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JP6909078B2 - Disease onset prediction device, disease onset prediction method and program - Google Patents

Disease onset prediction device, disease onset prediction method and program Download PDF

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Description

本発明は、疾病発症予測装置、疾病発症予測方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a disease onset prediction device, a disease onset prediction method and a program.

従来の医療機器デバイスでは、患者の生体データが一定値を下回るなどの単純な判断によってアラートを発する。近年、患者の生体データをリアルタイムに解析し、疾病を予測する技術が研究されている。例えば特許文献1には、患者の生体データを示す2つのパラメータの関係を求め、それを統計値と比較して疾病の予兆を解析する疾病予測装置が開示されている。また、特許文献2には、人の生体データをモデル化し、そのモデルから得られる推定値と実際の測定値との差を解析することによって、人の健康状態をモニタリングする方法が開示されている。 Conventional medical device devices issue alerts based on simple judgments such as the patient's biometric data falling below a certain value. In recent years, techniques for predicting diseases by analyzing biological data of patients in real time have been studied. For example, Patent Document 1 discloses a disease prediction device that obtains the relationship between two parameters indicating the biological data of a patient and compares it with a statistical value to analyze a sign of a disease. Further, Patent Document 2 discloses a method of monitoring a person's health condition by modeling a person's biological data and analyzing the difference between an estimated value obtained from the model and an actual measured value. ..

特開2016−040693号公報JP-A-2016-040693 特表2009−517188号公報Special Table 2009-517188

疾病を発症する場合には、生体データに数時間前から兆候が現れていることが多い。そのような兆候を捉えることができれば、患者に対する疾病の発症を精度良く予測し、それを医療現場の医師、看護師等に伝えることにより、疾病の発生を未然に防ぐことが可能となる。 When a disease develops, biometric data often show signs for hours. If such signs can be caught, it will be possible to prevent the outbreak of the disease by accurately predicting the onset of the disease for the patient and communicating it to doctors, nurses, etc. in the medical field.

しかしながら、特許文献1に開示された技術では、あくまで統計値との比較によって患者に変化が起きたことがわかるだけであり、特定の疾病の発症前に現れる兆候を精度良く捉えることはできない。また、特許文献2に開示された方法では、実際の測定値が健康な状態かそうでないかを特定するだけであり、特定の疾病の発症を予測するには至らない。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 only shows that the patient has changed by comparing with the statistical values, and cannot accurately capture the signs appearing before the onset of a specific disease. Further, the method disclosed in Patent Document 2 only identifies whether the actual measured value is in a healthy state or not, and does not predict the onset of a specific disease.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、特定の疾病の発症を事前に精度良く予測することができる疾病発症予測装置、疾病発症予測方法およびプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a disease onset prediction device, a disease onset prediction method, and a program capable of accurately predicting the onset of a specific disease in advance.

上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る疾病発症予測装置は、
予測対象の生体データと予測モデル構築用の生体データとを取得する生体データ取得手段と、
前記予測モデル構築用の生体データに対応する患者が疾病を発症したか否かを表す発症情報を取得する発症情報取得手段と、
前記発症情報が前記疾病を発症したことを表す場合、前記予測モデル構築用の生体データのうち、前記疾病を発症した発症時点の基準期間前から前記発症時点までの生体データから、陽性サンプルとなる生体データを抽出し、前記発症時点の前記基準期間前より以前の生体データから、陰性サンプルとなる生体データを抽出するサンプル抽出手段と、
前記陽性サンプルを、前記発症時点の前記基準期間前の時点である基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症するトレーニングデータとして使用し、前記陰性サンプルを、前記基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症しないトレーニングデータとして使用することによって、予測モデルを構築する予測モデル構築手段と、
前記予測対象の生体データを取得した時点を前記基準時とし、前記予測対象の生体データと前記予測モデルとに基づいて、前記予測対象の生体データに対応する患者が、前基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症するか否かを予測する発症予測手段と、を備え、
前記サンプル抽出手段は、抽出した前記陽性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陽性サンプルとし、前記陰性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陰性サンプルとする。
In order to achieve the above object, the disease onset prediction device according to the first aspect of the present invention is
A biometric data acquisition means for acquiring biometric data to be predicted and biometric data for constructing a prediction model,
An onset information acquisition means for acquiring onset information indicating whether or not a patient has developed a disease corresponding to the biological data for constructing the prediction model, and an onset information acquisition means.
When the onset information indicates that the disease has developed, a positive sample is obtained from the biometric data for constructing the prediction model from the biometric data from before the reference period at the onset time of the onset of the disease to the onset time. A sample extraction means for extracting biological data and extracting biological data as a negative sample from biological data before the reference period at the time of onset.
The positive sample is used as training data for developing the disease within the period from the reference time, which is the time point before the reference period at the time of onset, to the time after the reference period , and the negative sample is used from the reference time to the above. A predictive model construction means for constructing a predictive model by using it as training data that does not develop the disease within the period up to after the reference period.
Said time obtaining the prediction target biometric data and the reference time, on the basis the prediction target biometric data to said predictive model, the patient corresponding to the biometric data of the prediction target, the reference from the time before Symbol reference It is provided with an onset prediction means for predicting whether or not the disease will develop within the period up to after the period.
In the sample extraction means, the result of performing a predetermined calculation on the extracted biological data to be a positive sample is defined as the positive sample, and the result of performing a predetermined calculation on the biological data to be a negative sample is defined as the negative sample. ..

前記サンプル抽出手段は、前記発症情報が、前記患者が前記疾病を発症したことを表す場合、前記予測モデル構築用の生体データのうち、前記発症時点の基準期間と所定期間の合計期間前から前記発症時点までの生体データであって、前記所定期間に対応する生体データを、前記所定期間の一部が重複するように複数抽出して前記陽性サンプルとする、
ようにしてもよい。
When the onset information indicates that the patient has developed the disease, the sample extraction means may use the biological data for constructing the prediction model from before the total period of the reference period and the predetermined period at the time of onset. A plurality of biological data up to the time of onset and corresponding to the predetermined period are extracted so as to partially overlap the predetermined period to obtain the positive sample.
You may do so.

