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JP7630256B2 - Server, terminal, method, program, and method for generating trained model for predicting changes in patient condition - Google Patents
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JP7630256B2 - Server, terminal, method, program, and method for generating trained model for predicting changes in patient condition - Google Patents

Server, terminal, method, program, and method for generating trained model for predicting changes in patient condition Download PDF

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Description

本発明は、患者の状態変化を予測するサーバ、端末、方法、プログラム、及び学習済みモデルの生成方法に関する。 The present invention relates to a server, a terminal, a method, a program, and a method for generating a trained model for predicting changes in a patient's condition.

慢性閉塞性肺疾患(COPD)は、喫煙歴がある高齢男性に多い慢性疾患である。COPDに罹患した患者は、呼吸器感染症などによって引き起こされる増悪を繰り返すことにより、再入院を繰り返し、患者のQOL(Quality of Life)が低下し、病態が進行するため、要所で適切な介入等が必要とされる。COPDの患者は増加傾向にあり、2030年には、虚血性心疾患、脳卒中、COPD、及び呼吸器感染症が、世界の4大死因となると言われている。 Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a chronic disease that is common among elderly men with a history of smoking. COPD patients are repeatedly re-admitted to hospital due to repeated exacerbations caused by respiratory infections, etc., which reduces their quality of life (QOL) and progresses the disease, requiring appropriate intervention at key points. The number of COPD patients is on the rise, and it is said that by 2030, ischemic heart disease, stroke, COPD, and respiratory infections will be the four leading causes of death in the world.

COPDに罹患した患者が、再入院を繰り返すと医療費が嵩むこととなる。そこで、COPDに罹患し、その後、退院した患者の中から、再入院するリスクが高い人とそうでない人とを識別し、リスクが高い人に対して注意喚起を行い、再入院を防ぐことが重要となっている。 When COPD patients are repeatedly readmitted to hospital, medical costs mount. Therefore, it is important to distinguish between patients who have been discharged from the hospital after contracting COPD and who are at high risk of being readmitted to hospital and those who are not, to warn those at high risk, and to prevent readmission.

これまでに、COPDに罹患した患者のリスク予測を行う方法が報告されている(例えば、特許文献1)。特許文献1には、COPD患者である被験者の増悪及び/又は入院の危険性を評価するための装置であって、被験者に係る時間依存の身体活動データを受信するための入力ユニットと、周波数依存の活動データを取得する活動データ変換ユニットと、周波数依存の活動データのモーメントを計算するモーメント決定ユニットと、少なくともモーメントに基づいて被験者の増悪及び/又は入院の危険性を評価するリスク評価ユニットとを含む装置が開示されている。 Up to now, methods for predicting the risk of a patient suffering from COPD have been reported (for example, Patent Document 1). Patent Document 1 discloses an apparatus for assessing the risk of exacerbation and/or hospitalization of a subject who is a COPD patient, the apparatus including an input unit for receiving time-dependent physical activity data of the subject, an activity data conversion unit for acquiring frequency-dependent activity data, a moment determination unit for calculating moments of the frequency-dependent activity data, and a risk assessment unit for assessing the risk of exacerbation and/or hospitalization of the subject based on at least the moments.

特許文献1に開示された装置は、患者のモーメントの低下が、活動サイクルの頻度及び強度の低下に対応することに基づいて、モーメントの低下から増悪、または入院の危険性の増加を予測するものである。 The device disclosed in Patent Document 1 predicts an increase in the risk of exacerbation or hospitalization from a decrease in a patient's moment, based on the fact that the decrease in moment corresponds to a decrease in the frequency and intensity of the activity cycle.

特許第6367982号公報Patent No. 6367982

しかしながら、COPD患者の増悪または入院は、患者の活動サイクルの低下以外の要因も影響するため、特許文献1に記載の方法では正確なリスク予測を行うことは難しいという問題があった。 However, because factors other than a decline in the patient's activity cycle also affect the exacerbation or hospitalization of COPD patients, there is a problem in that the method described in Patent Document 1 makes it difficult to accurately predict risk.

本発明は、COPDに罹患している患者の状態変化を正確に予測することが可能なサーバ、端末、方法、プログラム、及び学習済みモデルの生成方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a server, terminal, method, program, and method for generating a trained model that can accurately predict changes in the condition of patients suffering from COPD.

本開示の実施形態に係るサーバは、COPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目及び併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータをそれぞれ取得する取得部と、第1及び第2の検査項目に関するデータをそれぞれ利用して、患者の状態変化を予測する予測部と、を有することを特徴とする。 The server according to an embodiment of the present disclosure is characterized by having an acquisition unit that acquires data on a first test item related to respiratory function and a second test item related to a comorbid disease of a patient suffering from COPD, and a prediction unit that predicts a change in the patient's condition using the data on the first and second test items.

本開示の実施形態に係るサーバにおいて、予測部による予測は、COPDに罹患している複数の患者の第1及び第2の検査項目に関するデータと複数の患者の状態変化に関するデータに基づいて作成された学習済みモデルを用いてなされることが好ましい。 In a server according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable that predictions by the prediction unit are made using a trained model created based on data on the first and second test items of multiple patients suffering from COPD and data on changes in the conditions of the multiple patients.

本開示の実施形態に係るサーバにおいて、学習済みモデルが、Boostingモデルにより作成されたものであることが好ましい。 In a server according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable that the trained model is created using a Boosting model.

本開示の実施形態に係るサーバにおいて、Boostingモデルが、XGBoostモデルであることが好ましい。 In a server according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable that the Boosting model is an XGBoost model.

本開示の実施形態に係るサーバにおいて、取得部は、患者の退院前のデータを取得し、予測部は、患者の退院後の状態変化を予測することが好ましい。 In a server according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable that the acquisition unit acquires data of the patient before he or she is discharged from the hospital, and the prediction unit predicts changes in the patient's condition after he or she is discharged from the hospital.

本開示の実施形態に係るサーバにおいて、患者の状態変化は、患者が再入院することを含むことが好ましい。 In a server according to an embodiment of the present disclosure, a change in a patient's condition preferably includes the patient being re-admitted to hospital.

本開示の実施形態に係るサーバにおいて、取得部は、さらにフレイル(frailty)要素に関する第3の検査項目に関するデータを取得することが好ましい。 In a server according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable that the acquisition unit further acquires data regarding a third test item related to a frailty factor.

本開示の実施形態に係るサーバにおいて、予測部による予測は、慢性閉塞性肺疾患に罹患している複数の患者の第1、第2及び第3の検査項目に関するデータと複数の患者の状態変化に関するデータに基づいて作成された学習済みモデルを用いてなされることが好ましい。 In a server according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable that predictions by the prediction unit are made using a trained model created based on data on the first, second, and third test items of multiple patients suffering from chronic obstructive pulmonary disease and data on changes in the conditions of the multiple patients.

本開示の実施形態に係るサーバにおいて、併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータは、併存疾患の病名に関するデータ、血液検査に関するデータ、バイタル検査に関するデータ、及び処方データのうちの少なくとも1つを含むことが好ましい。 In a server according to an embodiment of the present disclosure, the data on the second test item related to a comorbid disease preferably includes at least one of data on the name of the comorbid disease, data on a blood test, data on a vital sign test, and prescription data.

本開示の実施形態に係るサーバにおいて、フレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータは、年齢、体格指数(BMI)、日常生活動作(ADL)、栄養状態、独居か否かのうちの少なくとも1つに関するデータを含むことが好ましい。 In a server according to an embodiment of the present disclosure, the data on the third test item related to frailty factors preferably includes data on at least one of age, body mass index (BMI), activities of daily living (ADL), nutritional status, and whether or not the person lives alone.

本開示の実施形態に係るサーバにおいて、さらに、予測部にて予測された患者の状態変化の予測結果が、予め定められた複数の階層の何れに相当するかを決定する決定部を有することが好ましい。 In a server according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable to further include a determination unit that determines which of a plurality of predetermined hierarchies the predicted result of the change in the patient's condition predicted by the prediction unit corresponds to.

本開示の実施形態に係るサーバにおいて、さらに、予測された状態変化を出力する出力部を有することが好ましい。 In a server according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable to further include an output unit that outputs the predicted state change.

本開示の実施形態に係るサーバにおいて、予測部による予測は、患者の身体状態及び/又はその遷移確率を予測することが好ましい。 In a server according to an embodiment of the present disclosure, it is preferable that the prediction unit predicts the patient's physical condition and/or its transition probability.

本開示の実施形態に係る端末は、COPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目及び併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータをそれぞれ入力する入力部と、入力されたデータをサーバへ送信する送信部と、第1及び第2の検査項目に関するデータをそれぞれ利用して、患者の状態変化が予測され、予測された状態変化をサーバから受信する受信部と、受信した状態変化を出力する出力部と、を有することを特徴とする。 The terminal according to the embodiment of the present disclosure is characterized by having an input unit for inputting data on a first test item related to respiratory function of a patient suffering from COPD and a second test item related to a comorbid disease, a transmission unit for transmitting the input data to a server, a reception unit for predicting a change in the patient's condition using the data on the first and second test items, respectively, and receiving the predicted change in condition from the server, and an output unit for outputting the received change in condition.

本開示の実施形態に係る状態変化を予測する方法は、COPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目及び併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータをそれぞれ取得することと、第1及び第2の検査項目に関するデータをそれぞれ利用して、患者の状態変化の予測値を算出することと、を含むことを特徴とする。 The method for predicting a change in condition according to an embodiment of the present disclosure is characterized by including obtaining data on a first test item related to respiratory function and a second test item related to a comorbid disease for a patient suffering from COPD, and calculating a predicted value of the change in the patient's condition using the data on the first and second test items.

本開示の実施形態に係るプログラムは、コンピュータに、COPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目及び併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータをそれぞれ取得することと、第1及び第2の検査項目に関するデータをそれぞれ利用して、患者の状態変化を予測することと、を実行させることを特徴とする。 A program according to an embodiment of the present disclosure is characterized in that it causes a computer to acquire data on a first test item related to respiratory function and a second test item related to a comorbid disease of a patient suffering from COPD, and to predict a change in the patient's condition using the data on the first and second test items.

