左室駆出率が保持された心不全に対する個別化医療を目指した多分野融合研究

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03670
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 安斉 俊久 北海道大学, 医学研究院, 教授 (60232089)
• 研究分担者: 永井 利幸 北海道大学, 医学研究院, 准教授 (00528218) ; 小川 貴弘 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (20524028) ; 横田 勲 北海道大学, 医学研究院, 准教授 (20761414) ; 清水 厚志 岩手医科大学, 医歯薬総合研究所, 教授 (30327655) ; 平田 健司 北海道大学, 医学研究院, 准教授 (30431365) ; 小柴 生造 東北大学, 未来型医療創成センター, 教授 (70332301) ; 櫻井 美佳 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 准教授 (80508359)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 個別化医療 / 収縮能が保持された心不全 / ディープフェノタイピング / バイオマーカー / オミックス

研究実績の概要

HFpEF計500症例を目標に北海道大学病院を含む全国25施設からElectronic Data Captureシステムを用いて詳細な臨床情報を含めて登録し、各種解析を並行して実施した。
今年度は昨年度までに登録されたHFpEF802例を対象にバイオマーカー、アレイ、メタボローム解析を計画通り完了した。しかしながら、当初計画していたネットワーク関連解析に関しては、現在進行中であり、オミックス情報を含めたHFpEF患者の新規クラスター構築を研究期間内に完了することは出来なかった。
本データベースから最終年度に得られた成果として、心不全患者の臨床背景80項目を潜在クラスター解析で検討したところ、HFpEF患者が臨床的特徴から以下の3クラスターに分類できることが明らかとなった。クラスター①：心房細動を有するが左房サイズが小さい、クラスター②：高血圧や心肥大を有する高齢女性（いわゆる古典的HFpEF）、クラスター③：高齢かつ心房細動を有する。 さらに、クラスター②に分類されるHFpEF患者はβ遮断薬の投与により有害事象（死亡あるいは心不全増悪による入院）の頻度が有意に高いことが明らかとなった（論文投稿中）。今後はオミックスデータの統合解析により、本クラスターの病態を明らかにするとともに、β遮断薬の投与に関する個別化基盤を構築する予定である。
また、歩行動画の人工知能解析に関しては、撮影した歩行動画から機械学習を用いて客観的にフレイルスコアを算出することに成功した。加えてフレイル算出に寄与した歩行関連パラメータをSHapley Additive exPlanation（SHAP）により同定し、それぞれのパラメータの寄与度に関して表示できるようにした。その後スマートフォンアプリケーションを開発し、アプリケーションを搭載したスマートフォンを用いて歩行動画の撮影からフレイルスコアの算出まで一連の過程をスマートフォン内で施行することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Machine learning-based gait analysis to predict clinical frailty scale in elderly patients with heart failure (2023)
  • 著者名/発表者名: Mizuguchi Yoshifumi、Nakao Motoki、Nagai Toshiyuki、Takahashi Yuki、Abe Takahiro、Kakinoki Shigeo、Imagawa Shogo、Matsutani Kenichi、Saito Takahiko、Takahashi Masashige、Kato Yoshiya、Komoriyama Hirokazu、Hagiwara Hikaru、Hirata Kenji、Ogawa Takahiro、Shimizu Takuto、Otsu Manabu、Chiyo Kunihiro、Anzai Toshihisa
  • 雑誌名: European Heart Journal - Digital Health 巻: 5 ページ: 152-162
  • DOI: 10.1093/ehjdh/ztad082
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exercise Capacity and Clinical Outcomes in Chronic Heart Failure Patients with Mild Tricuspid Regurgitation (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Kosuke、Ishizaka Suguru、Omote Kazunori、Yasui Yutaro、Mizuguchi Yoshifumi、Takenaka Sakae、Shimono Yui、Motoi Ko、Aoyagi Hiroyuki、Tamaki Yoji、Kazui Sho、Takahashi Yuki、Saiin Kohei、Naito Seiichiro、Tada Atsushi、Kobayashi Yuta、Sato Takuma、Kamiya Kiwamu、Nagai Toshiyuki、Anzai Toshihisa
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 12 ページ: 7459～7459
  • DOI: 10.3390/jcm12237459
