腎臓病の進行を追跡する新しい方法
研究が慢性腎疾患のリスクを監視する新しいモデルを明らかにした。
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慢性腎疾患(CKD)は、アメリカの成人の約15%に影響を与える一般的な健康問題だよ。特に多様なコミュニティやサービスが不十分なグループがより影響を受けやすいんだ。CKDは、寿命や生活の質に大きな影響を与え、社会にもかなりの財政的負担をかける。
CKDには、ライフスタイルの選択、食事、腎臓に悪影響を及ぼす特定の薬、遺伝的要因、経済的状況、その他の健康問題など、いろいろな要因が関与しているんだ。CKDは進行の仕方が複雑だから、臨床試験や観察研究を通じて研究する人たちにとってはチャレンジが多い。
主な課題の一つは、CKDの進行が個人ごとにバラバラであること。これが意味するのは、研究者たちは多くのリスク要因や治療反応を考慮しなきゃいけないということ。さらに、CKDの複雑さから、他の健康状態も考慮しながらその進行を正確に研究するためには多くの情報を集める必要があるんだ。
CKDは、推定糸球体濾過率(eGFR)という指標を使って診断されることが多い。この指標は、病気を発症しやすい人々の修正可能なリスク要因を特定し、対処するためのより良い方法が必要だということを示している。
電子健康記録の役割
電子健康記録(EHR)は、CKDリスクを管理する貴重な機会を提供してくれる。EHRは、大規模な患者グループに関する情報を豊富に提供し、人口統計、医療歴、経済状況などのさまざまな側面をカバーしている。最近のデータ科学の進展により、異なる医療システム間でデータを共有・分析する方法が改善されてきた。
EHRには膨大な情報が含まれているけど、CKDに関する長期的な研究にこのデータを効果的に使うには課題もある。記録には多くの患者に関する詳細が含まれているけど、特定の臨床訪問ではデータが不完全だったり、一貫性がなかったりすることがあるんだ。この不一致は、完全で定期的に収集されたデータに依存する従来の研究方法を複雑にする。
最近の高度なデータ分析技術の進展により、研究者たちはEHRから得られた複雑なデータの中からパターンを見つけ出すモデルを作成できるようになった。つまり、研究者たちは広範な健康情報に基づいてCKDの進行の典型的な経路を特定できるようになるということ。
高リスク集団に焦点を当てて
この研究では、2型糖尿病を持つ高リスクグループに焦点を当てている。研究は、大規模医療センターからのEHRデータを使用して行われ、79,000人以上の患者に関する情報が含まれていた。このデータには、重要な健康指標、数多くの臨床訪問、幅広い臨床記録が含まれている。
このEHRデータは研究に向けてよく準備されているけど、こうした多様で複雑なデータを分析するには課題が残っている。これらの課題は以下の通り:
- データの断片化が分析を複雑にする。
- 構造化データの限られた可用性が結論を導きにくくする。
- 異なる医療システム間のばらつきが結果の一般適用性に影響を与える。
- 臨床訪問や治療結果の多様なパターンが患者の体験の違いを反映する。
CKDの進行パターンを特定し、より良く予測するためには、これらの課題に対処する新しい戦略が必要だね。
新しいアプローチの紹介
これらの問題に対処するため、研究者たちは「DisEase PrOgression Trajectory(DEPOT)」という新しい方法を提案している。この方法は、証拠に基づいたグラフベースの技術を使用してCKDの進行をモデル化し、個別の臨床支援を提供する。グラフベースのアプローチは、時間を通じての臨床訪問間の関係を理解できるモデルを使用することで、EHRデータによる特有の課題に対応するのに役立つ。
研究者たちは、CKDの進行にはさまざまな経路が存在し、異なる根本的な原因によって駆動され、EHRデータのユニークなパターンに影響されると考えている。彼らは、病気が時間とともにどのように進行するのかを示す数学的グラフを通じて、これらの進行パスを表現することを目指している。
データと方法論
この研究で使用されるEHRデータは、古い記録と最近の現代的な健康システムからのデータを組み合わせたものだ。この組み合わせたデータは、慢性疾患を研究するために必要な重要な縦断的洞察を提供する。
研究者たちは、時間と共に発展し進行する健康状態の各側面に対して明確な定義を提供する包括的なデータモデルを作成した。このモデルには、さまざまなカテゴリが含まれている:
- 人口統計:年齢、性別、自己申告の人種。
- バイタルサイン:血圧、身長、体重、BMI。
- 検査:肝臓、腎臓、コレステロール検査などのいくつかの重要な血液検査。
- 診断:さまざまな健康状態を分類するコード。
- 手続き:実施された医療手続きのコード。
- 薬剤:処方された薬のコード。
これらの要素は、患者の健康の全体像を作り出し、CKDの進行を追跡するのを助けるよ。
疾患進行の経路を学ぶ
DEPOTアプローチを使用することで、研究者たちは膨大なEHRデータから疾患進行のパスを学び、予測することができる。この方法には、時間と共に患者がCKDの異なるステージを通過する様子を視覚化し分析するステップが含まれている。
この分析を通じて、研究者たちは健康状態の異なる患者の間で二つの主な経路を見つけた:
- 高リスク経路:このグループには、まだ顕著な腎機能障害の兆候を示している若い患者が含まれる。
- 低リスク経路:こちらは一般的に健康な腎機能を維持している高齢患者で構成される。
この研究は、CKDの進行が年齢だけでなく他の要因によっても大きく異なる可能性があることを強調している。
癌とCKD
研究者たちは、異なる種類の癌とCKD進行との関係も調査した。特に皮膚癌やいくつかの尿路癌は、腎機能が低い患者に多く見られることが分かった。一方で、神経系の癌は、腎機能が健康的な患者により頻繁に見られることが確認された。
これらのパターンを分析することで、研究者たちはCKDの進行が腎の健康だけでなく、癌のような他の重要な健康状態とも関連していることを特定できた。
未来の遭遇を予測する
EHRデータから学ばれたパターンに基づいて、DEPOT法は将来の患者の遭遇を予測するためにも使用できる。これによって、臨床医は患者ケアに関する意思決定を行う際に、予測された健康管理ニーズを考慮に入れることができるようになる。
研究者たちは、腎機能と患者の年齢との間に強い相関関係があることを発見し、方法の堅牢性を示した。さらに、このアプローチを使って患者の体験を予測できる能力は、CKDや関連する状態の管理を改善する可能性を示している。
結論
この研究は、包括的なEHRデータを使用してCKDの進行を理解し予測する革新的な方法を提示している。発見は、研究において電子健康記録を使用する際の特有の課題に対処する重要性を強調している。