本開示の実施形態に係る学習済みモデルの生成方法は、COPDに罹患している複数の患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目及び併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータと複数の患者の状態変化に関するデータとを含む教師データを取得し、第1及び第2の検査項目に関するデータを入力、状態変化に関するデータを出力とする学習済みモデルを生成する、ことを特徴とする。 The method for generating a trained model according to an embodiment of the present disclosure is characterized in that it acquires training data including data on a first test item related to respiratory function and a second test item related to a comorbid disease for multiple patients suffering from COPD, and data on changes in the condition of the multiple patients, and generates a trained model in which the data on the first and second test items are input and the data on the changes in condition are output.

本開示の実施形態に係るサーバ、端末、方法、プログラム、及び学習済みモデルの生成方法によれば、COPDに罹患している患者の状態変化を正確に予測することができる。 The server, terminal, method, program, and method for generating a trained model according to the embodiments of the present disclosure can accurately predict changes in the condition of patients suffering from COPD.

本開示の実施形態に係るサーバを含むシステムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a system including a server according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に係る端末の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a terminal according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に係るサーバで用いられるXGBoostモデルによる計算手法を説明するための図であって、(a)はモデルイメージを示し、(b)は学習イメージを示す図である。1A and 1B are diagrams for explaining a calculation method using an XGBoost model used in a server according to an embodiment of the present disclosure, in which FIG. 1A shows a model image and FIG. 1B shows a learning image. 本開示の実施形態に係るサーバで用いられる学習モデルを作成する手順の例を説明するためのフローチャートである。11 is a flowchart for explaining an example of a procedure for creating a learning model used in a server according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態の変形例1に係るサーバの構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a server according to a first modified example of an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態の変形例1に係るサーバによる出力結果の例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an output result by a server according to a first modified example of an embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態に係るサーバの動作手順を説明するためのフローチャートである。11 is a flowchart for explaining an operation procedure of a server according to an embodiment of the present disclosure. 患者状態をバイタル及び血液検査項目を用いて5つに分類した表である。This table classifies patient conditions into five categories based on vital signs and blood test items. 図8の5つの状態が遷移前状態から7日後に状態遷移する確率を示した表である。9 is a table showing the probability of the five states in FIG. 8 undergoing a state transition seven days after the pre-transition state. 図8の分類におけるバイタル及び血液検査項目、図9の状態遷移確率、及び統計的手法で得られた状態シーケンスから示唆された患者状態の変化を表した図である。9 is a diagram showing changes in a patient's condition suggested by the state sequence obtained by the statistical method, and the state transition probabilities in FIG. 9 and the vital signs and blood test items in the classification in FIG. 8 .

以下、図面を参照して、本発明に係る患者の状態変化を予測するサーバ、端末、方法、プログラム、及び学習済みモデルの生成方法について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。 Below, we will explain the server, terminal, method, program, and method for generating a trained model for predicting changes in a patient's condition according to the present invention, with reference to the drawings. However, please note that the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the inventions described in the claims and their equivalents.

[システム構成]
図1に本開示の実施形態に係るサーバ101を含むシステム1000の構成図を示す。システム1000は、サーバ101と、複数の端末300と、を含む。サーバ101と複数の端末300とは通信ネットワーク200により有線または無線により接続される。図1には端末300を複数記載しているが、端末300は1台であってもよい。
[System configuration]
1 shows a configuration diagram of a system 1000 including a server 101 according to an embodiment of the present disclosure. The system 1000 includes the server 101 and a plurality of terminals 300. The server 101 and the plurality of terminals 300 are connected by wire or wirelessly via a communication network 200. Although a plurality of terminals 300 are illustrated in FIG. 1, the number of terminals 300 may be one.

サーバ101は、制御部10と、通信インターフェース(I/F)20と、記憶部30と、を備えており、これらはバス40により接続されている。 The server 101 includes a control unit 10, a communication interface (I/F) 20, and a memory unit 30, which are connected by a bus 40.

通信I/F20(出力部)は、通信ネットワーク200を介して、複数の端末300と接続されて、データのやり取りを行う。 The communication I/F 20 (output unit) is connected to multiple terminals 300 via the communication network 200 to exchange data.

記憶部30には、RAMやROM等の記憶装置、あるいは光ディスク等の記憶装置を用いることができる。記憶部30は、サーバ101の制御を行うためのプログラムを格納する。また、記憶部30には、患者の電子カルテ情報が記憶されていることが好ましい。患者の電子カルテ情報から本リスク予測プログラムに必要な項目を抽出し、匿名加工した情報を記憶する運用も含む。 The storage unit 30 may be a storage device such as a RAM or ROM, or a storage device such as an optical disk. The storage unit 30 stores a program for controlling the server 101. It is also preferable that the storage unit 30 stores electronic medical record information of the patient. This also includes an operation in which items required for this risk prediction program are extracted from the electronic medical record information of the patient and the anonymized information is stored.

制御部10は、CPUを含む。制御部10は、記憶部30に格納されたプログラムを実行することにより、サーバ101の制御を行う。 The control unit 10 includes a CPU. The control unit 10 controls the server 101 by executing a program stored in the storage unit 30.

図1に示すように、サーバ101の制御部10は、取得部11と、予測部12と、を有する。取得部11及び予測部12は、CPU、ROM及びRAMなどを含むサーバ101に設けられているコンピュータにより、ソフトウエア(プログラム)として実現される。 As shown in FIG. 1, the control unit 10 of the server 101 has an acquisition unit 11 and a prediction unit 12. The acquisition unit 11 and the prediction unit 12 are realized as software (programs) by a computer provided in the server 101, which includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like.

[端末構成]
次に、本開示の実施形態に係る端末について説明する。図2に、本開示の実施形態に係る端末300の構成図を示す。端末300は、制御部31と、入力部32と、送信部33と、受信部34と、出力部35と、記憶部36と、を備え、これらはバス37により接続されている。
[Device configuration]
Next, a terminal according to an embodiment of the present disclosure will be described. Fig. 2 shows a configuration diagram of a terminal 300 according to an embodiment of the present disclosure. The terminal 300 includes a control unit 31, an input unit 32, a transmission unit 33, a reception unit 34, an output unit 35, and a storage unit 36, which are connected by a bus 37.

制御部31は、CPUを含む。制御部31は、記憶部36に格納されたプログラムを実行することにより、端末300の制御を行う。 The control unit 31 includes a CPU. The control unit 31 controls the terminal 300 by executing a program stored in the memory unit 36.

入力部32として、タッチパネル、マウス、あるいはタッチパッドやキーボード等の入力装置を用いることができる。 The input unit 32 can be an input device such as a touch panel, a mouse, a touchpad, or a keyboard.

出力部35として、液晶表示装置等の表示装置を用いることができる。あるいは、出力部35としてプリンタ等の出力装置を用いてもよい。 A display device such as a liquid crystal display device can be used as the output unit 35. Alternatively, an output device such as a printer can be used as the output unit 35.

[患者の状態変化予測に利用するデータ]
本開示の実施形態に係るサーバ101を含むシステム1000は、COPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目及び併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータをそれぞれ利用して、患者の状態変化を予測する。システム1000は、さらにフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータを利用して、患者の状態変化を予測することが好ましい。以下、各データの詳細について説明する。
[Data used to predict changes in patient condition]
The system 1000 including the server 101 according to the embodiment of the present disclosure predicts a change in the condition of a patient suffering from COPD by using data on a first test item related to respiratory function and a second test item related to a comorbid disease. The system 1000 preferably further predicts a change in the condition of the patient by using data on a third test item related to a frailty factor. Each data will be described in detail below.

呼吸機能に関する第1の検査項目に関するデータは、GOLD(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease)分類に関するデータ、その他スパイロメトリー測定に関するデータ、mMRC(Medical Research Council)に関するデータ、CAT(COPD Assessment Test)に関するデータのうちの少なくとも1つを含み、好ましくはGOLD分類、及びmMRCである。 The data on the first test item related to respiratory function includes at least one of data on the GOLD (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease) classification, other data on spirometry measurements, data on the mMRC (Medical Research Council), and data on the CAT (COPD Assessment Test), and is preferably the GOLD classification and mMRC.

GOLDは、慢性閉塞性肺疾患のためのグローバルイニシアチブであり、COPDの診断基準を示している。GOLD分類は4つの分類に分けられる。スパイロメトリーでの予測1秒率が、80以上でGOLD分類1、50-79でGOLD分類2、30-49でGOLD分類3、30未満でGOLD分類4となる。 GOLD is a global initiative for chronic obstructive pulmonary disease and provides diagnostic criteria for COPD. The GOLD classification is divided into four categories. A predicted forced expiratory volume in one second (FEV1) of 80 or more is GOLD category 1, 50-79 is GOLD category 2, 30-49 is GOLD category 3, and less than 30 is GOLD category 4.

mMRCは、修正MRC息切れスケールであり、修正MRCグレード0~4のグレード分類が存在する質問票である。呼吸困難の重症度を評価するスケールとして用いられる。 mMRC is the modified MRC shortness of breath scale, a questionnaire with a modified MRC grade classification from 0 to 4. It is used as a scale to evaluate the severity of dyspnea.

併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータは、併存疾患の病名に関するデータ、血液検査に関するデータ、バイタル検査に関するデータ、及び処方データのうちの少なくとも1つを含む。 The data on the second test item related to the comorbid disease includes at least one of data on the name of the comorbid disease, data on blood tests, data on vital signs tests, and prescription data.

併存疾患の病名に関するデータは、COPD以外の疾患の病名に関するデータである。COPDの患者は、呼吸器合併症及び全身併存症の頻度が高い。これは、COPDによる全身炎症等が原因と考えられる。従って、COPDは,全身性疾患として管理する必要がある。併存疾患には、例えば、心血管疾患やがん等が含まれる。病名に関するデータは例えばICD-10コード(国際疾病分類)の名称を参考にすると良い。 Data on the names of comorbid diseases is data on the names of diseases other than COPD. COPD patients frequently suffer from respiratory complications and systemic comorbidities. This is thought to be caused by systemic inflammation due to COPD. Therefore, COPD needs to be managed as a systemic disease. Comorbid diseases include, for example, cardiovascular disease and cancer. For data on disease names, it is a good idea to refer to the names of ICD-10 codes (International Classification of Diseases).

