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脳卒中疾病負荷軽減のためのデータ駆動型最適化医療の構築

研究課題

研究課題/領域番号 23K21506
補助金の研究課題番号 21H03165 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分58010:医療管理学および医療系社会学関連
研究機関九州大学

研究代表者

鴨打 正浩  九州大学, 医学研究院, 教授 (80346783)

研究分担者 福田 治久  九州大学, 医学研究院, 准教授 (30572119)
松尾 龍  九州大学, 医学研究院, 教授 (60744589)
北園 孝成  九州大学, 医学研究院, 教授 (70284487)
松本 晃太郎  九州大学, 医学研究院, 助教 (60932217)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
2024年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード脳卒中 / 診療行為 / 費用対効果 / 機械学習 / 機能予後 / ADL / QOL / 予後 / データ駆動型予測
研究開始時の研究の概要

大規模脳卒中患者登録データに対して、正則化線形回帰や決定木アンサンブル学習などの機械学習手法を用いて、網羅的な変数による機能予後、生命予後の予測モデルを開発する。交差検証、時間的検証、外部検証により、予測モデルの妥当性を検証する。リスク調整を行った上で、標準偏回帰係数や変数重要度から短期及び長期機能予後、生命予後、ADL×生存年等のアウトカムの予測確率に対して大きな影響を及ぼす診療行為を抽出する。シミュレーションを行い、各診療行為の変数の実測値と仮想値における推定予後確率の変化を検討する。診療点数あたりの効果に変換し費用対効果を推定する。

研究実績の概要

脳卒中患者において予後に関連する因子を同定し、それらが短期及び長期予後に及ぼす影響について検討を行った。
急性期脳梗塞患者を対象に、内臓脂肪と体重が短期機能予後に及ぼす影響を検討する目的で、入院時に腹位、体重、身長を測定した。腹囲が小さい患者、あるいはBody Mass Indexが低い患者では機能予後が不良であった。一方、腹囲、BMIと機能予後不良リスクの間には非線形的な関係があり、腹位、BMIともに大きくなるとリスク低減効果は減弱した。
脳梗塞発症後の体温を急性期から亜急性期にかけて測定し、その後の神経症状の経過や短期機能予後に及ぼす影響を検討した。急性期の体温が上昇すればするほど神経学的な改善は見られなくなり、機能予後不良リスク上昇と有意な関連が見られた。神経学的重症度、C反応性タンパク値、急性期感染症などの因子を調整してもこれらの関連性は見られており、脳梗塞患者において高体温は独立した回復阻害因子となっている可能性が示唆された。
脳梗塞発症時の尿酸値と短期機能予後の関連を見てみると、尿酸値低値は機能予後不良リスクの上昇と関連していた。この関連性は様々な交絡因子を調整してもなお存在しており、年齢、性、脳梗塞病型、神経学的重症度、慢性腎臓病の有無に関わらず同様な関連性は認められた。
長期の脳卒中再発、生命予後に関連する因子として、慢性腎臓病(chronic kidney disease:CKD)に注目して検討を行った。脳梗塞患者を対象に、発症時にeGFR、尿タンパクを測定し、平均4.3年間追跡調査を行った。Cox比例ハザードモデルを用いて、長期の脳卒中再発、生命予後との関連性について検討すると、CKD、eGFR、尿タンパクはいずれも、脳卒中再発リスク、死亡リスクの上昇と関連していた。ただし、尿タンパクとの関連は年齢、脳梗塞病型により異質性が見られ、eGFRと尿タンパクは病因論的に異なる意義を有している可能性が示唆された。

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

脳卒中患者の登録は終了し、引き続き高い追跡率で予後調査を継続している。診療行為に関してはDPCデータより情報の収集が終了した。現在は機械学習モデルを作成し、予測モデルの精度を確認している。内部検証、時間的検証、外部検証による妥当性について検討している。