前記予測モデル構築用の生体データに対応する患者に対して行った行為の内容を表すアクション情報を取得するアクション情報取得手段を備え、
前記サンプル抽出手段は、前記アクション情報に基づいて、前記予測モデル構築用の生体データから優先的に抽出して、前記陽性サンプルまたは前記陰性サンプルとする、
ようにしてもよい。
It is provided with an action information acquisition means for acquiring action information indicating the content of an action performed on a patient corresponding to the biological data for constructing the prediction model.
Based on the action information, the sample extraction means preferentially extracts from the biological data for constructing the prediction model to obtain the positive sample or the negative sample.
You may do so.

前記サンプル抽出手段は、前記アクション情報が、前記疾病の発症を回避するための行為であったことを表す場合には、前記予測モデル構築用の生体データに対応する患者が前記疾病を発症したものと仮定して、前記発症情報が前記疾病を発症したことを表す場合と同様に、前記陽性サンプルとなる生体データを抽出する、
ようにしてもよい。
When the action information indicates that the action information was an action for avoiding the onset of the disease, the sample extraction means means that the patient corresponding to the biological data for constructing the prediction model developed the disease. Assuming that the onset information indicates that the disease has occurred, the biometric data serving as the positive sample is extracted.
You may do so.

前記アクション情報取得手段は、前記発症予測手段が前記疾病を発症すると予測した前記予測対象の生体データに対応する患者に対して行った行為の内容を表す予測対象アクション情報をさらに取得し、
前記生体データ取得手段は、前記行為が行われた患者の前記予測対象の生体データに対応するデータを、前記予測モデル構築用の生体データとして新たに取得し、
前記サンプル抽出手段は、前記予測対象アクション情報が、前記疾病の発症を回避するための行為でなかったことを表す場合には、前記新たに取得した予測モデル構築用の生体データを、他の生体データよりも優先して抽出して前記陰性サンプルとする、
ようにしてもよい。
The action information acquisition means further acquires the prediction target action information representing the content of the action performed on the patient corresponding to the biometric data of the prediction target predicted to develop the disease by the onset prediction means.
The biometric data acquisition means newly acquires data corresponding to the biometric data of the prediction target of the patient in which the act is performed as the biometric data for constructing the prediction model.
When the sample extraction means indicates that the prediction target action information is not an action for avoiding the onset of the disease, the newly acquired biological data for constructing a prediction model is used as another living body. The negative sample is extracted with priority over the data.
You may do so.

前記予測モデル構築手段は、前記アクション情報が、前記疾病の発症を回避するための行為でなかったことを表し、前記発症情報が前記疾病を発症したことを表す場合に、前記予測対象の生体データに基づいて、前記疾病の発症を回避するための行為を行うべきであることを表す要注意情報を出力すべき条件を設定し、
前記予測対象アクション情報が、前記疾病の発症を回避するための行為でなかったことを表す場合、前記予測モデル構築手段が設定した前記条件に基づいて、前記要注意情報を出力する要注意情報出力手段をさらに備える、
ようにしてもよい。
When the action information indicates that the action information was not an action for avoiding the onset of the disease and the onset information indicates that the disease has developed, the biometric data of the prediction target. Based on, set the conditions for outputting cautionary information indicating that actions should be taken to avoid the onset of the disease.
When the prediction target action information indicates that the action was not an action for avoiding the onset of the disease, the caution information output that outputs the caution information based on the conditions set by the prediction model construction means. Equipped with more means
You may do so.

前記発症予測手段が前記疾病を発症すると予測した場合、前記予測対象の生体データに基づいて、前記疾病を発症すると予測した原因となる成分をあらかじめ定められた方法により分類し、アラート情報として出力するアラート情報出力手段をさらに備える、
ようにしてもよい。
When the onset prediction means predicts that the disease will develop, the causative components predicted to develop the disease are classified by a predetermined method based on the biological data of the prediction target, and output as alert information. Further equipped with alert information output means,
You may do so.

上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る疾病発症予測方法は、
予測対象の生体データと予測モデル構築用の生体データとを取得する生体データ取得ステップと、
前記予測モデル構築用の生体データに対応する患者が疾病を発症したか否かを表す発症情報を取得する発症情報取得ステップと、
前記発症情報が、前記疾病を発症したことを表す場合、前記予測モデル構築用の生体データのうち、前記疾病を発症した発症時点の基準期間前から前記発症時点までの生体データから、陽性サンプルとなる生体データを抽出し、前記発症時点の前記基準期間前より以前の生体データから、陰性サンプルとなる生体データを抽出するサンプル抽出ステップと、
前記陽性サンプルを、前記発症時点の前記基準期間前の時点である基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症するトレーニングデータとして使用し、前記陰性サンプルを、前記基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症しないトレーニングデータとして使用することによって、予測モデルを構築する予測モデル構築ステップと、
前記予測対象の生体データを取得した時点を前記基準時とし、前記予測対象の生体データと前記予測モデルとに基づいて、前記予測対象の生体データに対応する患者が、前基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症するか否かを予測する発症予測ステップと、を備え、
前記サンプル抽出ステップでは、抽出した前記陽性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陽性サンプルとし、前記陰性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陰性サンプルとする。
In order to achieve the above object, the disease onset prediction method according to the second aspect of the present invention is
A biometric data acquisition step for acquiring biometric data to be predicted and biometric data for building a predictive model,
An onset information acquisition step for acquiring onset information indicating whether or not a patient has developed a disease corresponding to the biological data for constructing the prediction model, and an onset information acquisition step.
When the onset information indicates that the disease has developed, a positive sample is obtained from the biometric data for constructing the prediction model from the biometric data from before the reference period at the onset time of the onset of the disease to the onset time. A sample extraction step of extracting biometric data to be a negative sample from biometric data prior to the reference period at the time of onset.
The positive sample is used as training data for developing the disease within the period from the reference time, which is the time point before the reference period at the time of onset, to the time after the reference period , and the negative sample is used from the reference time to the above. A predictive model building step to build a predictive model by using it as training data that does not develop the disease within the period up to after the reference period.
Said time obtaining the prediction target biometric data and the reference time, on the basis the prediction target biometric data to said predictive model, the patient corresponding to the biometric data of the prediction target, the reference from the time before Symbol reference It is provided with an onset prediction step for predicting whether or not the disease will develop within the period up to after the period.
In the sample extraction step, the result of performing a predetermined calculation on the extracted biological data to be a positive sample is defined as the positive sample, and the result of performing a predetermined calculation on the biological data to be a negative sample is defined as the negative sample. ..