血液検査に関するデータは、BUN(血中尿素窒素)、Alb(アルブミン)、CRP(C-反応性蛋白)、ChE(コリンエステラーゼ)、pH(水素イオン指数)、NT-proBNP(N末端プロB型ナトリウム利尿ペプチド)、IgM(免疫グロブリンM)、IgG(免疫グロブリンG)、LDH(乳酸脱水素酵素)、PT秒(プロトロンビン時間)、γ-GTP(ガンマ-グルタミルトランスペプチダーゼ)、総蛋白、ALP(アルカリフォスファターゼ)、cTnI(心筋トロポニンI)、cTnT(心筋トロポニンT)、A/G比(アルブミン/グロブリン比)、ヘマトクリット、ヘモグロビン、白血球数、PaCO2(動脈血二酸化炭素分圧)、PaO2(動脈血酸素分圧)、にそれぞれ関するデータのうちの少なくとも1つを含み、好ましくはBUN、CRP、ChE、及びpHである。 The blood test data includes at least one of the following data: BUN (blood urea nitrogen), Alb (albumin), CRP (C-reactive protein), ChE (cholinesterase), pH (hydrogen ion index), NT-proBNP (N-terminal pro-B-type natriuretic peptide), IgM (immunoglobulin M), IgG (immunoglobulin G), LDH (lactate dehydrogenase), PT seconds (prothrombin time), γ-GTP (gamma-glutamyl transpeptidase), total protein, ALP (alkaline phosphatase), cTnI (cardiac troponin I), cTnT (cardiac troponin T), A/G ratio (albumin/globulin ratio), hematocrit, hemoglobin, white blood cell count, PaCO2 (arterial blood carbon dioxide partial pressure), and PaO2 (arterial blood oxygen partial pressure), and is preferably BUN, CRP, ChE, and pH.

BUNは、腎機能及び肝機能の状態を示す。数値が基準値以上であれば腎臓の病気が疑われ、基準値以下であれば肝臓の病気が疑われる。脱水時に値が上昇する傾向もある。また、肺炎の重症度分類(A-DROPシステム)の項目の一つにもなっている。 BUN indicates the state of kidney and liver function. If the value is above the standard value, kidney disease is suspected, and if it is below the standard value, liver disease is suspected. Values also tend to rise during dehydration. It is also one of the items in the severity classification of pneumonia (A-DROP system).

Albは、全身の栄養状態を総合的に判断するのに有効な指標である。値が低下した場合、患者の状態は低栄養と推定され、値が上昇した場合は回復していると推定される。 Alb is a useful indicator for comprehensively assessing the nutritional status of the entire body. If the value decreases, the patient is presumed to be malnourished, and if the value increases, the patient is presumed to be recovered.

CRPは、体内で炎症反応や組織の破壊が起きているときに血中に現れ、高値の場合、感染症、がん、心筋梗塞等が疑われる。 CRP appears in the blood when an inflammatory response or tissue destruction occurs in the body, and high levels may indicate infection, cancer, myocardial infarction, etc.

ChEは、肝臓で作られる酵素の1つであり、低値の場合、肝機能の低下を示し、高値の場合、栄養過多で起こる脂肪肝や脂質異常症が疑われる。ChEは、Albとともに栄養状態の指標としても用いられる。 ChE is an enzyme produced in the liver. Low levels indicate decreased liver function, while high levels suggest fatty liver or dyslipidemia caused by overnutrition. ChE, along with Alb, is also used as an indicator of nutritional status.

pHは、動脈血ガス分析によって測定され、血液が酸性かアルカリ性かを判定する。pH異常は、呼吸不全や腎不全などの重篤な疾患の結果として生じるため治療の指標とされる。 pH is measured by arterial blood gas analysis to determine whether blood is acidic or alkaline. Abnormal pH is the result of serious diseases such as respiratory failure or renal failure and is therefore used as an indication for treatment.

バイタル検査に関するデータは、呼吸数、脈拍数、体温、血圧、SpO2にそれぞれ関するデータのうちの少なくとも1つを含み、好ましくは、呼吸数、及びSpO2である。 The data relating to the vital signs test includes at least one of data relating to respiratory rate, pulse rate, body temperature, blood pressure, and SpO2, and is preferably respiratory rate and SpO2.

呼吸数は、1分間あたりの呼吸回数であり、COPD患者は、1回あたりの換気量が少ないため、呼吸数が増加する傾向にある。 Respiratory rate is the number of breaths taken per minute, and COPD patients tend to have an increased respiratory rate because they have a lower ventilation volume per breath.

SpO2は、経皮的動脈血酸素飽和度を意味し、正常値は96~99%を示し、90%未満の場合に呼吸不全が疑われる。 SpO2 stands for percutaneous arterial oxygen saturation, the normal value is 96-99%, and if it is below 90%, respiratory failure is suspected.

処方データは、患者に処方された薬剤に関するデータを含む。薬剤に関するデータを使用する際には、薬剤分類コードなどを用いて分類することができる。 Prescription data includes data about medications prescribed to patients. When using the medication data, it can be classified using medication classification codes, etc.

フレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータは、年齢、BMI、ADL、栄養状態、独居か否かのうちの少なくとも1つに関するデータを含み、好ましくはADL及び栄養状態である。 The data on the third test item related to the frailty factor includes data on at least one of age, BMI, ADL, nutritional status, and whether or not the person lives alone, and preferably ADL and nutritional status.

ADLに関するデータとは、医療や介護の現場で、患者の自立度を図る指標である。ADLの評価手法として、バーセルインデックス(BI)などを用いることができる。 Data on ADL is an indicator used in medical and nursing care settings to measure a patient's degree of independence. Methods for assessing ADL include the Barthel Index (BI).

栄養状態に関するデータとして、BMIのほか、例えば、血液検査に関するデータとしてChE、Alb等を用いることができる。 In addition to BMI, blood test data such as ChE and Alb can be used as data on nutritional status.

[患者の状態変化を予測する手順]
本開示の実施形態に係るサーバ101を含むシステム1000は、COPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目及び併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータをそれぞれ利用して、患者の状態変化を予測する。システム1000は、さらにフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータを利用して、患者の状態変化を予測することが好ましい。以下、予測の実行手順について説明する。
[Procedure for predicting changes in a patient's condition]
The system 1000 including the server 101 according to the embodiment of the present disclosure predicts a change in the condition of a patient suffering from COPD by using data on a first test item related to respiratory function and a second test item related to a comorbid disease. The system 1000 preferably further predicts a change in the condition of the patient by using data on a third test item related to a frailty factor. The procedure for executing the prediction will be described below.

端末300の入力部32により、COPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目及び併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータがそれぞれ入力される。入力部32により、さらにフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータが入力されることが好ましい。 The input unit 32 of the terminal 300 inputs data on a first test item related to respiratory function and a second test item related to comorbid diseases for a patient suffering from COPD. It is preferable that the input unit 32 also inputs data on a third test item related to frailty factors.

送信部33は、図1に示すように、入力部32により入力された上記のデータを、通信ネットワーク200を介してサーバ101へ送信する。 As shown in FIG. 1, the transmission unit 33 transmits the above data input by the input unit 32 to the server 101 via the communication network 200.

取得部11は、上記送信されたCOPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目及び併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータをそれぞれ取得する。また、取得部11は、取得部11により取得したデータについて、後述の予測部12における処理が円滑に進むよう加工・変換等を行ってもよい。尚、当該加工については、一実施形態としてサーバ側にて実施される形式で記載したが、端末側(例えば、制御部31、入力部32、送信部33等)にて実施される形式であってもよい。 The acquisition unit 11 acquires the transmitted data on the first test item related to respiratory function and the second test item related to a comorbid disease for the patient suffering from COPD. The acquisition unit 11 may also process or convert the data acquired by the acquisition unit 11 so that processing in the prediction unit 12 described below proceeds smoothly. Note that, although the processing has been described as being performed on the server side in one embodiment, it may also be performed on the terminal side (e.g., the control unit 31, the input unit 32, the transmission unit 33, etc.).

取得部11は、さらにフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータを取得することが好ましい。 It is preferable that the acquisition unit 11 further acquires data regarding a third test item related to frailty factors.

予測部12は、第1及び第2の検査項目に関するデータをそれぞれ利用して、患者の状態変化を予測する。即ち、COPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目に関するデータだけでなく、併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータも併せて利用して患者の状態変化を予測する。COPDは呼吸器系の疾患であるが、全身炎症性の疾患とも言われているため、患者の状態の変化は、COPDの増悪だけでなく、全身に渡って生じる場合がある。そこで、本開示の実施形態に係るサーバは、呼吸機能に関するデータだけで患者の状態の変化を予測するのではなく、併存疾患に関するデータも併せて利用することにより、患者の状態の変化をより正確に予測するものである。 The prediction unit 12 predicts changes in the patient's condition using data on the first and second test items, respectively. That is, the prediction unit 12 predicts changes in the patient's condition using not only data on the first test item related to respiratory function for a patient suffering from COPD, but also data on the second test item related to comorbid diseases. Although COPD is a respiratory disease, it is also known as a systemic inflammatory disease, and therefore changes in the patient's condition may occur not only as an exacerbation of COPD, but throughout the entire body. Thus, the server according to an embodiment of the present disclosure predicts changes in the patient's condition more accurately by not only using data related to respiratory function, but also using data related to comorbid diseases.

予測部12は、さらにフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータを利用して、患者の状態変化を予測することが好ましい。フレイル要素を加える理由としては、肺機能の低下や併発症は加齢要素とも関係していると言われているため、フレイル要素に関するデータを利用することにより、患者の状態の変化をより正確に予測するものである。 It is preferable that the prediction unit 12 further uses data on a third test item related to the frailty factor to predict changes in the patient's condition. The reason for adding the frailty factor is that it is said that decline in lung function and complications are also related to aging factors, and by using data related to the frailty factor, changes in the patient's condition can be predicted more accurately.

