確率関係モデルによる医療臨床データの高度活用に関する研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23240043
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 麻生 英樹 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 上級主任研究員 (10344194)
• 研究分担者: 橋田 浩一 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (00357766) ; 赤穗 昭太郎 独立行政法人産業技術総合研究所, ヒューマンライフテクノロジー研究部門, 研究グループ長 (40356340) ; 神嶌 敏弘 独立行政法人産業技術総合研究所, ヒューマンライフテクノロジー研究部門, 主任研究員 (50356820) ; 城 真範 独立行政法人産業技術総合研究所, ヒューマンライフテクノロジー研究部門, 研究員 (90357244) ; 興梠 貴英 東京大学, 医学部附属病院, 臨床登録医 (40401046)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 医療・福祉 / 機械学習 / 統計数学 / 知識表現 / 循環器・高血圧 / 強化学習

研究概要

研究計画3年目（最終年度）である平成25年度には、１）医療オントロジーの整備・拡張と医学知の記述、２）確率モデルの構築と学習・推論アルゴリズムの探索、３）評価用課題への確率モデルの適用、４）成果のとりまとめとデータマイニングツールプロトタイプ構築、の4項目を実施した。それぞれの詳細は下記とおり。また、研究成果の普及と深化のために、医療臨床データへのMDP/POMDPの応用に関するワークショップを開催した。
１）医療オントロジーの整備・拡張と医学知の記述：昨年度に引き続き、心不全に関する処方薬剤の成分、分量、分類に関するオントロジーを整備した。
２）確率モデルの構築と学習・推論アルゴリズムの探索：整備した薬剤オントロジーを用いて、薬剤の最適な分類粒度に関する検討を行った。また、膨大な医療臨床データの中から医師にとって興味深い情報を含む部分を抽出するための手法を提案した。
３）評価用課題への確率モデルの適用：上記の二つの手法を心不全に関する治療データに適用して有効性を検証した。薬剤の最適分類手法に関しては、現在のデータ量と医師処方の予測の観点からは大分類での分類が適切という結果を得た。情報抽出手法に関しては、患者状態の変化のうち、医師にとって重要な意味を持つものを抽出できる可能性を確認した。
４）複雑な医療臨床データ（検査情報、投薬情報、手術や入退院などのイベント情報）をわかりやすく可視化する手法について検討し、データの可視化・抽出ツールを構築した。このツールによって分析したいデータを選択・抽出し、昨年度までに開発した強化学習等のツールで分析するという形の連携ができることを確認した。構築したツールは今後公開してゆく予定である。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25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] アクセスログ分析における接頭部分列からのプラン認識 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小島 諒介, 佐藤 泰介
  • 雑誌名: 人工知能学会論文誌 巻: 29巻 ページ: 301～310
  • DOI: 10.1527/tjsai,29,.301
  • 査読あり
• [雑誌論文] 強化学習と逆強化学習による医療臨床データの分析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 麻生英樹
  • 雑誌名: 計測と制御 巻: 52巻 ページ: 1028-1033
• [雑誌論文] The Independence of the Fairness-aware Classifiers (2013)
  • 著者名/発表者名: 神嶌敏弘、赤穂昭太郎、麻生英樹、佐久間淳
  • 雑誌名: Proceedings of the 4th IEEE International Workshop on Privacy Aware Data Mining ページ: 849-848
  • DOI: 10.1109/ICDMW.2013.133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling Medical Records of Diabetes using Markov Decision Processes (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideki Asoh, Masanori Shiro, Shotaro Akaho, Toshihiro Kamishima, Koiti Hasida, Eiji Aramaki, Takahide Kohro
  • 雑誌名: Proceedings of ICML2013 Workshop on Role of Machine Learning in Transforming Healthcare 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] 多層ニューラルネットワークによる深層表現の学習 (2013)
  • 著者名/発表者名: 麻生 英樹
  • 雑誌名: 人工知能学会誌 巻: 28巻 ページ: 649～659
• [雑誌論文] An Application of Inverse Reinforcement Learning to Medical Records of Diabetes Treatment (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideki Asoh, Masanori Shiro, Shotaro Akaho, Toshihiro Kamishima, Koiti Hasida, Eiji Aramaki, Takahide Kohro
  • 雑誌名: Proceedings of ECMLPKDD 2013 Workshop on Reinforcement Learning with Generalized Feedback 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infinite Probability Computation by Cyclic Explanation Graphs (2013)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Sato, Philipp Meyer
  • 雑誌名: Theory and Practice of Logic Programming 巻: FirstView Article ページ: -
  • DOI: 10.1017/S1471068413000562
  • 査読あり
• [学会発表] 強化学習による心疾患臨床データの分析
  • 著者名/発表者名: 城 真範, 神嶌 敏弘, 橋田 浩一, 赤穂 昭太郎, 麻生 英樹, 荒牧 英治, 興梠 貴英
  • 学会等名: 2013年度人工知能学会全国大会
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県）