上記目的を達成するため、本発明の第3の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
予測対象の生体データと予測モデル構築用の生体データとを取得する生体データ取得ステップと、
前記予測モデル構築用の生体データに対応する患者が疾病を発症したか否かを表す発症情報を取得する発症情報取得ステップと、
前記発症情報が、前記疾病を発症したことを表す場合、前記予測モデル構築用の生体データのうち、前記疾病を発症した発症時点の基準期間前から前記発症時点までの生体データから、陽性サンプルとなる生体データを抽出し、前記発症時点の前記基準期間前より以前の生体データから、陰性サンプルとなる生体データを抽出するサンプル抽出ステップと、
前記陽性サンプルを、前記発症時点の前記基準期間前の時点である基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症するトレーニングデータとして使用し、前記陰性サンプルを、前記基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症しないトレーニングデータとして使用することによって、予測モデルを構築する予測モデル構築ステップと、
前記予測対象の生体データを取得した時点を前記基準時とし、前記予測対象の生体データと前記予測モデルとに基づいて、前記予測対象の生体データに対応する患者が、前基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症するか否かを予測する発症予測ステップと、を実行させ、
前記サンプル抽出ステップでは、抽出した前記陽性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陽性サンプルとし、前記陰性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陰性サンプルとする。
In order to achieve the above object, the program according to the third aspect of the present invention is
On the computer
A biometric data acquisition step for acquiring biometric data to be predicted and biometric data for building a predictive model,
An onset information acquisition step for acquiring onset information indicating whether or not a patient has developed a disease corresponding to the biological data for constructing the prediction model, and an onset information acquisition step.
When the onset information indicates that the disease has developed, a positive sample is obtained from the biometric data for constructing the prediction model from the biometric data from before the reference period at the onset time of the onset of the disease to the onset time. A sample extraction step of extracting biometric data to be a negative sample from biometric data prior to the reference period at the time of onset.
The positive sample is used as training data for developing the disease within the period from the reference time, which is the time point before the reference period at the time of onset, to the time after the reference period , and the negative sample is used from the reference time to the above. A predictive model building step to build a predictive model by using it as training data that does not develop the disease within the period up to after the reference period.
Said time obtaining the prediction target biometric data and the reference time, on the basis the prediction target biometric data to said predictive model, the patient corresponding to the biometric data of the prediction target, the reference from the time before Symbol reference The onset prediction step of predicting whether or not the disease will develop within the period up to the period after the period is executed.
In the sample extraction step, the result of performing a predetermined calculation on the extracted biological data to be a positive sample is defined as the positive sample, and the result of performing a predetermined calculation on the biological data to be a negative sample is defined as the negative sample. ..

本発明によれば、特定の疾病の発症を事前に精度良く予測することができる疾病発症予測装置、疾病発症予測方法およびプログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a disease onset prediction device, a disease onset prediction method and a program capable of accurately predicting the onset of a specific disease in advance.

本発明の実施の形態に係るアラートシステムの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the alert system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアラートシステムの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the alert system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアラートシステムのサンプル抽出方法を示す図である。It is a figure which shows the sample extraction method of the alert system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアラートシステムの抽出したサンプルの一例を表す図である。It is a figure which shows an example of the extracted sample of the alert system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアラートシステムのハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of the alert system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアラートシステムの予測モデル構築処理のフローチャートである。It is a flowchart of the prediction model construction process of the alert system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアラートシステムのアラート原因分類条件設定処理において抽出した主成分の一例を表す図である。It is a figure which shows an example of the principal component extracted in the alert cause classification condition setting process of the alert system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアラートシステムのアラート原因分類条件設定処理において付与した主成分得点の一例を表す図である。It is a figure which shows an example of the principal component score given in the alert cause classification condition setting process of the alert system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアラートシステムのアラート原因分類条件設定処理において分類が付与されたサンプルの一例を表す図である。It is a figure which shows an example of the sample which was given the classification in the alert cause classification condition setting process of the alert system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアラートシステムの予測モデル再構築処理のフローチャートである。It is a flowchart of the prediction model reconstruction process of the alert system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアラートシステムの予測モデル再構築処理における設定値の一例を表す図である。It is a figure which shows an example of the setting value in the prediction model reconstruction processing of the alert system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアラートシステムのアラート処理のフローチャートである。It is a flowchart of the alert processing of the alert system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る携帯端末に表示されたアラート情報の出力画面の一例を表す図である。It is a figure which shows an example of the output screen of the alert information displayed on the mobile terminal which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る携帯端末に表示されたアクション選択画面の一例を表す図である。It is a figure which shows an example of the action selection screen displayed on the mobile terminal which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るアラートシステムの効果を説明するための、(a)一例を表す図、(b)別の一例を表す図である。It is a figure which shows (a) an example, and (b) a figure which shows another example for demonstrating the effect of the alert system which concerns on embodiment of this invention.

(実施の形態1)
以下、本発明の疾病発症予測装置を、患者の疾病予測を通知するアラートシステムに適用した実施の形態について、図面を参照して説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an embodiment in which the disease onset prediction device of the present invention is applied to an alert system for notifying a patient's disease prediction will be described with reference to the drawings.

本実施の形態のアラートシステム1は、本発明の疾病発症予測装置であって、患者の疾病が基準期間以内に発症することを予測して、担当の医師に通知するシステムである。アラートシステム1には、あらかじめ特定の疾病が1つまたは複数設定される。そして、アラートシステム1は、当該設定されたそれぞれの疾病が、対象の患者に発症するかどうかを予測し、発症すると予測した場合にその旨を医師に通知する。アラートシステム1の管理者は、疾病の特性を考慮して、疾病ごとに、例えば敗血症は3時間、循環器疾患は5時間、などといったように、あらかじめ基準期間をアラートシステム1に設定しておく。 The alert system 1 of the present embodiment is the disease onset prediction device of the present invention, which predicts that a patient's disease will develop within a reference period and notifies the doctor in charge. One or more specific diseases are set in advance in the alert system 1. Then, the alert system 1 predicts whether or not each of the set diseases will develop in the target patient, and if it predicts that it will develop, notifies the doctor to that effect. The administrator of the alert system 1 sets a reference period in the alert system 1 in advance for each disease, for example, 3 hours for sepsis, 5 hours for cardiovascular disease, etc., in consideration of the characteristics of the disease. ..

