自己学習型Neural Networkによる高精度脊髄損傷機能予後予測法の開発

利用自学习神经网络开发高精度脊髓损伤功能预后预测方法

• 批准号: 16K20059
• 负责人: 小早川 和
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-01 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16K20059/
• 关键词: 脊髄損傷; 予後予測; ANN

再生不能とされてきた脊髄損傷に対し、近年様々な治療アプローチが考案され、その効果への期待が高まっている。しかし脊髄損傷患者においては受傷直後から症状固定期まで運動機能自体はある程度自然回復し、さらにこの自然回復は個人間で大きく異なるため、「真の治療効果」の判定は困難である。そこで今回、膨大かつ複雑なデータを人工知能に学習させ結果を予測するArtificial Neural Networkを用い、脊髄損傷後の機能予後予測法の開発を行う。まず、脊髄損傷患者の入院時のASIA motor score, AIS, 神経学的受傷高位、手術の有無、年齢、性別、血糖値、血圧などこれまでに脊髄損傷の予後との相関が報告されたパラメータをANNの構築に用いた。しかしこの手法では評価項目を選ぶ時点でバイアスが存在している。教師データとの照らし合わせとback propagationによって各階層間のパラメータの重み付けを自動的行うANNの利点を生かし、我々は今回入院時の動脈血pH, 末梢血Hb値、白血球数・分画、身長、体重、各種生化学検査データ、糖尿病や高血圧等既往症の有無、受傷起点、受傷から来院までの時間(hr)、体温等々様々な項目を先入観なく入力し、新規にANNを構築した。また、MRIによる損傷部位のaxial像、sagittal像から算出された面積、体積及び損傷局在情報を作成し、新たにANNのパラメータとして取り込みを行なった。さらにこれらのデータをもとにブラウザベースで予測プロファイルの作成を行なった。これにより、32項目からなるデータを入力する事により新規発症患者の最終的な運動機能の予後を予測する事が可能になった。今後ANNを用いた予後予測dataと実際の機能予後を比較する事により現時点でのANNの有用性を評価するとともに、さらに症例数及び項目を増やして予測精度の向上を目指す。

Regeneration cannot と さ れ て き た spinal marrow damage に し seaborne, in recent years, others 々 な treatment ア プ ロ ー チ が test case さ れ, そ の unseen fruit へ の expect high が ま っ て い る. し か し に patients with injury of spinal marrow お い て は straight after injured か ら symptoms fixed period ま で motor function of autologous は あ る degree natural regen し, さ ら に こ の natural regen は で between individual big き く different な る た め, "real" の treatment services fruit の determine は difficult で あ る. そ こ で today back, expands か つ complex 雑 な デ ー タ を Artificial can know に study さ を せ results to measure す る Artificial Neural Network を い, after injury of spinal marrow の function to be method の open after 発 う を line. ま の ず, spinal marrow injury patients on admission の ASIA motor score, AIS, god 経 high injury, surgery の 齢, sex, blood glucose, years numerical, blood 圧 な ど こ れ ま で に after spinal marrow damage の to と の phase masato が report さ れ た パ ラ メ ー タ を ANN の build に with い た. <s:1> ぶ <s:1> <s:1> the <s:1> technique で る the evaluation of 価 items を the selection of ぶ time points でバ アスが アスが there exists て て る る る. Teachers デ ー タ と の according ら し close わ せ と back propagation に よ っ て among class の パ ラ メ ー タ の heavy み pay け を automatic line う ANN の tartness を raw か し, I 々 は の artery blood pH when back to the hospital today, On peripheral blood Hb numerical, white blood cell count, drawing, body length, body weight, all kinds of biochemical 検 check デ ー タ, pre-existing conditions such as diabetes や high blood 圧 の, injured starting point, injured か ら to court ま で の time (hr), such as temperature 々 others 々 な project を first-in 観 な く し, new rules into force に ANN を build し た. ま た, MRI に よ る injury の axial, sagittal like か ら calculate さ れ た area, volume and び damage bureau in intelligence を made し, new た に ANN の パ ラ メ ー タ と し て take り 込 み を line な っ た. さ ら に こ れ ら の デ ー タ を も と に ブ ラ ウ ザ ベ ー ス で be プ ロ フ ァ イ ル の made line を な っ た. こ れ に よ り, 32 project か ら な る デ ー タ を す into force る matter に よ り new rules sufferer 発 の final な motor function after の to を be す が る things may に な っ た. After the next ANN を with い た to be data と を after the event be の function to compare す る matter に よ り now point で の ANN の usefulness を review 価 す る と と も に, さ ら に disease cases and び project を raised や し て in measuring accuracy の を mesh refers to す upwards.

项目成果

急性高血糖はマウスおよび患者における脊髄損傷後の機能回復を阻害する

急性高血糖抑制小鼠和患者脊髓损伤后的功能恢复

• 发表时间: 2017
• 作者: Yokota K;Saito T;Kobayakawa K;Kubota K;Hara M;Murata M;Ohkawa Y;Iwamoto Y;Okada S.;小早川 和
• 通讯作者: 小早川 和

Acute hyperglycemia is a treatable risk factor for spinal cord injury - translational research from animals to humans -

急性高血糖是脊髓损伤的可治疗危险因素——从动物到人类的转化研究——

• 发表时间: 2016
• 作者: Kobayakawa K;Kumamaru H;Saiwai H;Kubota K;Ohkawa Y;Kishimoto J;Yokota K;Ideta R;Shiba K;Tozaki-Saitoh H;Inoue K;Iwamoto Y;Okada S;小早川 和;Kazu Kobayakawa
• 通讯作者: Kazu Kobayakawa

Experimental Mouse Model of Lumbar Ligamentum Flavum Hypertrophy.

• DOI: 10.1371/journal.pone.0169717
• 发表时间: 2017
• 期刊: PloS one
• 影响因子: 3.7
• 作者: Saito T;Yokota K;Kobayakawa K;Hara M;Kubota K;Harimaya K;Kawaguchi K;Hayashida M;Matsumoto Y;Doi T;Shiba K;Nakashima Y;Okada S
• 通讯作者: Okada S

Acute hyperglycemia is a treatable risk factor for spinal cord injury. Translational research of animals and humans

急性高血糖是脊髓损伤的可治疗危险因素。

• 发表时间: 2016
• 作者: Kobayakawa K;Kumamaru H;Saiwai H;Kubota K;Ohkawa Y;Kishimoto J;Yokota K;Ideta R;Shiba K;Tozaki-Saitoh H;Inoue K;Iwamoto Y;Okada S;Kazu Kobayakawa
• 通讯作者: Kazu Kobayakawa

転写因子IRF8は骨髄由来マクロファージの収束化を介して脊髄損傷後の機能回復を促進する

转录因子IRF8通过骨髓源性巨噬细胞的汇聚促进脊髓损伤后的功能恢复

• 发表时间: 2017
• 作者: 徳永琢也;有村仁志;水田博志;開祐司;宿南知佐;小早川 和
• 通讯作者: 小早川 和