予測部12による予測は、COPDに罹患している複数の患者の第1及び第2の検査項目に関するデータと複数の患者の状態変化に関するデータに基づいて作成された学習済みモデルを用いてなされる。即ち、予め、COPDに罹患している複数の患者の第1及び第2の検査項目に関するデータと複数の患者の状態変化に関するデータに基づいて学習済みモデルが機械学習により作成され、記憶部30に記憶されている。なお、モデルの作成方法については後述する。 The prediction by the prediction unit 12 is made using a trained model created based on data on the first and second test items of multiple patients suffering from COPD and data on changes in the condition of the multiple patients. That is, a trained model is created in advance by machine learning based on data on the first and second test items of multiple patients suffering from COPD and data on changes in the condition of the multiple patients, and is stored in the storage unit 30. The method of creating the model will be described later.

取得部11は、患者の退院前のデータを取得し、予測部12は、患者の退院後の状態変化を予測することが好ましい。本開示の実施形態に係るサーバ101は、患者の退院前の呼吸機能に関する第1の検査項目及び併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータを用いて、好ましくは、さらにフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータを用いて、退院後の患者の状態の変化を予測するものである。ここで、「退院前」とは、退院直前、例えば、「退院時」であることが好ましい。退院直前の患者の呼吸機能及び併存疾患に関する検査項目のデータが、退院する患者の状態を最もよく表していると考えられるためである。 It is preferable that the acquisition unit 11 acquires data of the patient before discharge from the hospital, and the prediction unit 12 predicts changes in the patient's condition after discharge from the hospital. The server 101 according to the embodiment of the present disclosure predicts changes in the patient's condition after discharge from the hospital using data on a first test item related to the patient's respiratory function before discharge from the hospital and a second test item related to a comorbid disease, and preferably further using data on a third test item related to a frailty factor. Here, "before discharge from the hospital" preferably means immediately before discharge from the hospital, for example, "at the time of discharge from the hospital". This is because data on test items related to the patient's respiratory function and comorbid diseases immediately before discharge from the hospital is considered to best represent the condition of the patient being discharged from the hospital.

患者の状態変化は、患者が再入院することを含む。ここで、「再入院」は、COPDの増悪に起因する再入院だけでなく、COPDの増悪以外の要因による再入院を含む。COPDに罹患した患者は、退院後にCOPDの増悪以外の要因によって再入院する場合があるためである。 A change in a patient's condition includes the patient being readmitted to hospital. Here, "readmission" includes not only readmission due to an exacerbation of COPD, but also readmission due to factors other than an exacerbation of COPD. This is because patients with COPD may be readmitted to hospital after being discharged due to factors other than an exacerbation of COPD.

また、「再入院」は、所定の期間内に再入院することを含む。ここで、例えば、所定の期間を退院後30日間等としてもよい。ただし、このような例には限定されず、退院後60日間、または、退院後90日間等、任意の期間としてもよい。 "Readmission" also includes being readmitted within a specified period of time. Here, the specified period may be, for example, 30 days after discharge. However, it is not limited to this example and may be any period of time, such as 60 days after discharge or 90 days after discharge.

サーバ101は、予測された状態変化を出力する。例えば、通信ネットワーク200を介して端末300へ送信する。別の出力先として、通信ネットワーク200を介することなく液晶表示装置等の表示装置、あるいは、プリンタ等の出力装置へ予測された状態変化を送信してもよい。 The server 101 outputs the predicted state change. For example, it transmits it to the terminal 300 via the communication network 200. As another output destination, the predicted state change may be transmitted to a display device such as a liquid crystal display device, or an output device such as a printer, without passing through the communication network 200.

受信部34は、予測された状態変化をサーバ101から受信する。 The receiving unit 34 receives the predicted state change from the server 101.

出力部35は、サーバ101から受信した状態変化を出力する。 The output unit 35 outputs the state changes received from the server 101.

以上説明したように、本開示の実施形態に係る患者の状態変化を予測するサーバ101によれば、呼吸機能に関する第1の検査項目のデータだけでなく、併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータ、あるいはフレイル要素に関する検査項目に関する第3の検査項目に関するデータを用いているため、慢性閉塞性肺疾患に罹患している患者の状態変化をより正確に予測することができる。 As described above, the server 101 for predicting changes in a patient's condition according to an embodiment of the present disclosure uses not only data on a first test item related to respiratory function, but also data on a second test item related to a comorbid disease, or data on a third test item related to a test item related to frailty factors, making it possible to more accurately predict changes in the condition of patients suffering from chronic obstructive pulmonary disease.

[学習モデル作成手法]
上記の学習済みモデルは、Boostingモデルにより作成されたものであることが好ましい。Boostingとは、弱学習器を連続的に学習させて、弱学習器単体のアルゴリズムよりも強い学習アルゴリズムを作ることである。最終的には、精度の高いモデルに重みを付けて最終的なモデルを作成する。
[Learning model creation method]
The trained model is preferably created by a Boosting model. Boosting is a method of continuously training a weak learner to create a learning algorithm that is stronger than an algorithm using a single weak learner. Finally, a final model is created by weighting the model with the highest accuracy.

Boostingモデルとしては、XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)モデル、GBDT(Gradient Boosting Decision Tree)、LightGBM(Light Gradient Boosting Model)等を用いてもよく、XGBoostモデルが好ましい。XGBoostモデルは、勾配ブースティング(Gradient Boosting)とランダムフォレストとを組み合わせたアンサンブル学習モデルである。 The boosting model may be an XGBoost (eXtreme Gradient Boosting) model, a GBDT (Gradient Boosting Decision Tree), a LightGBM (Light Gradient Boosting Model), etc., with the XGBoost model being preferred. The XGBoost model is an ensemble learning model that combines gradient boosting and random forests.

XGBoostは、弱学習器を1つずつ順番に構築していく手法であって、新しい弱学習器を構築する際に、それまでに構築された全ての弱学習器の結果を利用するモデルである。図3(a)及び(b)は、XGBoostによる計算手法を説明するための図である。図3(a)の縦軸は木構造を示し、図3(b)の縦軸は予測値y´を示し、横軸は共にラウンドtを示している。XGBoostでは、図3(b)に示すような真値と予測値(y1´,y2´,y3´,…)との差分を補填するように、図3(a)に示すような木を次々と付け足していく。 XGBoost is a method of constructing weak learners one by one in order, and is a model that uses the results of all weak learners constructed up to that point when constructing a new weak learner. Figures 3(a) and 3(b) are diagrams for explaining a calculation method using XGBoost. The vertical axis of Figure 3(a) indicates a tree structure, the vertical axis of Figure 3(b) indicates a predicted value y i ', and the horizontal axis both indicate round t. In XGBoost, trees such as those shown in Figure 3(a) are added one after another so as to compensate for the difference between the true value and the predicted value (y 1 ', y 2 ', y 3 ', ...) as shown in Figure 3(b).

まず、決定木41を用いて予測値y1´が得られたものとする。このとき、真値をy0とすると、誤差はy0-y1´となる。次に、2つ目の決定木42を、この誤差を打ち消すように作る。即ち、1本目の決定木41と2本目の決定木42の結果を足し合わせたときに精度が向上するように2本目の決定木42を作る。このとき、決定木42を用いて予測値y2´が得られたものとすると、誤差はy0-y2´となる。さらに、この誤差を打ち消すように、3つ目の決定木43を作り、予測値y3´を計算する。以上のように、XGBoostは、残差を埋めていくアルゴリズムであるため、高い精度が得られる。 First, it is assumed that a predicted value y 1 ' is obtained using the decision tree 41. At this time, if the true value is y 0 , the error is y 0 - y 1 '. Next, the second decision tree 42 is created so as to cancel this error. That is, the second decision tree 42 is created so that the accuracy is improved when the results of the first decision tree 41 and the second decision tree 42 are added together. At this time, it is assumed that a predicted value y 2 ' is obtained using the decision tree 42, the error is y 0 - y 2 '. Furthermore, a third decision tree 43 is created so as to cancel this error, and a predicted value y 3 ' is calculated. As described above, since XGBoost is an algorithm that fills in residuals, high accuracy is obtained.

なお、XGBoostに用いる入力データについて、状態の変化を予測するためのデータ解析を行う際、使用する説明変数が多過ぎると多重共線性やノイズが問題となりうる。また、検査項目が多岐にわたり、全ての検査項目を用いて状態変化の確率を予測することは効率的ではない。そのため、例えば、偏相関分析により偏相関係数を算出し、相関がある重要な説明変数を抽出することが好ましい。 When performing data analysis to predict state changes on input data used in XGBoost, if too many explanatory variables are used, multicollinearity and noise can become a problem. In addition, there are a wide variety of test items, and it is not efficient to predict the probability of state changes using all of the test items. For this reason, it is preferable to calculate partial correlation coefficients using partial correlation analysis, for example, and extract important correlated explanatory variables.

さらに、抽出した変数について、例えば、決定木分析により、血液検査・バイタル測定の連続値の閾値を設定し、グレード化することが好ましい。このようにすることで、XGBoostによる計算を効率化することができる。 Furthermore, it is preferable to set thresholds for continuous values of blood tests and vital signs measurements and grade the extracted variables, for example, by decision tree analysis. In this way, the calculations by XGBoost can be made more efficient.

呼吸機能に関する第1の検査項目、併存疾患に関する第2の検査項目、フレイル要素に関する第3の検査項目に関する退院時データを用いた、30日以内の再入院・死亡リスク予測モデルの構築とリスク因子の探索を、機械学習を用いて行った結果について説明する。上記のように決定木分析により抽出された血液検査・バイタル測定、ADL項目に、基本情報、呼吸機能、病名、処方薬、機器処方の情報を加え、機械学習(XGBoost分析)を実施する。 This article describes the results of using machine learning to build a 30-day readmission and death risk prediction model and to search for risk factors using discharge data on the first test item related to respiratory function, the second test item related to comorbid diseases, and the third test item related to frailty factors. As described above, basic information, respiratory function, disease name, prescribed medication, and device prescription information are added to the blood tests, vital signs, and ADL items extracted by decision tree analysis, and machine learning (XGBoost analysis) is performed.