アラートシステム1は、後述する医療機器2が測定した患者の生体データを、病院ネットワーク5を介してリアルタイムに受信し、受信した生体データを解析して、患者が疾病を発症するかどうかを予測する。また、アラートシステム1は、患者が疾病を発症すると予測すると、その予測に至った生体データを分析してアラート情報を生成し、生成したアラート情報を、病院ネットワーク5を介して後述する携帯端末4に送信する。また、アラートシステム1は、後述する携帯端末4より医師が行った操作情報を取得して、後述する予測モデルの更新内容に反映する。 The alert system 1 receives the patient's biometric data measured by the medical device 2 described later in real time via the hospital network 5, analyzes the received biometric data, and predicts whether or not the patient will develop a disease. .. Further, when the alert system 1 predicts that a patient will develop a disease, the alert system 1 analyzes the biometric data that led to the prediction and generates alert information, and the generated alert information is transmitted to the mobile terminal 4 described later via the hospital network 5. Send to. Further, the alert system 1 acquires the operation information performed by the doctor from the mobile terminal 4 described later and reflects it in the updated content of the prediction model described later.

アラートシステム1は、図1に示すように、病院ネットワーク5を介して、医療機器2、病院情報システム3および携帯端末4と通信可能に接続されている。 As shown in FIG. 1, the alert system 1 is communicably connected to the medical device 2, the hospital information system 3, and the mobile terminal 4 via the hospital network 5.

医療機器2は、患者の生体データを測定する機器であり、典型的には、集中治療室において患者のバイタルサインを測定する機器である。他に、医療機器2は、人工呼吸器、輸液ポンプ等、患者のあらゆる生体データを測定する機器であっても良い。患者の生体データとは、患者の健康状態に関する情報を主に数値化した情報であって、血圧、脈拍数、呼吸速度、体温等のいわゆるバイタルサインと言われるデータの他、血小板数、ビリルビン、平均動脈圧、尿量等のデータを含むものである。医療機器2は、生体データを一定期間(例えば1秒間)ごとに計測して、病院ネットワーク5を介してアラートシステム1および病院情報システム3に送信する。 The medical device 2 is a device for measuring biological data of a patient, and is typically a device for measuring vital signs of a patient in an intensive care unit. In addition, the medical device 2 may be a device that measures all biological data of a patient, such as a respirator and an infusion pump. The patient's biological data is mainly quantified information on the patient's health condition, and in addition to so-called vital signs such as blood pressure, pulse rate, respiratory rate, and body temperature, platelet count, bilirubin, etc. It includes data such as mean arterial pressure and urine volume. The medical device 2 measures biological data at regular intervals (for example, 1 second) and transmits it to the alert system 1 and the hospital information system 3 via the hospital network 5.

病院情報システム3は、病院内に構築された情報システムであり、電子カルテシステム、検査情報システム、薬剤システム、患者情報システム等のサブシステムを含む。病院情報システム3は、患者の基本情報、投与された薬剤、電子カルテ等を記憶している。また、病院情報システム3は、患者のリアルタイムの生体データを医療機器2から病院ネットワーク5を介して受信し、計測時刻とともに、内部の記憶装置に格納する。病院情報システム3は、アラートシステム1からの送信要求に応じて、患者の基本情報、投与された薬剤、電子カルテ等の情報および格納された過去の生体データを、病院ネットワーク5を介してアラートシステム1に送信する。 The hospital information system 3 is an information system constructed in the hospital, and includes subsystems such as an electronic medical record system, an examination information system, a drug system, and a patient information system. The hospital information system 3 stores basic patient information, administered drugs, electronic medical records, and the like. Further, the hospital information system 3 receives real-time biological data of the patient from the medical device 2 via the hospital network 5, and stores the measured time in an internal storage device. In response to the transmission request from the alert system 1, the hospital information system 3 provides the basic information of the patient, the administered drug, the information such as the electronic medical record, and the stored past biometric data to the alert system via the hospital network 5. Send to 1.

また、病院の医療スタッフは、図示しないさまざまな機器を介して病院情報システム3にアクセスし、格納された情報を参照することができる。さらに、病院情報システム3は、後述する携帯端末4より医師が行った操作情報を受信する。これにより、医療スタッフは、医師の操作情報を視認できる。 Further, the medical staff of the hospital can access the hospital information system 3 through various devices (not shown) and refer to the stored information. Further, the hospital information system 3 receives operation information performed by a doctor from a mobile terminal 4 described later. As a result, the medical staff can visually recognize the operation information of the doctor.

携帯端末4は、スマートフォン、業務用携帯端末、タブレット、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯電話等の医師が携帯するための端末である。携帯端末4は、アラートシステム1から受信したアラート情報を画面に表示して、医師にアラート情報を視認させる。 The mobile terminal 4 is a terminal for a doctor to carry, such as a smartphone, a business mobile terminal, a tablet, a PDA (Personal Digital Assistant), or a mobile phone. The mobile terminal 4 displays the alert information received from the alert system 1 on the screen so that the doctor can visually recognize the alert information.

また、携帯端末4は、医師による操作を受けて、病院ネットワーク5を介してアラートシステム1および病院情報システム3に操作情報を送信する。これにより、医療スタッフは、病院情報システム3を介して、医師の操作情報を取得する。また、アラートシステム1は、医師の操作情報を取得して、後述する予測モデルの更新内容に反映する。 Further, the mobile terminal 4 receives an operation by a doctor and transmits operation information to the alert system 1 and the hospital information system 3 via the hospital network 5. As a result, the medical staff acquires the operation information of the doctor via the hospital information system 3. Further, the alert system 1 acquires the operation information of the doctor and reflects it in the update content of the prediction model described later.