リスク要因や進行パターンを特定することによって、臨床医は特に高リスク集団におけるCKD管理により積極的な対策を取ることができる。この研究は、改善されたデータ分析が患者の健康結果を向上させ、CKDのような慢性疾患が社会に与える全体的な影響を軽減する可能性があることを示している。
全体として、この研究で行われた取り組みは、先進的なデータ分析技術を活用して、慢性腎疾患管理における臨床意思決定を向上させ、患者ケアを改善する可能性を示している。
タイトル: DEPOT: graph learning delineates the roles of cancers in the progression trajectories of chronic kidney disease using electronic medical records
概要: Chronic kidney disease (CKD) is a common, complex, and heterogeneous disease impacting aging populations. Determining the landscape of disease progression trajectories from midlife to senior age in a real-world context allows us to better understand the progression of CKD, the heterogeneity of progression patterns among the risk population, and the interactions with other clinical conditions like cancers. In this study, we use electronic health records (EHRs) to outline the CKD progression trajectory roadmap for the Wake Forest Baptist Medical Center (WFBMC) patient population. We establish an EHR cohort (n = 79,434) with patients health status identified by 18 Essential Clinical Indices across 508,732 clinical encounters. We develop the DisEase PrOgression Trajectory (DEPOT) approach to model CKD progression trajectories and individualize clinical decision support. The DEPOT is an evidence-driven, graph-based clinical informatics approach that addresses the unique challenges in longitudinal EHR data by systematically using the graph artificial intelligence (graph-AI) model for representation learning and reverse graph embedding for trajectory reconstruction. Moreover, DEPOT includes a prediction model to assign new patients along the progression trajectory. We successfully establish the EHR-based CKD progression trajectories with DEPOT in the WFUBMC cohort. We annotate the trajectories with clinical features, including kidney function, age, and other indices, including cancer. This CKD progression trajectory roadmap reveals diverse kidney failure pathways associated with different clinical conditions. Specifically, we have identified one high-risk trajectory and two low-risk trajectories. Switching pathways from low-risk trajectories to the high-risk one is associated with accelerated decline in kidney function. On this roadmap, high-risk patients are enriched in the skin and GU cancers, which differs from low-risk patients, suggesting fundamentally different disease progression mechanisms. Overall, the CKD progression trajectory roadmap reveals novel diverse renal failure pathways in type 2 diabetes mellitus and highlights disease progression patterns associated with cancer phenotypes.
著者: Jing Su, Q. Song, X. Liu, Z. Li, P. Zhang, M. Eadon
最終更新: 2023-08-16 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.08.13.23293968
ソースPDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.08.13.23293968.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/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。
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