時系列データベースを活用した生活習慣病予測モデルの構築および検証

• 研究課題/領域番号: 22K11891
• 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59040:栄養学および健康科学関連
• 研究機関: 藤田医科大学
• 研究代表者: 齋藤 邦明 藤田医科大学, 保健学研究科, 教授 (80262765)
• 研究分担者: 山本 康子 藤田医科大学, 保健学研究科, 准教授 (00331869) ; 寺本 篤司 名城大学, 情報工学部, 教授 (00513780) ; 藤垣 英嗣 藤田医科大学, 保健学研究科, 准教授 (00612631)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022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: 先制医療 / 生活習慣病 / 機械学習 / 暦年的データベース / 生活習慣病予測モデル / 時系列データベース

研究開始時の研究の概要

時系列データを用いて機械学習による生活習慣病予測モデルの構築と検証を行い、生活習慣病発症予測を目指す。機械学習モデルにてハイリスクと特定された群において、低侵襲性医療器セルフモニタリング（科学的データに基づいたリスク値の見える化）およびモデルによる個人に最適な改善法の提案が行動変容に与える影響について検討を行う。本研究により生活習慣病発症リスクモデルが確立され、また低侵襲性医療器セルフモニタリングや健康指導による改善効果が明らかとなれば、個々人の健康状態の可視化が可能となり、先制医療の実現を可能とする次世代ヘルスケア基盤の確立につながる。

研究実績の概要

がん、循環器疾患、糖尿病、慢性閉塞性肺疾患などの生活習慣病は、医療費の約3割、死亡者数の約6割を占めており、少子高齢化の進む我が国において、その予防に向けた取り組みは、大変重要である。生活習慣病における共通した課題として、”健康習慣の改善にむけた取り組みが継続されない”という点が、統計的にも示されている。
上記課題を改善するために自己の健康状態のリスクの可視化、セルフモニタリングおよび地域医療を中心とした介入が、健康習慣の改善に与える影響を明らかにする。本研究は、時系列データベースを用いて、機械学習により生活習慣病特異的振る舞いモデルの作成を行い、生活習慣病予測モデルを確立する事を目指す。
本年度は、生活習慣病の中でも最も頻度の高い高血圧症を対象として解析を行った。これまでに構築した暦年的に採取された検診データおよび各種問診データ（食習慣、ストレス、抑うつ、運動量、痛み）を含むデータベースから、健常群および疾患予備群の抽出を行った。抽出した症例データを用いて、機械学習を行う事で、高血圧予備群の予測モデルを構築した。高血圧の発症４年前から76.6％の予備群の予測が可能であった。また食習慣の改善の有無と血圧の変動を検討したところ、食習慣の改善は、血圧の上昇率を抑える事が明らかとなった。

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

既に生活習慣病予備群の予測モデルを構築や検証を実施しており、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