次に、アラートシステム1の機能について、図2を参照して説明する。アラートシステム1は、後述する予測モデル構築処理、予測モデル再構築処理、アラート処理を行うための機能部として、生体データ取得部11と、発症情報取得部12と、サンプル抽出部13と、予測モデル構築部14と、発症予測部15と、アラート情報出力部16と、アクション情報取得部17とを備える。これらの機能は後述する制御部のCPU(Central Processing Unit)がプログラムを読み出して処理を実行することにより実現される。なお、アラートシステム1について、以下では運用前と運用中について分けて説明している箇所がある。ここでの運用とは、アラートシステム1を予測対象の患者に実際に使用することを指す。したがって、運用前とは、実際に使用する前の準備段階であることを意味する。 Next, the function of the alert system 1 will be described with reference to FIG. The alert system 1 has a biological data acquisition unit 11, an onset information acquisition unit 12, a sample extraction unit 13, and a prediction model as functional units for performing prediction model construction processing, prediction model reconstruction processing, and alert processing, which will be described later. It includes a construction unit 14, an onset prediction unit 15, an alert information output unit 16, and an action information acquisition unit 17. These functions are realized by the CPU (Central Processing Unit) of the control unit, which will be described later, reading the program and executing the processing. It should be noted that the alert system 1 is described separately below before and during operation. The operation here means that the alert system 1 is actually used for the patient to be predicted. Therefore, "before operation" means that it is a preparatory stage before actually using it.

生体データ取得部11は、運用前または運用中の機械学習のために、多数の患者から過去に取得した生体データを、病院情報システム3に病院ネットワーク5を介して要求し、その応答として、生体データを受信する。また、生体データ取得部11は、運用中の発症予測のために、病院ネットワーク5を介して、医療機器2からリアルタイムに送信される予測対象の患者の生体データを受信する。 The biometric data acquisition unit 11 requests the hospital information system 3 for biometric data acquired in the past from a large number of patients for machine learning before or during operation, and as a response, the biometric data acquisition unit 11 requests the hospital information system 3 via the hospital network 5. Receive data. In addition, the biometric data acquisition unit 11 receives biometric data of the patient to be predicted, which is transmitted in real time from the medical device 2 via the hospital network 5 for predicting the onset during operation.

発症情報取得部12は、運用前および運用中の機械学習のために、生体データ取得部11が病院情報システム3から取得した過去の生体データに基づいて、患者が疾病を発症したかどうかを示す発症情報を取得する。具体的には、発症情報取得部12は、患者が特定の疾病を発症したかどうかを生体データから判定する基準をあらかじめ記憶しておき、これを参照して特定の疾病を発症したかどうかを判定する。なお、生体データから判定するのではなく、医療スタッフ(主に医師)が診察によって判定した発症情報を病院情報システム3に機器を介して入力し、アラートシステム1に病院ネットワーク5を介して送信しても良い。このように、発症情報取得部12は、病院情報システム3から病院ネットワーク5を介して受信することによって、発症情報を取得しても良い。発症情報には、発症した患者のID、発症した疾病の名称、発症日時等の情報が含まれる。 The onset information acquisition unit 12 indicates whether or not the patient has developed a disease based on the past biometric data acquired by the biometric data acquisition unit 11 from the hospital information system 3 for machine learning before and during operation. Acquire onset information. Specifically, the onset information acquisition unit 12 stores in advance a criterion for determining whether or not a patient has developed a specific disease from biological data, and refers to this to determine whether or not the patient has developed a specific disease. judge. It should be noted that the onset information judged by the medical staff (mainly doctors) by the medical examination is input to the hospital information system 3 via the device and transmitted to the alert system 1 via the hospital network 5 instead of judging from the biological data. You may. In this way, the onset information acquisition unit 12 may acquire the onset information by receiving from the hospital information system 3 via the hospital network 5. The onset information includes information such as the ID of the onset patient, the name of the onset disease, and the date and time of onset.

サンプル抽出部13は、生体データ取得部11が病院情報システム3から取得した過去の生体データから、運用前および運用中の機械学習のためのサンプルとなる生体データを抽出する。アラートシステム1は、抽出したサンプルを、疾病の発症の予測に使用する予測モデルの構築および更新のための機械学習のトレーニングデータとして使用する。機械学習において、アラートシステム1が、基準期間以内に疾病を発症することを学習するサンプルを陽性サンプル、基準期間以内には疾病を発症しないことを学習するサンプルを陰性サンプルとする。サンプル抽出部13は、過去の生体データから陽性サンプルと陰性サンプルとに分けてそれぞれ抽出する。なお、この基準期間をアラート対象期間と言い、以下では、180分間とする。 The sample extraction unit 13 extracts biometric data as a sample for machine learning before and during operation from the past biometric data acquired by the biometric data acquisition unit 11 from the hospital information system 3. The alert system 1 uses the extracted sample as machine learning training data for building and updating predictive models used to predict the onset of disease. In machine learning, a sample in which the alert system 1 learns to develop a disease within a reference period is a positive sample, and a sample in which the alert system 1 learns not to develop a disease within a reference period is a negative sample. The sample extraction unit 13 separates the positive sample and the negative sample from the past biological data and extracts each of them. In addition, this reference period is called an alert target period, and in the following, it will be 180 minutes.