今後の研究の推進方策

年齢、性、脳卒中重症度(NIHSS)、発症前生活機能(mRS)、脳卒中病型、脳卒中危険因子(高血圧、糖尿病、脂質異常症、心房細動、喫煙、飲酒)、併存症等のリスク調整を行った上で、脳卒中に対する診療行為(再灌流療法:経静脈的血栓溶解療法、経皮的血栓回収術、入院病床:脳卒中ケアユニット、ハイケアユニット、特定集中治療室、栄養:鼻腔栄養、中心静脈栄養、栄養サポートチーム、リハビリテーション:脳血管疾患等リハビリテーション、摂食機能訓練、薬物療法:抗血小板薬、抗凝固薬、降圧薬、スタチン、経口血糖降下薬など)が機能予後、生命予後に及ぼす影響を、機械学習手法を用いて網羅的に探索する。
診療行為を説明因子に組み込み、短期の機能予後不良、死亡、長期の脳卒中再発、死亡について、スパース正則化線形回帰(LASSO、Ridge、Elastic Net)、決定木アンサンブルモデル(Random Forest、XGBoost)を用いて予測モデルを作成する。予測精度は識別能(discrimination)として、AUROC、AUPRC、感度、特異度、陽性的中率、陰性的中率を確認する。また較正(calibration)として、calibration plotを行い、予測確率と観測確率の関係性を確認する。内部検証として5分割交差検証および時代的検証を行い、外部検証として異なる施設間での予測精度を検証する。
スパース正則化線形回帰においては標準化偏回帰係数、決定木アンサンブルモデルにおいてはSHAP(SHapley Additive exPlanations)値を用いて、各診療行為の重要度を推定する。重要度が上位の変数から、実測値、最低値、最高値へと仮想値に変化させて、アウトカムの予測確率の変化をシミュレーションする。また、それら診療行為の変化率と診療報酬点数から費用と効果のバランスを比較、検討する。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 4件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Association between abdominal adiposity and clinical outcomes in patients with acute ischemic stroke2024

    • 著者名/発表者名
      Wakisaka Kayo、Matsuo Ryu、Irie Fumi、Wakisaka Yoshinobu、Ago Tetsuro、Kamouchi Masahiro、Kitazono Takanari、on behalf of the Fukuoka Stroke Registry Investigators
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 19 号: 1 ページ: e0296833-e0296833

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0296833

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Body temperature in the acute phase and clinical outcomes after acute ischemic stroke2024

    • 著者名/発表者名
      Mezuki Satomi、Matsuo Ryu、Irie Fumi、Shono Yuji、Kuwashiro Takahiro、Sugimori Hiroshi、Wakisaka Yoshinobu、Ago Tetsuro、Kamouchi Masahiro、Kitazono Takanari、on behalf of the Fukuoka Stroke Registry Investigators
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 19 号: 1 ページ: e0296639-e0296639

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0296639

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Association between decreases in serum uric acid levels and unfavorable outcomes after ischemic stroke: A multicenter hospital-based observational study2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Kuniyuki、Ueki Kana、Matsuo Ryu、Kiyohara Takuya、Irie Fumi、Wakisaka Yoshinobu、Ago Tetsuro、Kamouchi Masahiro、Kitazono Takanari、on behalf of the Fukuoka Stroke Registry Investigators
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 18 号: 6 ページ: e0287721-e0287721

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0287721

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-linear association between body weight and functional outcome after acute ischemic stroke2023

    • 著者名/発表者名
      Wakisaka Kayo、Matsuo Ryu、Matsumoto Koutarou、Nohara Yasunobu、Irie Fumi、Wakisaka Yoshinobu、Ago Tetsuro、Nakashima Naoki、Kamouchi Masahiro、Kitazono Takanari
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 8697-8697

    • DOI

      10.1038/s41598-023-35894-y

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Decreased Estimated Glomerular Filtration Rate and Proteinuria and Long-Term Outcomes After Ischemic Stroke: A Longitudinal Observational Cohort Study2023

    • 著者名/発表者名
      Ueki Kana、Matsuo Ryu、Kuwashiro Takahiro、Irie Fumi、Wakisaka Yoshinobu、Ago Tetsuro、Kamouchi Masahiro、Kitazono Takanari、on behalf of the Investigators for Fukuoka Stroke Registry
    • 雑誌名

      Stroke

      巻: Online ahead of print 号: 5 ページ: 1268-1277

    • DOI

      10.1161/strokeaha.122.040958

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sex Differences in Long-Term Functional Decline after Ischemic Stroke: A Longitudinal Observational Study from the Fukuoka Stroke Registry.2023

    • 著者名/発表者名
      Irie F, Matsuo R, Nakamura K, Wakisaka Y, Ago T, Kitazono T, Kamouchi M; Fukuoka Stroke Registry Investigators.
    • 雑誌名

      Cerebrovasc Dis

      巻: - 号: 4 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1159/000526940

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Modification of the effects of age on clinical outcomes through management of lifestyle-related factors in patients with acute ischemic stroke.2023

    • 著者名/発表者名
      Ohya Y, Matsuo R, Sato N, Irie F, Wakisaka Y, Ago T, Kamouchi M, Kitazono T; Investigators for Fukuoka Stroke Registry.
    • 雑誌名

      J Neurol Sci

      巻: 446 ページ: 120589-120589

    • DOI

      10.1016/j.jns.2023.120589

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Causes of ischemic stroke in young adults versus non-young adults: A multicenter hospital-based observational study.2022

    • 著者名/発表者名
      Ohya Y, Matsuo R, Sato N, Irie F, Nakamura K, Wakisaka Y, Ago T, Kamouchi M, Kitazono T; Investigators for Fukuoka Stroke Registry.
    • 雑誌名

      PLoS One.