これまでに構築した機械学習モデル（糖尿病予備群予測モデル、高血圧予備群予測モデル）の検証を行っていく予定である。予備群に特定された集団のクラスタリング解析を行い、予備群のサブタイプ分類を行うことで、予備群の中でも疾患発症に最も寄与している因子の解析を行う。また、個々の生活習慣の改善項目を検討する事で、予備群の中でもどのような改善方法が個人に適しているかを検証していく予定である。生活習慣の改善項目と改善率を比較検討する事で、個人ごとに最も有効な改善方法の提案を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Cohort profile: rationale and design of the Resource Center for Health Science (RECHS) project ? a study of health hazards and medical cost burden among the Japanese population (2024)
  • 著者名/発表者名: Morishita Tetsuji、Takemura Masao、Hayashi Makoto、Saito Kuniaki、Yamamoto Yasuko、Tsurumi Hisashi、Matsunami Hidetoshi
  • 雑誌名: BMJ Open 巻: 14 号: 2 ページ: e077720-e077720
  • DOI: 10.1136/bmjopen-2023-077720
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Establishment of Model Mice to Evaluate Low Niacin Nutritional Status (2023)
  • 著者名/発表者名: MIZUTANI Amane、SATO Miu、FUJIGAKI Hidetsugu、YAMAMOTO Yasuko、SAITO Kuniaki、HATAYAMA Sho、FUKUWATARI Tsutomu
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｖｉｔａｍｉｎｏｌｏｇｙ 巻: 69 号: 5 ページ: 305-313
  • DOI: 10.3177/jnsv.69.305
  • ISSN: 0301-4800, 1881-7742
  • 年月日: 2023-10-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dataset dependency of low-density lipoprotein-cholesterol estimation by machine learning (2023)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ishida、Nagasawa Hiroki、Yamamoto Yasuko、Doi Hiroki、Saito Midori、Ishihara Yuya、Fujita Takashi、Ishida Mariko、Kato Yohei、Kikuchi Ryosuke、Matsunami Hidetoshi、Takemura Masao、Ito Hiroyasu、Saito Kuniaki
  • 雑誌名: Annals of Clinical Biochemistry: International Journal of Laboratory Medicine 巻: 60 号: 6 ページ: 396-405
  • DOI: 10.1177/00045632231180408
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Trajectory of the COVID-19 Vaccine Antibody Titers Over Time and the Association of Mycophenolate Mofetil in Solid Organ Transplant Recipients. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakai A, Morishita T, Suzumura K, Hanatate F, Yoshikawa T, Sasaki N, Lee S, Fujita K, Hara T, Araki H, Tagami A, Murayama M, Yamada R, Iwata A, Sobajima T,Kasahara Y, Matsuzawa Y, Takemura M, Yamamoto Y, Fujigaki H, Saito K, Tsurumi H, Matsunami H.
  • 雑誌名: Transplant Proc. 巻: 54(10) 号: 10 ページ: 2638-2645
  • DOI: 10.1016/j.transproceed.2022.10.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] CD19-positive lymphocyte count is critical for acquisition of anti-SARS-CoV-2 IgG after vaccination in B-cell lymphoma (2022)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Akinao、Fujigaki Hidetsugu、Iriyama Chisako、Goto Naoe、Yamamoto Hideyuki、Mihara Keichiro、Inaguma Yoko、Miura Yasuo、Furukawa Katsuya、Yamamoto Yukiya、Akatsuka Yoshiki、Kasahara Senji、Miyao Kotaro、Kajiya Ryoko、Okamoto Masataka、Saito Kuniaki、Tomita Akihiro
  • 雑誌名: Blood Advances 巻: 6 号: 11 ページ: 3230-3233
  • DOI: 10.1182/bloodadvances.2021006302
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Validation of the Martin method to estimate low-density lipoprotein cholesterol concentrations in Japanese populations and a modified method for laboratory information system application. (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishida H, Yamamoto Y, Saito M, Ishihara Y, Fujita T, Ishida M, Kato Y, Nohisa Y, Matsunami H, Takemura M, Hata T, Ito H, Saito K.
  • 雑誌名: Ann Clin Biochem. 巻: 59(5) 号: 5 ページ: 316-323
  • DOI: 10.1177/00045632221098870
  • 査読あり
• [学会発表] 暦年的なデータベースを用いた機械学習による高血圧予備群の予測 (2023)
  • 著者名/発表者名: 水谷宗慈、山本康子、竹村正男、藤垣英嗣、齋藤邦明
  • 学会等名: 第63回日本臨床化学会年次学術集会
• [学会発表] ADVIA Centaur XPTによるIL-6測定の基礎的検討と臨床的意義 関節リウマチ患者を対象に検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石田 秀和, 竹村 正男, 佐藤 正夫, 山本 康子, 藤垣 英嗣, 佐々木 智裕, 森本 剛史, 酒井 昭嘉, 伊藤 弘康, 斉藤 邦明
  • 学会等名: 医療検査と自動化
• [学会発表] 生化学自動分析装置JCA-BM9130を用いた新型コロナウイルス抗体検査試薬「SARS-CoV-2 UTAB FS」の有用性の検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤垣 英嗣, 竹村 正男, 齊藤 翠, 藤田 孝, 山本 康子, 齋藤 邦明
  • 学会等名: 医学と薬学