具体的には、サンプル抽出部13は、発症情報取得部12が取得した発症情報に基づいて、生体データ取得部11が取得した過去の生体データが、疾病を発症した患者の生体データであるか疾病を発症していない患者の生体データであるかを認識する。そして、基本的には、サンプル抽出部13は、疾病を発症した患者から陽性サンプルとなる生体データを抽出し、疾病を発症していない患者から陰性サンプルとなる生体データを抽出する。ただし、疾病を発症した患者の生体データであっても、発症からアラート対象期間以上前の生体データは、発症の兆候を表していないことが多いため、陰性サンプルとして抽出することとする。サンプル抽出部13は、生体データ取得部11が取得した一定期間ごとの生体データを、所定期間(例えば30分間)分集めたものをサンプルとして抽出する。 Specifically, the sample extraction unit 13 determines whether the past biometric data acquired by the biometric data acquisition unit 11 is the biometric data of the patient who has developed the disease, based on the onset information acquired by the onset information acquisition unit 12. Recognize whether the data is biometric data of a patient who has not developed the disease. Then, basically, the sample extraction unit 13 extracts the biological data that becomes a positive sample from the patient who has developed the disease, and extracts the biological data that becomes the negative sample from the patient who has not developed the disease. However, even if it is the biometric data of a patient who has developed the disease, the biometric data before the alert target period from the onset often does not show any sign of the onset, so it is extracted as a negative sample. The sample extraction unit 13 extracts a sample of biological data acquired by the biological data acquisition unit 11 at regular intervals for a predetermined period (for example, 30 minutes).

サンプル抽出部13は、抽出したサンプルとなる生体データを所定期間(例えば30分間)分、あらかじめ規定された関数に適用して、演算する。この関数は、例えば、標準偏差、平均、最大、最小等を1種類の生体データから演算する関数であっても良いし、複数種類の生体データから演算する関数であっても良い。このように、それぞれの関数による演算結果を、その30分間の患者の状態を特徴付けるものとして、特徴量と言い、上述した30分間の所定期間を特徴量窓期間と言う。 The sample extraction unit 13 applies the extracted biological data as a sample to a predetermined function for a predetermined period (for example, 30 minutes) to perform a calculation. This function may be, for example, a function for calculating the standard deviation, the average, the maximum, the minimum, etc. from one type of biometric data, or a function for calculating the standard deviation, the average, the maximum, the minimum, etc. from a plurality of types of biometric data. As described above, the calculation result by each function is referred to as a feature amount as a feature characterizing the patient's condition for 30 minutes, and the predetermined period of 30 minutes described above is referred to as a feature amount window period.

サンプル抽出部13が、疾病を発症した患者の生体データからサンプルを抽出する方法について、図3を参照して詳細に説明する。これを発症した時点からサンプリング間隔ずつ遡って繰り返し抽出する。具体的には、アラートシステム1は、疾病を発症した患者の生体データからは、疾病を発症した時刻を起点として特徴量窓期間分を集めたサンプル候補(図3の矢印101)から、患者の疾病を予測する前述のアラート対象期間前を起点として特徴量窓期間分を集めたサンプル候補(図3の矢印107)までの中から、陽性サンプルとなる生体データを抽出する。また、疾病の発症時点からアラート対象期間と対象外期間だけ遡った時刻を起点として特徴量窓期間分を集めたサンプル候補(図3の矢印108)と、それより過去を起点として特徴量窓期間分を集めたサンプル候補(図3の矢印109、110、111)の中から、陰性サンプルを抽出する。 A method in which the sample extraction unit 13 extracts a sample from the biological data of a patient who has developed a disease will be described in detail with reference to FIG. From the time of onset of this, sampling intervals are repeated and extracted repeatedly. Specifically, the alert system 1 is based on the biological data of the patient who developed the disease, from the sample candidates (arrow 101 in FIG. 3) in which the feature amount window period is collected starting from the time when the disease occurred. Biometric data as a positive sample is extracted from the sample candidates (arrow 107 in FIG. 3) in which the feature amount window period is collected starting from before the above-mentioned alert target period for predicting the disease. In addition, a sample candidate (arrow 108 in FIG. 3) that collects the feature amount window period starting from the time retroactive from the time of onset of the disease by the alert target period and the non-target period, and the feature amount window period starting from the past. Negative samples are extracted from the sample candidates (arrows 109, 110, 111 in FIG. 3) in which the minutes are collected.

なお、このような抽出方法では、陽性サンプルの対象となり得る生体データが、疾病を発症した患者の限られた期間の生体データであることから、一般に、陽性サンプルの方が陰性サンプルに比較して取得できる数が少ない。これらをそのままの比率で機械学習のトレーニングデータとすると、陰性サンプルの方が多いことから、アラートシステム1の予測が疾病を発症しないという予測に偏るおそれがある。そこで、アラートシステム1は、図3に示す範囲のすべてのサンプル候補を陽性サンプルの候補として抽出し、一方、それと同数のサンプルとなるように、対象となりうるサンプル候補の中から、ランダムに陰性サンプルを抽出することが望ましい。ただし、陽性サンプルの数が多い場合には、対象となりうる陽性サンプルの候補の中からランダムに陽性サンプルを抽出しても良い。さらに、疾病を発症した患者から取得した陰性サンプルとなる生体データが、特に陽性サンプルとの比較において、発症前のアラート対象期間内に起こった変化を特徴づける有効なサンプルとなる。そのため、疾病を発症した患者の生体データを、疾病を発症していない患者の生体データよりも優先して抽出するようにしても良い。 In such an extraction method, since the biological data that can be the target of the positive sample is the biological data of the patient who developed the disease for a limited period of time, the positive sample is generally better than the negative sample. The number that can be obtained is small. If these are used as training data for machine learning at the same ratio, there is a possibility that the prediction of the alert system 1 will be biased to the prediction that the disease will not develop because there are more negative samples. Therefore, the alert system 1 extracts all the sample candidates in the range shown in FIG. 3 as candidates for positive samples, and on the other hand, randomly selects negative samples from the sample candidates that can be targeted so that the same number of samples are obtained. It is desirable to extract. However, when the number of positive samples is large, positive samples may be randomly selected from the candidates for positive samples that can be targeted. In addition, the negative sample biometric data obtained from the patient who developed the disease is an effective sample that characterizes the changes that occurred during the pre-symptomatic alert target period, especially when compared to the positive sample. Therefore, the biometric data of the patient who has developed the disease may be extracted with priority over the biometric data of the patient who has not developed the disease.

サンプル抽出部13は、このようにして取得した陽性サンプルとなる生体データに前述の関数に適用して演算し、特徴量を算出することによって、陽性サンプルとする。また、陰性サンプルとなる生体データに前述の関数に適用して演算し、特徴量を算出することによって、陰性サンプルとする。 The sample extraction unit 13 applies the above-mentioned function to the biological data to be a positive sample obtained in this way, performs a calculation, and calculates a feature amount to obtain a positive sample. In addition, a negative sample is obtained by applying the above-mentioned function to the biological data to be a negative sample, performing a calculation, and calculating a feature amount.