呼吸機能に関する第1の検査項目の他、病名、処方薬、血液・バイタル等の併存疾患に関する第2の検査項目、ADL、基本情報等のフレイル要素に関する第3の検査項目に関する各種パラメータを解析に用いることで、単なる「患者のCOPD増悪に対するリスク予測」ではなく、COPDを基礎疾患とする患者の30日以内の再入院・死亡リスク(増悪以外の入院を含む)を総合的に判断することができると推定される。 By using various parameters related to the first test item related to respiratory function, the second test item related to comorbid diseases such as disease name, prescribed medications, blood and vital signs, and the third test item related to frailty factors such as ADL and basic information in the analysis, it is estimated that it is possible to comprehensively determine the risk of re-hospitalization or death within 30 days (including hospitalization for reasons other than exacerbation) for patients with COPD as their underlying disease, rather than simply "predicting the patient's risk of COPD exacerbation."

また、血液及びバイタルに関する検査項目を解析に用いることで、退院時の患者の客観的な身体状態と、状態遷移及びアウトカム(再入院)とを紐づけることができる。 In addition, by using blood and vital signs test items in the analysis, it is possible to link the patient's objective physical condition at the time of discharge with condition transitions and outcomes (readmission).

次に、本開示の実施形態に係るサーバによる学習モデルの作成方法について説明する。図4に、本開示の実施形態に係るサーバで用いられる学習モデルを作成する手順を説明するためのフローチャートを示す。 Next, a method for creating a learning model by a server according to an embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 4 shows a flowchart for explaining the procedure for creating a learning model used by a server according to an embodiment of the present disclosure.

まず、ステップS101において、COPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目、併存疾患に関する第2の検査項目、及びフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータをそれぞれ取得する。一例として、データセットとして、1306件のデータを用いた。ホールドアウト検証には、学習データ999件及びテストデータ429件を用いた。学習データとテストデータは合わせて1428件であり、その内、ラベルの比率が、ラベル0:ラベル1=1:1になるように調整した。ここで、ラベル0は、30日以内の再入院・死亡のアウトカムを有さないラベルであり、ラベル1は30日以内の再入院・死亡のアウトカムを有するラベルである。 First, in step S101, data on a first test item related to respiratory function for a patient suffering from COPD, a second test item related to a comorbid disease, and a third test item related to frailty factors are acquired. As an example, 1,306 pieces of data were used as a dataset. For hold-out validation, 999 pieces of training data and 429 pieces of test data were used. A total of 1,428 pieces of training data and test data were used, and the ratio of labels was adjusted to be label 0:label 1 = 1:1. Here, label 0 is a label that does not have the outcome of readmission or death within 30 days, and label 1 is a label that has the outcome of readmission or death within 30 days.

次に、ステップS102において、第2及び第3の検査項目に関するデータについて、偏相関分析より、偏相関係数を算出し、重要な説明変数を抽出する。偏相関係数とは、2つの変数の相関が第3の変数によって高められる、または低められる場合に、2変数から第3の変数の影響を取り除いて求めた相関係数である。 Next, in step S102, partial correlation coefficients are calculated from the data on the second and third test items by partial correlation analysis, and important explanatory variables are extracted. A partial correlation coefficient is a correlation coefficient obtained by removing the influence of a third variable from two variables when the correlation between the two variables is increased or decreased by the third variable.

次に、ステップS103において、決定木分析により、第2の検査項目に関するデータの連続値の閾値を設定し、グレード化を実施する。例えば、設定した閾値に基づいて、連続値を高値、基準値、低値に分ける。 Next, in step S103, a threshold is set for the continuous values of the data related to the second test item using decision tree analysis, and grading is performed. For example, the continuous values are divided into high values, reference values, and low values based on the set threshold.

次に、ステップS104において、抽出された第2及び第3の検査項目に関するデータに、第1の検査項目を加え、機械学習(XGBoost分析)を実施する。XGBoostによる分析手法は上述したとおりである。 Next, in step S104, the first test item is added to the extracted data on the second and third test items, and machine learning (XGBoost analysis) is performed. The analysis method using XGBoost is as described above.

次に、ステップS105において、重要説明変数の抽出とROC-AUCを算出する。ROC-AUCは、判別法がどのくらい有用なのかを解析する統計学的な方法である。ROC-AUCが1のときが予測能・診断能が最良であり、ランダムで全く無効なモデルでは0.5となる。 Next, in step S105, important explanatory variables are extracted and the ROC-AUC is calculated. The ROC-AUC is a statistical method for analyzing how useful a discrimination method is. When the ROC-AUC is 1, the predictive and diagnostic capabilities are the best, and for a random, completely invalid model, the value is 0.5.

まず、XGBoostモデルを用いて、変数重要度を計算した。その結果、重要度が高い複数の変数の中には、呼吸機能に関する変数以外にも、併存疾患に関する変数やフレイル要素に関する変数が含まれていることがわかった。 First, we used the XGBoost model to calculate the importance of variables. As a result, we found that among the multiple variables with high importance, in addition to variables related to respiratory function, there were also variables related to comorbid diseases and variables related to frailty factors.

次に、作成したXGBoostモデルのROC-AUCを算出した。結果は0.758であった。一般的に、この値が0.7以上の場合に有効なモデルとされるため、呼吸機能に関する第1の検査項目、併存疾患に関する第2の検査項目、及びフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータを用いて学習を行うことにより、有効な学習モデルが得られた。これに対して、呼吸機能に関する第1の検査項目に関するデータのみを用いて学習モデルを作成した場合のROC-AUCは、0.65であった。このことから、呼吸機能に関する第1の検査項目、併存疾患に関する第2の検査項目、及びフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータを用いて学習モデルを作成することにより、従来に比べてより正確な学習モデルを作成することができるといえる。 Next, the ROC-AUC of the created XGBoost model was calculated. The result was 0.758. Generally, a model is considered to be valid when this value is 0.7 or more, so an effective learning model was obtained by learning using data on the first test item related to respiratory function, the second test item related to comorbid diseases, and the third test item related to frailty factors. In contrast, the ROC-AUC was 0.65 when the learning model was created using only data on the first test item related to respiratory function. From this, it can be said that a more accurate learning model can be created by creating a learning model using data on the first test item related to respiratory function, the second test item related to comorbid diseases, and the third test item related to frailty factors.

以上の説明においては、COPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目、併存疾患に関する第2の検査項目、及びフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータを用いて学習モデルを作成する例について説明したが、呼吸機能に関する第1の検査項目、及び併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータを用いて学習モデルを作成するようにしてもよい。 In the above explanation, an example was described in which a learning model was created using data on a first test item related to respiratory function, a second test item related to a comorbid disease, and a third test item related to a frailty factor for a patient suffering from COPD. However, a learning model may also be created using data on the first test item related to respiratory function and the second test item related to a comorbid disease.

[変形例1]
図5に本開示の実施形態の変形例1に係るサーバ102の構成図を示す。サーバ102は、さらに、予測部12にて予測された患者の状態変化の予測結果が、予め定められた複数の階層の何れに相当するかを決定する決定部13を有することが好ましい。例えば、患者の状態変化の確率が低いレベルから、高いレベルまでの複数のレベルに分けることができる。患者の状態変化の予測結果を複数の階層に分けることにより、患者や医療関係者が、現在、複数の階層のうちのどの階層にいるのかを客観的に認識することができる。
[Modification 1]
5 shows a configuration diagram of the server 102 according to the first modified example of the embodiment of the present disclosure. The server 102 preferably further includes a determination unit 13 that determines to which of a plurality of predetermined hierarchies the prediction result of the patient's condition change predicted by the prediction unit 12 corresponds. For example, the probability of the patient's condition change can be divided into a plurality of levels, ranging from a low level to a high level. By dividing the prediction result of the patient's condition change into a plurality of hierarchies, the patient and medical personnel can objectively recognize which of the plurality of hierarchies they are currently in.

また、患者の状態変化が、患者が再入院することである場合には、患者が再入院するリスクを複数の階層に分けるようにしてもよい。具体的には、例えば、患者が退院後30日以内に再入院する可能性を4つの階層に分けることができる。 In addition, if the change in the patient's condition is that the patient will be readmitted to hospital, the risk of the patient being readmitted to hospital may be divided into multiple hierarchies. Specifically, for example, the possibility that the patient will be readmitted to hospital within 30 days after being discharged may be divided into four hierarchies.

図5に示すように、サーバ102は、さらに、予測された状態変化を出力する出力部50を有することが好ましい。出力部50として、表示装置や、印刷装置等を用いることができる。また、予測された状態変化は、図1に示すように、通信ネットワーク200を介して端末300へ出力されてもよい。 As shown in FIG. 5, the server 102 preferably further includes an output unit 50 that outputs the predicted state change. The output unit 50 may be a display device, a printer, or the like. The predicted state change may also be output to the terminal 300 via the communication network 200 as shown in FIG. 1.

図6に、本開示の実施形態の変形例1に係るサーバ102による出力結果の例を示す。図6には、出力結果の例として、表示装置(図示せず)への出力画面400の例を示している。出力画面400には、第1領域401から第4領域404の4つの領域に出力結果が示されている。 Figure 6 shows an example of an output result by the server 102 according to the first variation of the embodiment of the present disclosure. As an example of the output result, Figure 6 shows an example of an output screen 400 to a display device (not shown). On the output screen 400, the output result is displayed in four areas, a first area 401 to a fourth area 404.

第1領域401は、COPD再入院リスクレベルを示している。例えば、退院後30日以内に再入院する可能性を低いレベルから高いレベルまで4段階に分けて表示している。 The first area 401 shows the COPD readmission risk level. For example, the possibility of readmission within 30 days after discharge is displayed in four stages, from low to high.

また、4段階のリスクレベルの中で患者が再入院するリスクレベルがどのレベルにあるのかを三角形のマークで示している。再入院するリスクレベルが高い患者は、出力結果から、自己の再入院のリスクが高いことを認識することができる。例えば、図6に示した例では、患者は、再入院するリスクレベルが、4段階のうちの2番目に高いリスクレベルにあることが表示されている。 In addition, a triangular mark indicates the patient's risk level of readmission out of the four risk levels. Patients with a high risk level of readmission can recognize from the output results that they have a high risk of being readmitted. For example, in the example shown in Figure 6, the patient's risk level of readmission is displayed as being at the second highest risk level out of the four levels.