      巻: 17 号: 7 ページ: e0268481-e0268481

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0268481

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stroke genetics informs drug discovery and risk prediction across ancestries2022

    • 著者名/発表者名
      Mishra Aniket、Malik Rainer、Hachiya Tsuyoshi、Jurgenson Tuuli、Namba Shinichi、Posner Daniel C.、Kamanu Frederick K.、Koido Masaru、et al.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 611 号: 7934 ページ: 115-123

    • DOI

      10.1038/s41586-022-05165-3

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Day-by-Day Blood Pressure Variability in the Subacute Stage of Ischemic Stroke and Long-Term Recurrence2022

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Kenji et al.
    • 雑誌名

      Stroke

      巻: 53 号: 1 ページ: 70-78

    • DOI

      10.1161/strokeaha.120.033751

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pre-Stroke Cholinesterase Inhibitor Treatment Is Beneficially Associated with Functional Outcome in Patients with Acute Ischemic Stroke and Pre-Stroke Dementia: The Fukuoka Stroke Registry2021

    • 著者名/発表者名
      Wakisaka Yoshinobu、Matsuo Ryu、Nakamura Kuniyuki、Ago Tetsuro、Kamouchi Masahiro、Kitazono Takanari、on behalf of the Fukuoka Stroke Registry Investigators
    • 雑誌名

      Cerebrovascular Diseases

      巻: online 号: 4 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1159/000514368

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] β-Cell Function and Clinical Outcome in Nondiabetic Patients With Acute Ischemic Stroke2021

    • 著者名/発表者名
      Kiyohara Takuya et al.
    • 雑誌名

      Stroke

      巻: 52 号: 8 ページ: 2621-2628

    • DOI

      10.1161/strokeaha.120.031392

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sex Differences in the Risk of 30-Day Death After Acute Ischemic Stroke2021

    • 著者名/発表者名
      Irie Fumi et al.
    • 雑誌名

      Neurology: Clinical Practice

      巻: 11 号: 6

    • DOI

      10.1212/cpj.0000000000001087

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 心房細動を有する腎機能障害合併脳梗塞患者における抗凝固療法の有効性に関する検討-Fukuoka Stroke Registry (FSR)2024

    • 著者名/発表者名
      緒方利安、佐原範之、松尾龍、吾郷哲朗、脇坂義信、鴨打正浩、北園孝成
    • 学会等名
      第49回日本脳卒中学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 脳内出血患者における臨床転帰不良のリスク予測モデル開発: Fukuoka Stroke Registry2024

    • 著者名/発表者名
      清原卓也、中村晋之、秦淳、松尾龍、脇坂義信、吾郷哲朗、鴨打正浩、北園孝成
    • 学会等名
      第49回日本脳卒中学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 既存分類を用いたFukuoka Stroke Registryにおける病型頻度2024

    • 著者名/発表者名
      吾郷哲朗、松尾龍、佐藤倫子、喜友名扶弥、脇坂義信、鴨打正浩、北園孝成
    • 学会等名
      第49回日本脳卒中学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] がん合併急性期虚血性脳卒中の機能予後:Fukuoka Stroke Registry2024

    • 著者名/発表者名
      佐藤倫子、松尾龍、喜友名扶美、脇坂佳世、植木香奈、大屋祐一郎、中村晋之、吉村壮平、秦淳、脇坂義信、吾郷哲朗、鴨打正浩、北園孝成
    • 学会等名
      第49回日本脳卒中学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Fukuoka Stroke Registry.2023

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Ago, Ryu Matsuo, Yoshinobu Wakisaka, Masahiro Kamouchi, Takanari Kitazono
    • 学会等名
      11th Japan-Korea Joint Stroke Conference (ICSU) 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 地域疾患コホート「福岡脳卒中データベース研究」の新展開2023

    • 著者名/発表者名
      松尾龍、脇坂義信、吾郷哲朗、鴨打正浩、北園孝成
    • 学会等名
      第66回日本脳循環代謝学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 高齢糖尿病患者での脳梗塞発症前血糖コントロール状況と脳梗塞後短期機能転帰の関連2023