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of Cardiac Power Output on Exercise Capacity and Clinical Outcome in Patients With Chronic Heart Failure (2023)
  • 著者名/発表者名: Shimono Yui、Ishizaka Suguru、Omote Kazunori、Nakamura Kosuke、Yasui Yutaro、Mizuguchi Yoshifumi、Takenaka Sakae、Aoyagi Hiroyuki、Tamaki Yoji、Sato Takuma、Kamiya Kiwamu、Nagai Toshiyuki、Anzai Toshihisa
  • 雑誌名: The American Journal of Cardiology 巻: 206 ページ: 4～11
  • DOI: 10.1016/j.amjcard.2023.08.069
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prognostic Value of Liver Fibrotic Markers in Patients With Heart Failure (2023)
  • 著者名/発表者名: Tada Atsushi、Nagai Toshiyuki、Kato Yoshiya、Kamiya Kiwamu、Kudo Kohsuke、Anzai Toshihisa
  • 雑誌名: The American Journal of Cardiology 巻: 200 ページ: 115～123
  • DOI: 10.1016/j.amjcard.2023.05.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heart failure with preserved ejection fraction phenogroup classification using machine learning (2023)
  • 著者名/発表者名: Kyodo Atsushi、Kanaoka Koshiro、Keshi Ayaka、Nogi Maki、Nogi Kazutaka、Ishihara Satomi、Kamon Daisuke、Hashimoto Yukihiro、Nakada Yasuki、Ueda Tomoya、Seno Ayako、Nishida Taku、Onoue Kenji、Soeda Tsuneari、Kawakami Rika、Watanabe Makoto、Nagai Toshiyuki、Anzai Toshihisa、Saito Yoshihiko
  • 雑誌名: ESC Heart Failure 巻: 10 ページ: 2019～2030
  • DOI: 10.1002/ehf2.14368
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Trends in heart failure prevalence in Japan 2014-2019: a report from healthcare administration databases (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhang Ling、Ono Yasuhisa、Qiao Qing、Nagai Toshiyuki
  • 雑誌名: ESC Heart Failure 巻: 10 ページ: 1996～2009
  • DOI: 10.1002/ehf2.14321
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prognostic Significance of Peak Workload-to-Weight Ratio by Cardiopulmonary Exercise Testing in Chronic Heart Failure (2023)
  • 著者名/発表者名: Yasui Yutaro、Nakamura Kosuke、Omote Kazunori、Ishizaka Suguru、Takenaka Sakae、Mizuguchi Yoshifumi、Shimono Yui、Kazui Sho、Takahashi Yuki、Saiin Kohei、Naito Seiichiro、Tada Atsushi、Kobayashi Yuta、Sato Takuma、Kamiya Kiwamu、Nagai Toshiyuki、Anzai Toshihisa
  • 雑誌名: The American Journal of Cardiology 巻: 193 ページ: 37～43
  • DOI: 10.1016/j.amjcard.2023.01.052
  • 査読あり
• [学会発表] Development of an Automated Frailty Assessment Program for Elderly Patients with Heart Failure through Industry-academia-government Collaboration. (2024)
  • 著者名/発表者名: 永井利幸．
  • 学会等名: 第88回日本循環器学会学術集会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 心不全におけるフレイルと心臓リハビリテーションの意義． (2023)
  • 著者名/発表者名: 安斉俊久．
  • 学会等名: 第71回日本心臓病学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 心疾患患者における緩和ケア． (2023)
  • 著者名/発表者名: 安斉俊久．
  • 学会等名: 第１２０回日本内科学会総会・講演会
  • 招待講演