第2領域402は、患者の基本情報に含まれる各情報に関して、リスクが高い状態にあるのか低い状態にあるのかを示している。患者の基本情報として、例えば、年齢に関する情報、喫煙歴に関する情報、独居か同居かに関する情報、及びADLに関する情報を表示するようにしてもよい。 The second area 402 indicates whether each piece of information included in the patient's basic information is at high or low risk. As the patient's basic information, for example, information on age, smoking history, whether the patient lives alone or with other people, and information on ADL may be displayed.

第3領域403は、患者の検査項目のうち、呼吸機能の検査結果として、息切れスケールである「mMRC」、及びCOPDの重症度を示したステージ分類である「GOLD分類」の検査結果を示している。これらの検査項目についても、患者の機能低下がどのレベルにあるのかを表示することができる。 The third area 403 shows the results of the patient's respiratory function test, including the "mMRC" shortness of breath scale and the "GOLD classification" stage classification indicating the severity of COPD. The level of functional decline of the patient can also be displayed for these test items.

第4領域404は、患者の検査項目のうち、バイタルに関する検査結果として、SpO2及び呼吸数の検査結果を示し、血液検査に関する検査結果として、BUN及びpHの検査結果を示している。なお、正常値の範囲には、ハッチングを施している。 The fourth area 404 shows the SpO2 and respiratory rate test results as vital sign test results, and the BUN and pH test results as blood test results, among the patient's test items. The normal range is hatched.

出力結果400には、第3領域403に示した呼吸機能に関する検査結果だけでなく、第4領域404に示したバイタル及び血液検査に関する検査結果を示すことにより、再入院のリスクレベルに対して、呼吸機能だけでなくバイタル、及び血液検査に関する検査結果が与える影響についても表示することができる。 By showing not only the test results related to respiratory function shown in the third area 403 but also the test results related to vital signs and blood tests shown in the fourth area 404 in the output result 400, it is possible to display the impact that not only the test results related to respiratory function but also the test results related to vital signs and blood tests have on the risk level of re-hospitalization.

以上のように、本開示の実施形態の変形例1に係るサーバ102の出力部50による出力結果として、図6に示すような出力画面400を表示することにより、患者の状態変化が複数の階層の内のどの階層にあるのかを表示することができる。 As described above, by displaying the output screen 400 as shown in FIG. 6 as the output result from the output unit 50 of the server 102 according to the first modified embodiment of the present disclosure, it is possible to display which of multiple hierarchies the change in the patient's condition is in.

[再入院のリスクレベルの決定方法]
次に、本開示の実施形態に係るサーバを用いて患者の再入院確率を予測し、再入院のリスクレベルを決定する手順について説明する。図7に、本開示の実施形態に係るサーバの動作手順を説明するためのフローチャートを示す。まず、ステップS201において、COPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目、併存疾患に関する第2の検査項目、及びフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータをそれぞれ取得する。
[Method for determining risk level of readmission]
Next, a procedure for predicting a patient's readmission probability and determining a risk level of readmission using a server according to an embodiment of the present disclosure will be described. Fig. 7 shows a flowchart for explaining an operation procedure of the server according to an embodiment of the present disclosure. First, in step S201, data on a first test item related to respiratory function, a second test item related to comorbid diseases, and a third test item related to frailty factors for a patient suffering from COPD are acquired.

次に、ステップS202において、複数の患者の第1~第3の検査項目に関するデータと複数の患者の再入院に関するデータに基づいて作成された学習済みモデルを用いて、患者の再入院確率を予測する。学習済みモデルは、図3を用いて説明した学習モデルを用いることができる。再入院は、ここでは、退院後、30日以内に行われるものとする。 Next, in step S202, the probability of a patient being readmitted is predicted using a trained model created based on data on the first to third test items of multiple patients and data on readmission of multiple patients. The trained model may be the learning model described using FIG. 3. Here, readmission occurs within 30 days after discharge.

次に、ステップS203において、予測された患者の再入院確率の予測結果が、予め定められた複数のリスクレベルの何れに相当するかを決定する。複数のリスクレベル(階層)として、例えば、4つのリスクレベルに分けることができる。具体的には、例えば、患者が退院後30日以内に再入院する可能性の場合、XGBoostの分析アルゴリズムを用い、予測確率(30日以内に再入院する確率)0~10%を第1レベル、10~30%を第2レベル、30~60%を第3レベル、60~100%を第4レベルとした。このように、患者のリスクに応じた層別化を行うようにすることで、患者は、退院後30日以内の再入院する確率が高い階層から低い階層までのどの層にいるかを容易に把握することができる。 Next, in step S203, it is determined which of a plurality of predetermined risk levels the predicted result of the patient's readmission probability corresponds to. The plurality of risk levels (hierarchies) can be divided into, for example, four risk levels. Specifically, for example, in the case of the possibility that a patient will be readmitted within 30 days after discharge, the XGBoost analysis algorithm is used to set a predicted probability (probability of readmission within 30 days) of 0-10% as the first level, 10-30% as the second level, 30-60% as the third level, and 60-100% as the fourth level. In this way, by stratifying patients according to their risk, it is possible to easily grasp which hierarchy, from high to low, the patient is in in terms of the probability of readmission within 30 days after discharge.

次に、ステップS204において、予測された再入院のリスクレベルを出力する。リスクレベルの出力については図6に示すように表示することができる。 Next, in step S204, the predicted risk level of readmission is output. The output of the risk level can be displayed as shown in FIG. 6.

以上の説明においては、COPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目、併存疾患に関する第2の検査項目、及びフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータを用いて、患者が30日以内に再入院する確率を算出する例について説明したが、このような例には限られない。即ち、呼吸機能に関する第1の検査項目、及び併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータを用いて、患者が30日以内に再入院する確率を算出するようにしてもよい。 In the above explanation, an example has been described in which the probability of a patient being readmitted to hospital within 30 days is calculated using data on a first test item related to respiratory function, a second test item related to a comorbid disease, and a third test item related to a frailty factor for a patient suffering from COPD, but the example is not limited to this. In other words, the probability of a patient being readmitted to hospital within 30 days may be calculated using data on a first test item related to respiratory function and a second test item related to a comorbid disease.

[変形例2]
上記の実施形態及び変形例1は、機械学習を用いて作成された学習済みモデルを用いて患者の状態変化の予測を行うものであるが、患者の身体状態変化を予測する別の手法を用いることもできる。例えば、バイタル、及び血液検査に関するデータを用い、退院時からの時系列的な分析を行うことで患者の状態変化を予測することが出来る。時系列的な分析手法としては、例えば、状態空間モデル、隠れマルコフモデルなどが挙げられる。インプットデータが膨大な場合は、畳み込みエンコーダなどの手法を用いることもできる。隠れマルコフモデルを用いる場合、患者の状態を推定可能な分布関数、一定の時間間隔における状態遷移確率、各種アウトカム、例えば30日以内の再入院に対する状態シーケンスを求めることもできる。
[Modification 2]
The above embodiment and modification 1 predict the change in the patient's condition using a trained model created using machine learning, but other methods for predicting the change in the patient's physical condition can also be used. For example, a change in the patient's condition can be predicted by performing a time-series analysis from the time of discharge using data related to vital signs and blood tests. Examples of time-series analysis methods include a state space model and a hidden Markov model. When the input data is huge, a method such as a convolutional encoder can also be used. When a hidden Markov model is used, a distribution function capable of estimating the patient's condition, a state transition probability at a certain time interval, and various outcomes, for example, a state sequence for readmission within 30 days, can also be obtained.

上記の分析で得られた結果から患者の身体状態、再入院、死亡、増悪に係る状態変化を推定することもできる。例えば、予め、COPDに罹患している複数の患者の第1及び第2の検査項目に関するデータと複数の患者の状態変化に関するデータに基づいて時系列的な分析を行い、患者の状態変化に関するモデルを作成し、サーバ101の記憶部30に記憶する。予測部12は記憶されたモデルを用いて、例えば退院時の患者の情報から患者の身体状態や状態変化を予測することができ、また患者への介入を行うか否かの判断材料、すなわち、モニタリング指標として用いることも出来ると考えられる。 The results obtained from the above analysis can also be used to estimate changes in condition related to the patient's physical condition, re-admission, death, and exacerbation. For example, a time-series analysis is performed in advance based on data on the first and second test items of multiple patients suffering from COPD and data on changes in the conditions of multiple patients, a model of changes in the patient's condition is created, and stored in the memory unit 30 of the server 101. The prediction unit 12 can use the stored model to predict the patient's physical condition and changes in condition from, for example, the patient's information at the time of discharge, and it is also thought that the model can be used as a basis for deciding whether or not to intervene with the patient, i.e., as a monitoring index.

さらに、図3に示したような学習済みモデルを用いた患者の状態変化の予測に関する情報と共に時系列分析から得られた患者の身体状態の変化、好ましくは後述の状態遷移確率及び状態シーケンスを活用することで、より患者の状態に合わせた患者への介入を行うか否かの判断やモニタリングが可能となる。 Furthermore, by utilizing the changes in the patient's physical condition obtained from time series analysis, together with information on the prediction of changes in the patient's condition using a trained model such as that shown in Figure 3, and preferably the state transition probability and state sequence described below, it becomes possible to determine and monitor whether or not to intervene in a way that is more tailored to the patient's condition.

[時系列分析方法]
次に、COPDに罹患した患者の退院後の検査データが、患者の状態悪化あるいは再入院に与える影響を時系列分析する方法について説明する。時系列分析の対象は、初回退院日以降のバイタル及び血液検査項目に関する検査データである。具体的には、上述した学習モデル(XGBoostモデル)で絞り込んだ検査データと、バイタルに関する項目(呼吸数、SpO2)を用いた。バイタルの検査値は、入院期間中及び退院後のデータを用いた。血液検査項目には、BUN、Alb、CRP、ChEを抽出した。抽出項目は一例であるので、他の項目の加減があっても手法は同様に行えるものとする。
[Time series analysis method]
Next, a method for time-series analysis of the effect of test data of a patient suffering from COPD after discharge on the deterioration of the patient's condition or re-admission will be described. The subject of the time-series analysis is test data related to vital signs and blood test items after the first discharge date. Specifically, the test data narrowed down by the above-mentioned learning model (XGBoost model) and items related to vital signs (respiratory rate, SpO2) were used. The vital signs test values used were data from the hospitalization period and after discharge. The blood test items extracted were BUN, Alb, CRP, and ChE. The extracted items are only an example, so the method can be performed in the same way even if other items are added or subtracted.