サンプル抽出部13が特徴量に変換したデータの例を図4に示す。血圧の平均、脈拍数の標準偏差等がそれぞれ特徴量である。この例では、同一の患者から、複数の陽性サンプル(第1レコードから第3レコード)と陰性サンプル(第4レコードから第6レコード)を取得している。 FIG. 4 shows an example of the data converted into the feature amount by the sample extraction unit 13. The average blood pressure, the standard deviation of the pulse rate, etc. are the features. In this example, a plurality of positive samples (1st to 3rd records) and negative samples (4th to 6th records) are obtained from the same patient.

図2に戻り、予測モデル構築部14は、アラートシステム1が患者の疾病の発症を予測するために使用する予測モデルを構築する。具体的には、予測モデル構築部14は、サンプル抽出部13が抽出した陽性サンプルと陰性サンプルに基づいて、サポートベクターマシン、決定木モデル、ロジスティック回帰モデル等の予測モデルから選択する。予測モデルの選択のための評価指標、評価方法等は、予測モデル構築用パラメータとしてあらかじめ設定されている。予測モデル構築部14は、予測モデル構築用パラメータに基づいて、予測モデルを選択し、予測モデルに与えるモデルパラメータを決定する。そして、選択した予測モデルのルール、数式、係数等の予測モデルに与えるモデルパラメータに基づいて、それぞれのサンプルに対して予測スコアを算出する。このようにして、予測モデル構築部14は、予測モデルを構築する。また、予測モデル構築部14は、疾病ごとに異なる予測モデルを構築しても良い。なお、サポートベクターマシン、決定木モデル、ロジスティック回帰モデル等の予測モデルは周知であるため、ここでは詳細についての説明を割愛する。 Returning to FIG. 2, the prediction model building unit 14 builds a prediction model used by the alert system 1 to predict the onset of a patient's disease. Specifically, the prediction model construction unit 14 selects from prediction models such as a support vector machine, a decision tree model, and a logistic regression model based on the positive sample and the negative sample extracted by the sample extraction unit 13. Evaluation indexes, evaluation methods, etc. for selecting a prediction model are preset as parameters for building a prediction model. The prediction model construction unit 14 selects a prediction model based on the prediction model construction parameters, and determines the model parameters to be given to the prediction model. Then, the prediction score is calculated for each sample based on the model parameters given to the prediction model such as the rules, mathematical formulas, and coefficients of the selected prediction model. In this way, the prediction model building unit 14 builds the prediction model. In addition, the prediction model building unit 14 may build a different prediction model for each disease. Since prediction models such as support vector machines, decision tree models, and logistic regression models are well known, detailed explanations are omitted here.

さらに、予測モデル構築部14は、アラート出力用の閾値を決定する。アラート出力用の閾値は、後述する発症予測部15が、予測モデルを適用して算出した予測スコア(アラート対象期間内に疾病が発症する確率に相当する)がアラートを出力すべきスコアか否かを判定するための閾値である。予測モデル構築部14は、運用前では、あらかじめ設定されたパラメータを参照してアラート出力用の閾値を決定しても良いし、予測スコアの中央値を閾値としても良い。または、業務上の要件から、例えばアラート通知が1時間に1回未満となるように、閾値を設定してもよい。また、予測モデル構築部14は、運用中では、病院情報システム3から、病院ネットワーク5を介してアラートの出力結果を取得して、アラートを通知したにもかかわらず発症しなかったケース(偽陽性サンプルと呼ぶ)、アラートを通知しなかったにもかかわらず発症したケース(偽陰性サンプルと呼ぶ)等のサンプルに基づいて、予測モデルを再構築し、当該予測モデル再構築時の予測スコアに応じてアラート出力用の閾値を更新する。または、予測モデル構築部14は、アラート出力用の閾値のみ更新してもよい。 Further, the prediction model construction unit 14 determines a threshold value for alert output. The threshold value for alert output is whether or not the prediction score (corresponding to the probability of developing a disease within the alert target period) calculated by applying the prediction model by the onset prediction unit 15 described later is the score for which the alert should be output. It is a threshold value for determining. Before the operation, the prediction model construction unit 14 may determine the threshold value for alert output by referring to the preset parameters, or may use the median value of the prediction score as the threshold value. Alternatively, due to business requirements, a threshold may be set so that, for example, alert notification is less than once an hour. In addition, the prediction model construction unit 14 acquires the output result of the alert from the hospital information system 3 via the hospital network 5 during operation, and the case where the alert does not occur even though the alert is notified (false positive). Predictive models are reconstructed based on samples such as (called samples) and cases that develop even though alerts are not notified (called false negative samples), and according to the predicted score at the time of reconstructing the predicted model. Update the threshold for alert output. Alternatively, the prediction model construction unit 14 may update only the threshold value for alert output.

さらに、予測モデル構築部14は、アラート原因分類条件を設定する。アラート原因分類条件とは、アラートを発する原因となる主成分に基づいて、特徴量の分類をアラート情報に含めるために、後述するアラート情報出力部16が使用する条件である。具体的には、予測モデル構築部14は、陽性サンプルの各特徴量を入力として主成分分析を適用して主成分を抽出し、抽出した主成分ごとの得点を陽性サンプルごとに決定する。そして、予測モデル構築部14は、決定した得点に基づいて、クラスタリングを行い、分類を付与する条件をアラート原因分類条件として設定する。主成分とは、「呼吸変動」、「血圧」等、疾病の発症に関連する成分である。分類とは、「値が下降傾向」、「値の変動が大きい」等、陽性サンプルを特徴付ける種別である。また、クラスタリングとは、分類対象の集合を部分集合に分割する基本的なデータ解析手法であり、本明細書ではその詳細は割愛する。なお、アラート原因分類条件は、必ずしも主成分分析によるものでなくとも良い。例えば、特徴量の数と性質によっては、陽性サンプルと陰性サンプルの特徴量の平均と予測対象の患者の特徴量を可視化して要因を特定してもよい。 Further, the prediction model construction unit 14 sets the alert cause classification condition. The alert cause classification condition is a condition used by the alert information output unit 16 described later in order to include the classification of the feature amount in the alert information based on the main component causing the alert. Specifically, the prediction model construction unit 14 extracts principal components by applying principal component analysis using each feature amount of the positive sample as an input, and determines the score for each extracted principal component for each positive sample. Then, the prediction model construction unit 14 performs clustering based on the determined score, and sets the condition for assigning the classification as the alert cause classification condition. The main component is a component related to the onset of a disease such as "respiratory fluctuation" and "blood pressure". The classification is a type that characterizes a positive sample, such as "the value tends to decrease" and "the value fluctuates greatly". Further, clustering is a basic data analysis method for dividing a set to be classified into subsets, and the details thereof are omitted in the present specification. The alert cause classification condition does not necessarily have to be based on principal component analysis. For example, depending on the number and nature of the features, the factors may be identified by visualizing the average of the features of the positive sample and the negative sample and the features of the patient to be predicted.

