancer: Japan Multi‐Institutional Collaborative Cohort Study (2023)
  • 著者名/発表者名: Tomida Satomi、Koyama Teruhide、Ozaki Etsuko、Takashima Naoyuki、Morita Midori et al.
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 115 号: 2 ページ: 611-622
  • DOI: 10.1111/cas.16020
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Potential Biases of the Transmission Risks of COVID-19 estimated by Contact Tracing Surveys in Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Ito Tsubasa、Otani Takahiro、Anzai Tatsuhiko、Okumura Takashi、Takahashi Kunihiko
  • 雑誌名: Epidemiology, Biostatistics, and Public Health 巻: 18 号: 1 ページ: 55-61
  • DOI: 10.54103/2282-0930/20757
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of gene-lifestyle interactions on obesity based on a multi-locus risk score: A cross-sectional analysis (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Sho、Fang Xuemin、Saito Yoshinobu、Narimatsu Hiroto、Ota Azusa et al.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 18 号: 2 ページ: 1335-1341
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0279169
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Coffee and metabolic phenotypes: A cross-sectional analysis of the Japan multi-institutional collaborative cohort (J-MICC) study (2023)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Takeshi、Arisawa Kokichi、Nguyen Tien Van、Ishizu Masashi、Katsuura-Kamano Sakurako et al.
  • 雑誌名: Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases 巻: 33 号: 3 ページ: 620-630
  • DOI: 10.1016/j.numecd.2022.12.019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Impact of Marital Transitions on Vegetable Intake in Middle-aged and Older Japanese Adults: A 5-year Longitudinal Study (2022)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Taiji、Kondo Fumi、Nishiyama Takeshi、Otani Takahiro、Nakagawa-Senda Hiroko、Watanabe Miki、Imaeda Nahomi、Goto Chiho、Hosono Akihiro、Shibata Kiyoshi、Kamishima Hiroyuki、Nogimura Akane、Nagaya Kenji、Yamada Tamaki、Suzuki Sadao
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｐｉｄｅｍｉｏｌｏｇｙ 巻: 32 号: 2 ページ: 89-95
  • DOI: 10.2188/jea.JE20200343
  • NAID: 130008157951
  • ISSN: 0917-5040, 1349-9092
  • 年月日: 2022-02-05
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Home-Based Frailty Prevention Program for Older Women Participants of Kayoi-No-Ba during the COVID-19 Pandemic: A Feasibility Study (2022)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Ryota、Kojima Masayo、Yasuoka Mikako、Kimura Chieko、Kamiji Koto、Otani Takahiro、Tsujimura Shoko、Fujita Hitomi、Nogimura Akane、Ozeki Sae、Osawa Aiko、Arai Hidenori
  • 雑誌名: International Journal of Environmental Research and Public Health 巻: 19 号: 11 ページ: 6609-6609
  • DOI: 10.3390/ijerph19116609
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficacy of Low-Dose Aspirin in Colorectal Cancer Risk Prevention is Dependent on ADH1B and ALDH2 Genotype in Japanese Familial Adenomatous Polyposis Patients (2022)
  • 著者名/発表者名: Mure Kanae、Ishikawa Hideki、Mutoh Michihiro、Horinaka Mano、Otani Takahiro et al.
  • 雑誌名: Cancer Research Communications 巻: 2 号: 6 ページ: 483-488
  • DOI: 10.1158/2767-9764.crc-22-0088
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chronic obstructive pulmonary disease and the mortality risk in male older adults: Role of socioeconomic factors (2022)
  • 著者名/発表者名: Nogimura Akane、Noguchi Taiji、Otani Takahiro、Kamiji Koto、Yasuoka Mikako、Watanabe Ryota、Ojima Toshiyuki、Kondo Katsunori、Kojima Masayo
  • 雑誌名: Archives of Gerontology and Geriatrics 巻: 102 ページ: 104741-104741
  • DOI: 10.1016/j.archger.2022.104741
  • 査読あり
• [雑誌論文] Associations between Work-Related Factors and Happiness among Working Older Adults: A Cross-Sectional Study (2022)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Taiji、Suzuki Sadao、Nishiyama Takeshi、Otani Takahiro、Nakagawa-Senda Hiroko、Watanabe Miki、Hosono Akihiro、Tamai Yuya、Yamada Tamaki
  • 雑誌名: Annals of Geriatric Medicine and Research 巻: 26 号: 3 ページ: 256-263
  • DOI: 10.4235/agmr.22.0048
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Aspirin-Mediated Prevention of Colorectal Adenomas Recurrence is Affected by Blood Biochemistry and Nutritional Intake (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Naohisa、Ishikawa Hideki、Otani Takahiro、Goto Chiho、Matsuda Takahisa、Takeuchi Yoji、Sano Yasushi、Itoh Yoshito、Suzuki Sadao、Mutoh Michihiro、on behalf of the J-CAPP Study group
  • 雑誌名: Cancer Prevention Research 巻: 15 号: 12 ページ: 837-846
  • DOI: 10.1158/1940-6207.capr-22-0144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sex- and age-specific all-cause mortality in insomnia with hypnotics: Findings from Japan multi-institutional Collaborative Cohort Study (2022)
  • 著者名/発表者名: Sogawa R, Shimanoe C, Tanaka K, Hara M, Nishida Y, Furukawa T, et al.,
  • 雑誌名: Sleep Medicine 巻: 100 ページ: 410-418
  • DOI: 10.1016/j.sleep.2022.09.020