• [学会発表] Modeling Medical Records of Diabetes using Markov Decision Processes
  • 著者名/発表者名: Hideki Asoh, Masanori Shiro, Shotaro Akaho, Toshihiro Kamishima, Koiti Hasida, Eiji Aramaki, Takahide Kohro
  • 学会等名: ICML2013 Workshop on Role of Machine Learning in Transforming Healthcare
  • 発表場所: Atlanta Marriot Marquies（アトランタ市、アメリカ合衆国）
• [学会発表] 経験と対話からの言語記号の創発－Bayesian Linguistics に向けて
  • 著者名/発表者名: 麻生 英樹
  • 学会等名: 第31回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] MDPと強化学習による医療臨床データの分析
  • 著者名/発表者名: 麻生 英樹
  • 学会等名: 計測自動制御学会特別企画シンポジウム「強化学習の夢と未来」
  • 発表場所: 青山学院大学（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] An Application of Inverse Reinforcement Learning to Medical Records of Diabetes Treatment
  • 著者名/発表者名: Hideki Asoh, Masanori Shiro, Shotaro Akaho, Toshihiro Kamishima, Koiti Hasida, Eiji Aramaki, Takahide Kohro
  • 学会等名: ECMLPKDD 2013 Workshop on Reinforcement Learning with Generalized Feedback
  • 発表場所: Congress Centre U Hajk（プラハ市、チェコ共和国）
• [学会発表] Analysis of the Drug Prescribing Patterns of Physicians in Patients with both Cardiac and Renal Failure
  • 著者名/発表者名: Mizuki Morita, Masanori Shiro, Shotaro Akaho, Hideki Asoh, Toshihiro Kamishima, Eiji Aramaki, Koiti Hasida, Takahide Kohro
  • 学会等名: 生命医薬情報学連合大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都）
• [学会発表] 心不全治療薬の予測精度比較による最適分類
  • 著者名/発表者名: 城 真範, 森田 瑞樹, 赤穂 昭太郎, 麻生 英樹, 神嶌 敏弘, 荒牧 英治, 橋田 浩一, 興梠 貴英
  • 学会等名: 第16回情報論的学習理論ワークショップ
  • 発表場所: 東京工業大学蔵前会館（東京都）
• [学会発表] 慢性心疾患における処方パターンを使った状態悪化の抽出
  • 著者名/発表者名: 森田 瑞樹, 城 真範, 赤穂 昭太郎, 麻生 英樹, 神嶌 敏弘, 荒牧 英治, 橋田 浩一, 興梠 貴英
  • 学会等名: 第16回情報論的学習理論ワークショップ
  • 発表場所: 東京工業大学蔵前会館（東京都）
• [学会発表] Deep Learning と内部表現の学習
  • 著者名/発表者名: 麻生 英樹
  • 学会等名: 計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
  • 発表場所: ピアザ淡海（滋賀県）
  • 招待講演
• [学会発表] The Independence of the Fairness-aware Classifiers
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Kamishima, Shotaro Akaho, Hideki Asoh, Jun Sakuma
  • 学会等名: The 4th IEEE International Workshop on Privacy Aspects of Data Mining
  • 発表場所: Sheraton Dallas Hotel（ダラス市、アメリカ合衆国）
• [学会発表] Analysing Clinical Data with Reinforcement Learning and Inverse Reinforcement Learning
  • 著者名/発表者名: Hideki Asoh
  • 学会等名: 医療臨床データへのMDP/POMDPの応用に関するワークショップ
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
• [学会発表] Catching Specific Treatment Patterns in Clinical Records with LASSO
  • 著者名/発表者名: Mizuki Morita
  • 学会等名: 医療臨床データへのMDP/POMDPの応用に関するワークショップ
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
• [学会発表] Pilot Studies for Clinical Simulation
  • 著者名/発表者名: Eiji Aramaki
  • 学会等名: 医療臨床データへのMDP/POMDPの応用に関するワークショップ
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
• [学会発表] Analysis of Medical Records by Generative Models
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Kojima, Taisuke Sato
  • 学会等名: 医療臨床データへのMDP/POMDPの応用に関するワークショップ
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
• [学会発表] Arresting Treatment Patterns for Individual Patients in Clinical Big Data: An Exploratory Procedure
  • 著者名/発表者名: Mizuki Morita, Masanori Shiro, Shotaro Akaho, Toshihiro Kamishima, Hideki Asoh, Eiji Aramaki, Koiti Hasida, Takahide Kohro
  • 学会等名: AAAI 2014 Spring Symposium: : Big data becomes personal: knowledge into meaning －For better health, wellness and well-being－
  • 発表場所: Stanford University（パロアルト市、アメリカ合衆国）
• [備考] 確率関係モデルによる医療臨床データの高度活用に関する研究
  • URL: http://staff.aist.go.jp/h.asoh/medical-data/index.html