時系列分析には隠れマルコフモデルを用いた。隠れマルコフモデルは、時系列データの各時点における状態及び出力の確率分布をモデル化したものであり、観測可能な変数から隠れ状態を予測する統計的手法である。 A hidden Markov model was used for the time series analysis. The hidden Markov model models the probability distribution of states and outputs at each point in time in time series data, and is a statistical method for predicting hidden states from observable variables.

時系列分析で用いたデータは約1000患者分である。各検査項目のデータは初回退院日以降、7日間毎に区切り、その平均値を用いた。隠れマルコフモデルのハイパーパラメータとして、分布関数は正規分布を仮定し、状態数は5つ(S0~S4)とした。時系列分析により、推定される5状態間の遷移確率、及び時系列データの状態シーケンスを求めた。状態シーケンスは、30日以内の再入院、増悪の有無といったような各種アウトカムに対して、各状態(S0~S4)の割合を求めているものである。 Data from approximately 1,000 patients was used in the time series analysis. Data for each test item was divided into seven-day intervals from the date of initial discharge, and the average value was used. As hyperparameters for the hidden Markov model, a normal distribution was assumed for the distribution function, and there were five states (S0 to S4). Time series analysis was used to determine the estimated transition probability between the five states, and the state sequence of the time series data. The state sequence was calculated by calculating the proportion of each state (S0 to S4) for various outcomes such as readmission within 30 days and the presence or absence of exacerbation.

図8に、患者のバイタル及び血液検査項目に関する検査値のヒートマップを示す。検査値は、呼吸数、SpO2、Alb、ChE、CRP、BUNのそれぞれの値について、正常値から見て、高値、やや高値、低値、やや低値に分類した。また、図8において「-」は、正常値の範囲内であることを示している。これらの値の正常値の範囲は以下の通りである。 Figure 8 shows a heat map of test values related to the patient's vital signs and blood test items. The test values for respiratory rate, SpO2, Alb, ChE, CRP, and BUN were classified into high, slightly high, low, and slightly low values compared to normal values. In Figure 8, "-" indicates that the value is within the normal range. The normal ranges for these values are as follows:

Figure 0007630256000001
また、図8において、太枠で示した、状態S1、S4、及びS0は、検査値が異常である検査項目を多く含んでいることから、処置が必要な状態である可能性が示唆され、特にS0は正常値からの乖離が大きいので重篤な状態を示唆しているものと推察される。また、S2は呼吸数が多く、SpO2が低値傾向であることから、呼吸機能が健常者と比較して良くない傾向にあると推察される。しかし、抽出されたバイタル、血液検査項目のみから判断は出来ないため、状態遷移確率、状態シーケンスの結果を総合的に分析して各状態の意味合いを考察していく。
Figure 0007630256000001
In addition, in Fig. 8, states S1, S4, and S0, which are indicated by thick frames, include many test items with abnormal test values, suggesting the possibility that treatment is required, and in particular, S0 is presumed to suggest a serious condition because it is significantly different from the normal value. In addition, S2 has a high respiratory rate and a tendency for SpO2 to be low, so it is presumed that the respiratory function tends to be poorer than that of a healthy person. However, since it is not possible to make a judgment based only on the extracted vital signs and blood test items, the meaning of each state will be considered by comprehensively analyzing the results of the state transition probability and state sequence.

状態S0~S4のそれぞれの状態遷移確率を図9に示す。図9には、遷移前状態S0~S4のそれぞれから、7日後に状態S0~S4のそれぞれに遷移する確率[%]を示している。図9に示すように、状態S0~S4の7日後の状態は、現状のまま維持される確率が高い。 The state transition probability for each of states S0 to S4 is shown in Figure 9. Figure 9 also shows the probability [%] of transitioning from each of pre-transition states S0 to S4 to each of states S0 to S4 after 7 days. As shown in Figure 9, there is a high probability that states S0 to S4 after 7 days will remain as they are.

状態S3に着目すると、S3から他の状態へ遷移する確率が小さいことから、状態S3は、安定した状態であると言える。逆に、遷移後に、状態S3となる確率に注目すると、S3以外の状態からS3の状態となる確率が非常に低いことが分かる。 Focusing on state S3, the probability of transitioning from S3 to another state is low, so state S3 can be said to be a stable state. Conversely, looking at the probability of reaching state S3 after a transition, we can see that the probability of reaching state S3 from a state other than S3 is extremely low.

また、遷移後に状態S2となる確率に着目すると、S2からS0となる確率(0.342%)よりもS0からS2となる確率(1.52%)の方が高く、また、S2からS4となる確率(1.16%)よりもS4からS2となる確率(2.68%)の方が高くなっていることから、状態S2は、安定した状態であると推察される。S2は、S1やS4よりもSpO2値が良く無いので、COPDの重症度としては重症寄りと考えられるものの、S4よりも安定した状態を維持していることが示唆される。 Furthermore, looking at the probability of reaching state S2 after a transition, the probability of going from S0 to S2 (1.52%) is higher than the probability of going from S2 to S0 (0.342%), and the probability of going from S4 to S2 (2.68%) is higher than the probability of going from S2 to S4 (1.16%), so state S2 is inferred to be a stable state. Since S2 has a poorer SpO2 value than S1 and S4, it is considered to be on the more severe side in terms of the severity of COPD, but it is suggested that it maintains a more stable state than S4.

図8、9の結果に加えて、状態シーケンスの結果も含めて総合的に5つの患者状態について考察を行った結果を図10に示す。横軸はCOPDの重症度を示しており、S3(軽症)→S1→S4→S2→S0(重症)の順で重症度が高くなることが示唆された。とくに、S1からS0に向かって、増悪を繰り返し、重症化していくことを表している。 Figure 10 shows the results of a comprehensive analysis of the five patient conditions, including the results of the condition sequence, in addition to the results of Figures 8 and 9. The horizontal axis indicates the severity of COPD, suggesting that the severity increases in the order of S3 (mild) → S1 → S4 → S2 → S0 (severe). In particular, it shows that from S1 to S0, the condition repeatedly worsens and becomes more severe.

状態S1及びS4は、処置が必要な状態であって増悪を起こしやすい状態、S2は、重症度は中-高だが安定している状態、S0は、処置が必要な状態(重篤)であると考察された。図10において、処置が必要な状態にはハッチングを施しており、安定な状態にはハッチングを施していない。また、状態S3及びS1は、高栄養・肥満傾向の状態を示し、S4、S2、及びS0は低栄養の状態を示している。重症化するとフレイルが進行し、低栄養化することが知られているので、本結果も同様な傾向を示しているものと考えられた。 States S1 and S4 were considered to be states requiring treatment and prone to exacerbation, S2 was a state of medium to high severity but stable, and S0 was a state requiring treatment (severe). In Figure 10, states requiring treatment are hatched, and stable states are not hatched. Furthermore, states S3 and S1 indicate states of overnutrition and a tendency towards obesity, while S4, S2, and S0 indicate states of malnutrition. It is known that as the condition worsens, frailty progresses and malnutrition occurs, so it was considered that the present results showed a similar tendency.

患者の状態が、S0、S1及びS4であれば、処置が必要な状態であることが認識できるため、すぐに処置を行うことができる。これに対して、状態S2は、状態が安定しているものの、重症度は状態S4よりも高くなっている。このことは、状態S2は状態が安定しているため、すぐに処置を行う必要はないものの、重症寄りであるため、患者の状態の管理を継続的に行う必要があることを示していると言える。 If the patient's condition is S0, S1, or S4, it is recognizable that treatment is required, and treatment can be administered immediately. In contrast, in condition S2, the condition is stable, but is more severe than condition S4. This shows that while condition S2 is stable and does not require immediate treatment, it is on the more severe side, and so the patient's condition needs to be continuously managed.

時系列分析から重要な検査項目の変化は、再入院確率に影響していることが考えられる。したがって、重要な検査項目の変化から、患者の状態を推察できると考えられる。また、隠れマルコフモデルの5状態は身体状態を表しているため、患者状態を推測するモニタリング指標としても活用することができると考えられる。 Time series analysis suggests that changes in important test items affect the probability of readmission. Therefore, it is possible to infer a patient's condition from changes in important test items. In addition, because the five states of the hidden Markov model represent the physical condition, it is thought that they can also be used as monitoring indicators to infer a patient's condition.

変形例2では、サーバ101は、図8で示した患者のバイタル及び血液検査項目に関する検査値のヒートマップ作成に関わるアルゴリズムを記憶部30に記憶している。 In variant example 2, the server 101 stores in the memory unit 30 an algorithm for creating a heat map of the test values related to the patient's vital signs and blood test items shown in FIG. 8.

予測部12は、第1及び第2の検査項目に関するデータをそれぞれ利用して、患者の状態変化を予測する。具体的には、実施形態や変形例1と同様に取得部11はCOPDに罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目に関するデータだけでなく、併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータを取得し、これを図8のヒートマップの各状態に対応する各検査値と比較することで、現在の患者の状態がS0からS4のいずれであるかを判断する。そして、その状態からの状態遷移確率をもとに患者の状態変化を予測する。COPDは呼吸器系の疾患であるが、全身炎症性の疾患とも言われているため、患者の状態の変化は、COPDの増悪だけでなく、全身に渡って生じる場合がある。そこで、本開示の実施形態に係るサーバは、呼吸機能に関するデータだけで患者の状態の変化を予測するのではなく、併存疾患に関するデータも併せて利用することにより、患者の状態の変化をより正確に予測するものである。 The prediction unit 12 predicts a change in the patient's condition by using data on the first and second test items. Specifically, as in the embodiment and the first modified example, the acquisition unit 11 acquires not only data on the first test item related to respiratory function for a patient suffering from COPD, but also data on the second test item related to comorbid diseases, and compares this with each test value corresponding to each state of the heat map in FIG. 8 to determine whether the current state of the patient is S0 to S4. Then, the change in the patient's condition is predicted based on the state transition probability from that state. Although COPD is a respiratory disease, it is also said to be a systemic inflammatory disease, so that the change in the patient's condition may occur not only as an exacerbation of COPD but also throughout the entire body. Therefore, the server according to the embodiment of the present disclosure predicts the change in the patient's condition more accurately by not only predicting the change in the patient's condition based on data on respiratory function, but also by using data on comorbid diseases.