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Social functions and adverse outcome onset in older adults with mild long-term care needs: A two-year longitudinal study (2022)
  • 著者名/発表者名: Noguchi T, Nakagawa T, Komatsu A, Ishihara M, Shindo Y, Otani , Saito T
  • 雑誌名: Archives of Gerontology and Geriatrics 巻: - ページ: 104631-104631
  • DOI: 10.1016/j.archger.2022.104631
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flexible Scan Statistics for Detecting Spatial Disease Clusters: The <b>rflexscan</b> <i>R</i> Package (2021)
  • 著者名/発表者名: Otani Takahiro、Takahashi Kunihiko
  • 雑誌名: Journal of Statistical Software 巻: 99 号: 13 ページ: 13-13
  • DOI: 10.18637/jss.v099.i13
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Semi-parametric empirical Bayes factor for genome-wide association studies (2021)
  • 著者名/発表者名: Morisawa Junji、Otani Takahiro、Nishino Jo、Emoto Ryo、Takahashi Kunihiko、Matsui Shigeyuki
  • 雑誌名: European Journal of Human Genetics 巻: 29 号: 5 ページ: 800-807
  • DOI: 10.1038/s41431-020-00800-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemoprevention with low-dose aspirin, mesalazine, or both in patients with familial adenomatous polyposis without previous colectomy (J-FAPP Study IV): a multicentre, double-blind, randomised, two-by-two factorial design trial (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa H、Mutoh M、Sato Y、Doyama H、Tajika M、Tanaka S、Horimatsu T、Takeuchi Y、Kashida H、Tashiro J、Ezoe Y、Nakajima T、Ikematsu H、Hori S、Suzuki S、Otani T、Takayama T、Ohda Y、Mure K、Wakabayashi K、Sakai T
  • 雑誌名: The Lancet Gastroenterology & Hepatology 巻: － 号: 6 ページ: 474-481
  • DOI: 10.1016/s2468-1253(21)00018-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Impact of Job Conditions on Health-Related Quality of Life among Working Japanese Older Adults: A Five-Year Longitudinal Study Using J-MICC Okazaki Study Data (2021)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Taiji、Wakabayashi Ryozo、Nishiyama Takeshi、Otani Takahiro、Nakagawa-Senda Hiroko、Watanabe Miki、Hosono Akihiro、Shibata Kiyoshi、Kamishima Hiroyuki、Nogimura Akane、Nagaya Kenji、Yamada Tamaki、Suzuki Sadao
  • 雑誌名: Archives of Gerontology and Geriatrics 巻: 95 ページ: 104385-104385
  • DOI: 10.1016/j.archger.2021.104385
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Underlying Cardiometabolic Diseases on the Association Between Sedentary Time and All-Cause Mortality in a Large Japanese Population: A Cohort Analysis Based on the J-MICC Study. (2021)
  • 著者名/発表者名: Koyama T, Ozaki E, Kuriyama N, Tomida S, Yoshida T, Uehara R, Tanaka K, Hara M, Hishida A, Okada R, Kubo Y, Oze I, Koyanagi YN, Mikami H, Nakamura Y, Shimoshikiryo I, Takezaki T, Suzuki S, Otani T, Kuriki K, Takashima N, Kadota A, Arisawa K, Katsuura-Kamano S, Ikezaki H, Murata M, Takeuchi K, Wakai K
  • 雑誌名: J Am Heart Assoc. 巻: 10(13) 号: 13
  • DOI: 10.1161/jaha.120.018293
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of polymorphic cytochrome P450 2A6 genotypes on chemoprevention against colorectal tumors in single Japanese cohort using daily low-dose aspirin: insights into future personalized treatments (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Hiroshi、Shimizu Makiko、Otani Takahiro、Mizugaki Ami、Mure Kanae、Suzuki Sadao、Ishikawa Hideki
  • 雑誌名: Journal of Pharmaceutical Health Care and Sciences 巻: 7 号: 1 ページ: 26-26
  • DOI: 10.1186/s40780-021-00209-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association of skipping breakfast and short sleep duration with the prevalence of metabolic syndrome in the general Japanese population: Baseline data from the Japan Multi-Institutional Collaborative cohort study (2021)
  • 著者名/発表者名: Katsuura-Kamano, S., Arisawa, K., Uemura, H., ...Takeuchi, K., Wakai, K.
  • 雑誌名: Preventive Medicine Reports 巻: 24 ページ: 101613-101613
  • DOI: 10.1016/j.pmedr.2021.101613
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] がん罹患及び死亡と地理的剥奪指標との関連の臓器別・都市度別評価 (2024)
  • 著者名/発表者名: 伊藤秀美, 小柳友理子, 川浦正規, 尾瀬功, 谷山祐香里, 大谷隆浩, 中谷友樹, 高橋邦彦, 山口類, 松尾恵太郎
  • 学会等名: 第34回日本疫学会学術総会
• [学会発表] Urbanicity affects the associations between socioeconomic status and cancer incidence and mortality (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuriko N Koyanagi, Keitaro Matsuo, Masanori Kawaura, Yukari Taniyama, Isao Oze, Tomoki Nakaya, Takahiro Otani, Kunihiko Takahashi, Rui Yamaguchi, Hidemi Ito
  • 学会等名: ENCR IACR Scientific Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 化学物質流出・拡散を想定した迅速対応統合プラットフォームの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大谷隆浩、高橋邦彦、菱田朝陽、若井建志、浅見真理
  • 学会等名: 第81回日本公衆衛生学会総会
• [学会発表] 疾病の時間集積性を解析するためのRパッケージの開発と評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大谷隆浩, 高橋邦彦
  • 学会等名: 第32回日本疫学会学術総会
• [備考] rflexscan
  • URL: https://tkhrotn.github.io/rflexscan/
• [備考] rflexscan: The Flexible Spatial Scan Statistic
  • URL: https://cran.r-project.org/web/packages/rflexscan/index.html