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# 健康科学# 神経学

多発性硬化症患者の視力喪失予測

研究は、MS患者の健康データを使って視力の問題を予測することを目指しているよ。

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MSと視力喪失の予測MSと視力喪失の予測を明らかにした。研究が、MS患者の視力問題を予測する方法
目次

多発性硬化症(MS)は神経系に影響を与える病気だよ。通常、50歳未満の人に多いんだ。MSでは中枢神経系の神経の保護シートが損なわれて、いろんな症状が出るんだ。患者はしびれ、チクチク感、筋力低下、バランスの問題を感じたり、時には膀胱のコントロールができなくなったりすることもある。

MSの一般的なサインの一つは視力の問題だよ。多くのMS患者は突然視力に問題を感じることがある。視力が落ちたり、視神経炎という痛みを伴う状態になって、視力が1週間ほどで悪化することもあるんだ。研究によると、MSの患者の約5分の1が視力の問題に最初に気づくみたい。病気が進むと、全体の約半数がいつか視力の問題に直面することになるんだ。

視力の問題はMSと密接に関連してるけど、最新のMS診断ガイドラインでは視神経の損傷をチェックすることが含まれてないんだよ、視力の問題が始まる場所なのにね。

視力喪失の予測の必要性

健康の専門家たちは視力の問題とMSの関連性を理解してるけど、MSと診断された後に誰が視力の問題に直面するかを予測するための情報が足りてないんだ。これらの視力の問題は、MSとは無関係な以前の眼の病気から起こることもあるんだよ。そういう状態には、目の炎症や目の一部が薄くなることが含まれる。MSは目の連携にも影響を与えて、二重視やぼやけた視力を引き起こすことがあるんだけど、これらの問題はMSの重症度を測るための一般的なテストには現れない。

特にMSに関連した視力の問題を予測することに焦点を当てた研究はあまりないんだ。最近の研究では、誰がどれくらいよく見えるかをチェックすることで、その人のMSの進行具合を示すことができるかもしれないと強調されている。光干渉断層撮影(OCT)や視覚誘発電位(VEP)などの新しいテストは、視力の変化に気づく前でもMSが悪化している人を特定するのに期待が持てるけど、これらのテストはすでに起こった損傷だけをチェックするんだ。

研究の目的設定

この研究の目的は二つあるよ。一つは、MS患者で視力の問題を抱えている人の特徴を、MSの診断前後で詳しく調べること。もう一つは、MSと診断された後に視力の障害を経験する可能性が高い患者を特定するモデルを作ることなんだ。これをするために、研究者たちは2億1300万人以上の患者の健康記録からなる大規模なデータベースを使って、機械学習モデルを訓練したんだ。これらのモデルはデータのパターンを見つけ出すためのツールで、特にどのMS患者が視力の問題に直面するかを予測するのに役立つの。

視力の問題は多くのMS患者が抱える共通の悩みだけど、疾病の重症度を測る方法では正確に捉えられていないことが多いんだ。このデータの不足から、視力の問題を抱えている患者の数が過小評価されることもあるよ。多くのMS患者が、そういった視力問題がかなり深刻で、全体のMS症状の重症度と直接的に関連していると報告している。

機械学習を使った過去の研究は、MSがどのくらい悪化するかや、症状がいつ悪化するかを予測することに焦点を当ててきたんだ。例えば、診断後にMSが悪化するリスクを推定するツールを開発した研究者もいるよ。でも、そういったツールは、大規模な健康データベースでは利用できない患者情報を使うことが多いんだ。

研究プロセスの理解

MS患者が抱える一般的な身体の問題を調べるために、研究者たちはまずMSと視力の問題の両方を持つ人を特定したんだ。多くの患者から情報を集めた結果、視力障害が最も一般的な問題だとわかったよ。

データを分析するために、研究者たちは診断コードを使ってMSとさまざまな関連問題を持つ患者をカテゴリー分けしたんだ。特に視力障害を持つ人を探したよ。初期分析で、MSと診断された患者が45万人以上見つかり、その中で約7万人が視力の問題も抱えていたんだ。でもモデルを作るためには、MS診断前から視力の問題を持っていた患者は除外したんだ、そうしないと結果が歪んじゃうからね。

慎重にチェックした結果、MSと診断された後に初めて視力喪失と診断された人が42000人以上、視力の問題がない人が約33万人に絞られたよ。

収集したデータには、電子健康記録からのさまざまな情報が含まれていたよ。人口統計の詳細や薬の情報、ラボの結果などがあったけど、患者の状態をもっと深く理解できるような重要なデータ、例えば画像報告書や臨床ノートは利用できなかったんだ。

予測モデルの構築

研究者たちは次に、視力障害を体験する可能性がある患者を予測できるモデルを作るために機械学習技術を使ったんだ。持っているデータを使って、ロジスティック回帰やニューラルネットワークなど、さまざまなタイプのモデルを訓練したよ。