    • 著者名/発表者名
      脇坂義信、松尾龍、清原卓也、中村晋之、吾郷哲朗、鴨打正浩、北園孝成
    • 学会等名
      第66回日本脳循環代謝学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 慢性腎臓病の重症度分類と急性期虚血性脳卒中後の長期臨床転帰: Fukuoka Stroke Registry2023

    • 著者名/発表者名
      植木香奈、松尾龍、桑城貴弘、中村晋之、脇坂義信、吾郷哲朗、鴨打正浩、北園孝成
    • 学会等名
      第66回日本脳循環代謝学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] RNF213 p.R4810K多型と頭頸部主幹動脈病変の関連: Fukuoka Stroke Registry2023

    • 著者名/発表者名
      高島正光、清原卓也、吉野文隆、日髙壮意、中村晋之、松尾龍、脇坂義信、吾郷哲朗、鴨打正浩、北園孝成
    • 学会等名
      第66回日本脳循環代謝学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 心房細動を有する腎機能障害患者の脳梗塞再発予防に対する抗凝固療法の検討 -FSR研究-2023

    • 著者名/発表者名
      佐原範之、緒方利安、山中圭、岡田卓也、北山次郎、松尾龍、脇坂義信、吾郷哲朗、鴨打正浩、北園孝成
    • 学会等名
      第64回日本神経学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 福岡脳卒中データベース研究2023

    • 著者名/発表者名
      松尾 龍, 脇坂義信, 吾郷哲朗, 鴨打正浩, 北園孝成
    • 学会等名
      第48回日本脳卒中学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳梗塞における糖代謝異常の病態と管理2023

    • 著者名/発表者名
      中村晋之,吾郷哲朗,清原卓也,松尾 龍,脇坂義信,鴨打正浩,北園孝成
    • 学会等名
      第48回日本脳卒中学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 脳出血患者におけるインスリン抵抗性と短期臨床転帰. Fukuoka Stroke Registry2023

    • 著者名/発表者名
      清原卓也, 松尾龍, 中村晋之, 脇坂義信,吾郷哲朗, 鴨打正浩, 北園孝成
    • 学会等名
      第48回日本脳卒中学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Decrease in serum uric acid levels is associated with unfavorable outcomes after ischemic stroke. Fukuoka Stroke Registry2022

    • 著者名/発表者名
      Nakamura K, Ueki K, Matsuo R, Kiyohara T, Irie F, Wakisaka Y, Ago T, Kamouchi M, Kitazono T, on behalf of the Fukuoka Stroke Registry Investigators
    • 学会等名
      The 10th KOREA-JAPAN joint stroke conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 急性期脳内出血後の急性期腎障害と脈圧の関連:Fukuoka Stroke Registry2022

    • 著者名/発表者名
      大屋祐一郎,松尾龍,植木香奈,脇坂佳世,清原卓也,中村晋之,脇坂義信,吾郷哲朗,鴨打正浩,北園孝成
    • 学会等名
      第65回日本脳循環代謝学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 研究利活用のための脳卒中ゲノム研究の情報化2021

    • 著者名/発表者名
      1.三輪佳織, 高橋 篤, 鎌谷洋一郎, 松尾 龍, 吉村壮平, 冨田 努, 鴨打正浩, 北園 孝成, 片岡大治, 豊田一則, 猪原匡史, 古賀政利
    • 学会等名
      第47回日本脳卒中学会学術総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 頭蓋内狭窄病変を伴うアテローム血栓性脳梗塞患者の狭窄度と転帰との関連:Fukuoka Stroke Registry2021

    • 著者名/発表者名
      2.木附信二, 佐藤倫子, 新田朋彦, 古賀統之, 金沢 信, 田中 淳, 松木孝之, 松下知永, 松尾 龍, 福嶌由尚, 脇坂義信, 吾郷哲朗, 福田賢治, 鴨打正浩, 北園孝成
    • 学会等名
      第47回日本脳卒中学会学術総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 心房細動を有する虚血性脳血管障害における発症前抗凝固薬と重症度との関連- Fukuoka Stroke Registry2021

    • 著者名/発表者名
      3.橋本 剛, 桑城貴弘, 中村晋之, 松尾 龍, 田川直樹, 溝口忠孝, 森 興太, 杉森 宏, 矢坂正弘, 脇坂義信, 吾郷哲朗, 鴨打正浩, 岡田 靖, 北園孝成.心房細動を有する虚血性脳血管障害における発症前抗凝固薬と重症度との関連- Fukuoka Stroke Registry
    • 学会等名
      第47回日本脳卒中学会学術総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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