予測部12は、さらにフレイル要素に関する第3の検査項目に関するデータを利用して、患者の状態変化を予測することが好ましい。フレイル要素を加える理由としては、肺機能の低下や併発症は加齢要素とも関係していると言われているため、フレイル要素に関するデータを利用することにより、患者の状態の変化をより正確に予測するものである。 It is preferable that the prediction unit 12 further uses data on a third test item related to the frailty factor to predict changes in the patient's condition. The reason for adding the frailty factor is that it is said that decline in lung function and complications are also related to aging factors, and by using data related to the frailty factor, changes in the patient's condition can be predicted more accurately.

以上説明したように、本開示の実施形態に係る患者の状態変化を予測するサーバ101によれば、呼吸機能に関する第1の検査項目のデータだけでなく、併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータ、あるいはフレイル要素に関する検査項目に関する第3の検査項目に関するデータを用いているため、慢性閉塞性肺疾患に罹患している患者の状態変化をより正確に予測することができる。 As described above, the server 101 for predicting changes in a patient's condition according to an embodiment of the present disclosure uses not only data on a first test item related to respiratory function, but also data on a second test item related to a comorbid disease, or data on a third test item related to a test item related to frailty factors, making it possible to more accurately predict changes in the condition of patients suffering from chronic obstructive pulmonary disease.

10 制御部
11 取得部
12 予測部
20 通信I/F
30 記憶部
40 バス
101、102 サーバ
200 通信ネットワーク
300 端末
REFERENCE SIGNS LIST 10 Control unit 11 Acquisition unit 12 Prediction unit 20 Communication I/F
30 Storage unit 40 Bus 101, 102 Server 200 Communication network 300 Terminal

Claims (13)

慢性閉塞性肺疾患(COPD)に罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目及び併存疾患に関する第2の検査項目に関する、前記患者の退院のデータをそれぞれ取得する取得部と、
前記第1及び第2の検査項目に関するデータをそれぞれ利用して、前記患者の退院後の状態変化を予測する予測部と、
を有し、
前記取得部は、さらにフレイル(frailty)要素に関する第3の検査項目に関するデータを取得し、
前記予測部による予測は、慢性閉塞性肺疾患(COPD)に罹患している複数の患者の前記第1、第2及び第3の検査項目に関するデータと前記複数の患者の退院後の状態変化に関するデータに基づいて作成された学習済みモデルを用いてなされる、
ことを特徴とするサーバ。
An acquisition unit that acquires data on a first test item related to respiratory function and a second test item related to a comorbidity of a patient suffering from chronic obstructive pulmonary disease (COPD) at the time of discharge from the patient,
a prediction unit that predicts a change in condition of the patient after discharge from the hospital by using data on the first and second test items, respectively;
having
The acquisition unit further acquires data on a third examination item related to a frailty factor,
The prediction by the prediction unit is made using a trained model created based on data on the first, second, and third test items of a plurality of patients suffering from chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and data on changes in the condition of the plurality of patients after discharge from the hospital.
A server comprising:
前記学習済みモデルが、Boostingモデルにより作成されたものである、請求項に記載のサーバ。 The server according to claim 1 , wherein the trained model is created using a Boosting model. 前記Boostingモデルが、XGBoostモデルである、請求項に記載のサーバ。 The server of claim 2 , wherein the Boosting model is an XGBoost model. 前記患者の退院後の状態変化は、前記患者が再入院することを含む、請求項1乃至のいずれか一項に記載のサーバ。 The server of claim 1 , wherein the change in the patient's status after discharge from the hospital includes the patient being re-admitted to the hospital. 前記第3の検査項目に関するデータは、年齢、体格指数(BMI)、日常生活動作(ADL)、栄養状態、独居か否かのうちの少なくとも1つに関するデータを含む、請求項に記載のサーバ。 The server according to claim 1 , wherein the data on the third examination item includes data on at least one of age, body mass index (BMI), activities of daily living (ADL), nutritional status, and whether or not the person lives alone. 前記併存疾患に関する第2の検査項目に関するデータは、併存疾患の病名に関するデータ、血液検査に関するデータ、バイタル検査に関するデータ、及び処方データのうちの少なくとも1つを含む、請求項1乃至のいずれか一項に記載のサーバ。 The server according to claim 1 , wherein the data on the second test item related to the comorbid disease includes at least one of data on the name of the comorbid disease, data on a blood test, data on a vital sign test, and prescription data. さらに、前記予測部にて予測された前記患者の退院後の状態変化の予測結果が、予め定められた複数の階層の何れに相当するかを決定する決定部を有する、請求項1乃至のいずれか一項に記載のサーバ。 The server according to claim 1 , further comprising a determination unit that determines which of a plurality of predetermined hierarchies the predicted result of the change in the patient's condition after discharge from the hospital predicted by the prediction unit corresponds to. さらに、予測された前記状態変化を出力する出力部を有する、請求項1乃至のいずれか一項に記載のサーバ。 The server according to claim 1 , further comprising an output unit for outputting the predicted state change. 前記予測部による予測は、前記患者の身体状態及び/又はその遷移確率を予測する、請求項1に記載のサーバ。 The server according to claim 1, wherein the prediction unit predicts the patient's physical condition and/or its transition probability. 慢性閉塞性肺疾患(COPD)に罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目併存疾患に関する第2の検査項目、及びフレイル(frailty)要素に関する第3の検査項目に関する、前記患者の退院のデータをそれぞれ入力する入力部と、
入力された前記データをサーバへ送信する送信部と、
慢性閉塞性肺疾患(COPD)に罹患している複数の患者の前記第1第2及び第3の検査項目に関するデータと前記複数の患者の退院後の状態変化に関するデータに基づいて作成された学習済みモデルをそれぞれ利用して、前記患者の退院後の状態変化が予測され、予測された前記状態変化を前記サーバから受信する受信部と、
受信した前記状態変化を出力する出力部と、
を有することを特徴とする端末。
An input unit for inputting data on a patient suffering from chronic obstructive pulmonary disease (COPD) at the time of discharge , the data relating to a first test item related to respiratory function , a second test item related to comorbidities, and a third test item related to frailty factors ;
A transmission unit that transmits the input data to a server;
A receiving unit that predicts a change in condition of a patient after discharge from a hospital by using trained models created based on data on the first , second , and third test items of a plurality of patients suffering from chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and data on changes in condition of the plurality of patients after discharge from a hospital, and receives the predicted changes in condition from the server;
an output unit that outputs the received state change;
A terminal comprising:
慢性閉塞性肺疾患(COPD)に罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目併存疾患に関する第2の検査項目、及びフレイル(frailty)要素に関する第3の検査項目に関する、前記患者の退院のデータをそれぞれ取得することと、
慢性閉塞性肺疾患(COPD)に罹患している複数の患者の前記第1第2及び第3の検査項目に関するデータと前記複数の患者の退院後の状態変化に関するデータに基づいて作成された学習済みモデルをそれぞれ利用して、前記患者の退院後の状態変化の予測値を算出することと、
を含むことを特徴とする状態変化を予測する方法。
Acquiring discharge data of a patient suffering from chronic obstructive pulmonary disease (COPD) on a first test item related to respiratory function , a second test item related to comorbidities, and a third test item related to frailty factors ;
Calculating a predicted value of a change in condition of a patient after discharge from a hospital by using trained models created based on data on the first , second , and third test items of a plurality of patients suffering from chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and data on a change in condition of the plurality of patients after discharge from a hospital;
A method for predicting a state change, comprising:
コンピュータに、
慢性閉塞性肺疾患(COPD)に罹患している患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目併存疾患に関する第2の検査項目、及びフレイル(frailty)要素に関する第3の検査項目に関する、前記患者の退院のデータをそれぞれ取得することと、
慢性閉塞性肺疾患(COPD)に罹患している複数の患者の前記第1第2及び第3の検査項目に関するデータと前記複数の患者の退院後の状態変化に関するデータに基づいて作成された学習済みモデルをそれぞれ利用して、前記患者の退院後の状態変化を予測することと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
On the computer,
Acquiring discharge data of a patient suffering from chronic obstructive pulmonary disease (COPD) on a first test item related to respiratory function , a second test item related to comorbidities, and a third test item related to frailty factors ;
predicting a change in condition of a patient after discharge from a hospital by using trained models created based on data on the first , second , and third test items of a plurality of patients suffering from chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and data on a change in condition of the plurality of patients after discharge from a hospital;
A program characterized by executing the above.
慢性閉塞性肺疾患(COPD)に罹患している複数の患者に関する呼吸機能に関する第1の検査項目併存疾患に関する第2の検査項目、及びフレイル(frailty)要素に関する第3の検査項目に関する、患者の退院のデータと前記複数の患者の退院後の状態変化に関するデータとを含む教師データを取得し、
前記第1第2及び第3の検査項目に関する、前記患者のデータを入力、前記患者の退院後の状態変化に関するデータを出力とする学習済みモデルを生成する、
ことを特徴とする学習済みモデルの生成方法。
Acquire teacher data including data on a first test item related to respiratory function of a plurality of patients suffering from chronic obstructive pulmonary disease (COPD) , a second test item related to a comorbid disease , and a third test item related to a frailty factor , the data including data on the patients at the time of discharge from the hospital and data on changes in condition of the plurality of patients after discharge from the hospital;
Generate a trained model in which data on the patient regarding the first , second , and third test items is input and data on changes in the condition of the patient after discharge is output.
A method for generating a trained model.
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