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2012 年度 実績報告書

医学研究における関数化データに基づく統計モデルの構築と適用

研究課題

研究課題/領域番号 22700298
研究機関久留米大学

研究代表者

荒木 由布子  久留米大学, バイオ統計センター, 助教 (80403913)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード関数データ解析 / 情報量基準 / 高次元医学データ / 基底展開法
研究概要

測定技術の近年の急速な進化に伴い複雑多様化する医学・生物学データから、医学研究の発展に役立つ知見を有効に抽出するための統計学的手法の開発と実装を行った。特に、各個体の観測数が多く高次元となるデータを解析するための統計学的モデリングには、関数データ解析のアプローチを用いた。
高次元データの平滑化を行う際に必要となる基底展開法では、正則化法に基づき最適な基底展開モデルを選択するが、情報量規準に基づくモデル選択が有効であることがわかっている(Konishi and Kitagawa 2008, Araki et al. 2009)。 一方で、この選択の際には数多くの全てのモデル候補に対して規準値を計算する必要があるため計算の負荷が大きく、また候補の中に真が含まれている保証はなかった。 そこで、最適化問題の解法を工夫することで情報量規準により効率的にモデル選択を実行する方法を提案し、提案した手法は個体差の調整を行いながら、実際の胃がんデータへ適用しその有用性を示した(Araki and Hattori 2013)。
また、医学データの中でも特に高次元であるのが脳MRIデータである。各個体の脳全体を掌握するためのデータは約100万次元となり、通常の統計手法では解析が不可能であった。本研究では、高次元データに基づく判別モデルを関数データ解析手法を元に構築した。提案手法により、高次元データの次元縮小に加え、観測誤差を取り除くことができた。また、医学データの解析に重要である個体差(年齢、体重、病歴など)の調整を、説明変数に共変量を取り込むことができる判別モデルを構築することで可能とした。このモデルの適用により3次元脳画像データからアルツハイマー病を早期発見し、さらに早期発見に関連の深い脳部位を特定することが可能となった(Araki et al. 2013)。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Regularized logistic discrimination with basis expansions for the early detection of Alzheimer’s disease based on three-dimensional MRI data2013

    • 著者名/発表者名
      Araki,Y.
    • 雑誌名

      Advances in Data Analysis and Classification

      巻: 7 ページ: 109-119

    • DOI

      10.1007/s11634-013-0127-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient regularization parameter selection via information criteria2013

    • 著者名/発表者名
      Araki,Y.
    • 雑誌名

      Communications in Statistics - Simulation and Computation-

      巻: 42 ページ: 280-293

    • DOI

      10.1080/03610918.2011.639969

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高次元脳画像解析のための二段階正則化関数判別モデル2012

    • 著者名/発表者名
      荒木由布子
    • 雑誌名

      応用統計学会2012年度年会講演予稿集

      巻: なし ページ: 33-38

  • [学会発表] 二段階正則化に基づく生存時間解析法と脳画像データへの適用2012

    • 著者名/発表者名
      荒木由布子
    • 学会等名
      2012年度統計関連学会連合大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2012-09-11
  • [学会発表] Two-Way Regularized Functional Classification for High Dimensional Brain MRI Data

    • 著者名/発表者名
      Araki, Y.
    • 学会等名
      26th International Biometric Conference
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center
  • [学会発表] 正則化関数データモデリングとその適用

    • 著者名/発表者名
      荒木由布子
    • 学会等名
      第7回Biostatistics Network
    • 発表場所
      統計数理研究所
    • 招待講演
  • [学会発表] 高次元脳画像解析のための二段階正則化関数判別モデル

    • 著者名/発表者名
      荒木由布子
    • 学会等名
      応用統計学会2012年度年会
    • 発表場所
      統計数理研究所
  • [備考] 久留米大学バイオ統計センター WEBSITE

    • URL

      http://www.med.kurume-u.ac.jp/med/biostat/staff/araki/index.html

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公開日: 2014-07-24  

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