患者をMS診断に関連してデータが収集されたタイミングでグループ分けしたんだ。視力障害に至るまでの患者データの異なる段階に焦点を当てた3種類のモデルを作ったよ。主な目標は、MS診断後にどの患者が視力の問題に直面する可能性が高いかを予測する能力を理解することだったんだ。

各モデルの効果は、結果を予測する正確さなどの特定の基準を使って測定された。結果は、ニューラルネットワークに基づいたモデルが全体としてよく機能したことを示していたよ。特に患者の医療記録の全履歴を見た場合はね。

研究の結果

研究の結果、モデルは一部の患者が視力の問題を抱えているかもしれないと予測できたけど、特にMS診断時のデータだけを見た場合は正確性があまり高くなかったんだ。でも、完全な患者履歴で訓練されたモデルは、今後視力の問題に直面するかもしれない人とそうでない人を区別するのに成功したよ。

全体的に、最も良い結果は全患者データを評価したニューラルネットワークを使った場合に得られた。これらのモデルは高い正確率を達成し、過去の健康記録に基づいた実用的な予測を提供できることを示していたんだ。

研究結果の重要性

視力障害を予測できる方法を見つけることは、患者のモニタリングを改善し、よりタイムリーな治療につながるよ。もし医者が、どのMS患者が将来的に視力の問題に直面するかを特定できれば、もっと集中的なケアを提供できて、患者の結果を改善する可能性があるんだ。

この研究は、特に複雑な病気であるMSにおいて、未来の状態を予測する際に患者の健康の全体像を考慮する必要性を強調しているよ。

今後の方向性

これからは、これらのモデルを洗練させて、他の医療データとどう統合できるかを探るためにさらなる研究が必要だね。さまざまなソースからのデータを見て、これらのモデルが異なる医療の場面でも効果的に使えるかを確認する必要もあるんだ。

この研究は重要なマイルストーンを達成したけど、予測の信頼性と正確性を向上させるためにはまだやるべきことがあるよ。最終的には、MS患者の視力障害を予測する効果的な方法を見つけることが、彼らの生活の質や全体的な医療に大きな違いをもたらすかもしれないんだ。

オリジナルソース

タイトル: Vision Impairment prediction for patients diagnosed with Multiple Sclerosis: Cosmos based model training and evaluation

概要: ObjectivesMultiple sclerosis (MS) is a complex autoimmune neurological disorder that frequently impacts vision. One of the most frequent initial presentations of MS is acute vision loss due to optic neuritis, an acute disorder caused by MS involvement with the optic nerve. While vision impairment is often the first sign of MS, it can occur or recur at any time during the patients course. In this study, we aim to develop and evaluate machine learning models to predict vision impairment in patients with MS, both at the time of first MS diagnosis and throughout their course of care. Early awareness and intervention in patients likely to have vision loss can help preserve patient quality of life. Materials and MethodsUsing the Epic Cosmos de-identified electronic health record (EHR) dataset, we queried 213+ million patients to extract our MS cohort. Cases were defined as MS patients with vision impairment or optic neuritis (VI) following their first MS diagnosis, while controls were MS patients without VI. We trained logistic regression (LR), light gradient boosting machine (LGBM), and recurrent neural network (RNN) models to predict future VI in MS patients. The models were evaluated for two distinct clinical tasks: prediction of VI at the time of the first MS diagnosis and prediction of VI at the most recent visit. Similarly, we trained the models on different segments of the patient trajectory including up until the first MS diagnosis (MS-First Diagnosis), or until the most recent visit before developing the outcome (MS-Progress) as well as the combination of both (MS-General). Finally, we trained a survival model with the goal of predicting patient likelihood of vision loss over time. We compared the models performance using AUROC, AUPRC, and Brier scores. ResultsWe extracted a cohort of 377,097 patients with MS, including 42,281 VI cases. Our trained models achieved [~]80% AUROC, with RNN-based models outperforming LGBM and LR (79.6% vs 72.8% and 68.6%, respectively) when considering the full patient trajectory. The MS-General RNN model had the highest AUROC (64.4%) for predicting VI at the first MS diagnosis. The MS-Progress survival model achieved a 75% concordance index on the full trajectory, while the more clinically relevant MS-First Diagnosis model achieved 63.1% at initial diagnosis. Discussion and ConclusionThe MS-Progress and MS-General RNN models performed best in both prediction scenarios. While MS-General achieved the best performance at the time of first MS diagnosis with around 1% AUROC increase compared to the MS-First Diagnosis model, it showed around 1% AUROC decrease on the MS progress scenario. All RNN survival models performed the best when they were trained on data corresponding to the evaluation use-case scenarios. RNN based models showed promising performance that demonstrates that they can be useful clinical tools to predict risk of future VI events in patients with MS. Further development of these models will focus on expanding to predict other comorbidities associated with MS relapse or progression.

著者: Laila Rasmy, B. Buxton, A. Hassan, N. Shalaby, J. W. Lindsey, J. Lincoln, E. Bernstam, W. Anwar, D. Zhi

最終更新: 2023-11-11 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.11.10.23298366

ソースPDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.11.10.23298366.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた medrxiv に感謝します。

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