発症予測部15は、予測モデル構築部14が構築した予測モデルにしたがって、医療機器2から病院ネットワーク5を介して送信された生体データを解析し、アラート対象期間内に対象の患者が疾病を発症する確率を表す予測スコアを算出する。 The onset prediction unit 15 analyzes the biological data transmitted from the medical device 2 via the hospital network 5 according to the prediction model constructed by the prediction model construction unit 14, and the target patient develops a disease within the alert target period. Calculate the predicted score that represents the probability of doing so.

アラート情報出力部16は、発症予測部15が算出した予測スコアが、アラート出力用の閾値以上である場合、予測モデル構築部14が設定したアラート原因分類条件に基づいて、アラート情報を作成し、病院ネットワーク5を介して携帯端末4に送信する。アラート情報には、疾病の発症を予測した原因となる主成分と、付与した分類を表す情報が含まれる(図13参照)。また、アラート情報には、疾病の発症を予測した原因となる主成分に関連する特徴量またはその特徴量に対応する生体データが含まれても良い。 When the prediction score calculated by the onset prediction unit 15 is equal to or higher than the threshold value for alert output, the alert information output unit 16 creates alert information based on the alert cause classification condition set by the prediction model construction unit 14. It is transmitted to the mobile terminal 4 via the hospital network 5. The alert information includes the principal component that is the cause of predicting the onset of the disease and the information indicating the assigned classification (see FIG. 13). In addition, the alert information may include a feature amount related to the principal component that is the cause of predicting the onset of the disease or biometric data corresponding to the feature amount.

アクション情報取得部17は、医師が携帯端末4に表示されたアラート情報を見て、携帯端末4を操作した内容(以下、アクション情報と呼ぶ)を、病院ネットワーク5を介して受信する。アクション情報とは、「投薬」、「監視継続」、「問題なし」等の選択肢から選択された医療行為の種別である。なお、これらのアクション情報は、携帯端末4から病院ネットワーク5を介して、病院情報システム3にも送信される。医師が患者の近くにいない場合は、看護師等の医療スタッフが、病院情報システム3にアクセスすることによって、医師が選択したアクション情報を取得して、患者に対する医療行為をどのように行うかを把握する。上記の選択肢の内容は概ね、以下の通りである。「投薬」は、患者に対する医療行為を行うことを意味する。「監視継続」は、継続して患者の状況を監視することを意味する。「問題なし」は、監視を継続する必要がないことを意味する。なお、これらの選択肢はあくまで例示であり、発明の目的および機能を満たす限り、どのような内容でも良い。また、アクション情報には、患者を特定する患者IDとアラートを発した日時が含まれる。そして、アクション情報取得部17は、携帯端末4から取得したアクション情報を記憶しておき、運用中の機械学習を行うときは、記憶したアクション情報から学習に使用するアクション情報を取得する。 The action information acquisition unit 17 sees the alert information displayed on the mobile terminal 4 and receives the content of operating the mobile terminal 4 (hereinafter referred to as action information) via the hospital network 5. The action information is a type of medical practice selected from options such as "medication", "continuation of monitoring", and "no problem". These action information is also transmitted from the mobile terminal 4 to the hospital information system 3 via the hospital network 5. When the doctor is not near the patient, medical staff such as nurses can access the hospital information system 3 to obtain the action information selected by the doctor and how to perform medical treatment for the patient. grasp. The contents of the above options are as follows. "Dosing" means performing medical treatment for a patient. "Continued monitoring" means to continuously monitor the patient's condition. "No problem" means that there is no need to continue monitoring. It should be noted that these options are merely examples, and any content may be used as long as the object and function of the invention are satisfied. In addition, the action information includes a patient ID that identifies the patient and the date and time when the alert was issued. Then, the action information acquisition unit 17 stores the action information acquired from the mobile terminal 4, and when performing machine learning during operation, acquires the action information used for learning from the stored action information.

要注意条件設定部18は、アクション情報取得部17が取得したアクション情報が「問題なし」であった患者から発症情報取得部12が取得した発症情報を分析して、「問題なし」のアクションに対して注意を促す要注意情報を出力するための要注意条件を設定する。具体的には、要注意条件設定部18は、「問題なし」のアクションの対象であった患者のうち、その後疾病を発症した患者の生体データと発症しなかった患者の生体データとを比較して、決定木等の機械学習により、要注意条件を設定する。この場合において、機械学習に替えて、ルールベースによる条件を設定してもよい。 The caution condition setting unit 18 analyzes the onset information acquired by the onset information acquisition unit 12 from the patient whose action information acquired by the action information acquisition unit 17 is "no problem", and sets the action to "no problem". Set the caution condition for outputting the caution information that calls attention to it. Specifically, the caution condition setting unit 18 compares the biometric data of the patients who subsequently developed the disease with the biometric data of the patients who did not develop the disease among the patients who were the targets of the action of "no problem". Then, the conditions requiring attention are set by machine learning such as a decision tree. In this case, instead of machine learning, rule-based conditions may be set.

さらに、要注意条件設定部18は、要注意情報用の閾値を決定する。要注意情報用の閾値は、後述する要注意情報出力部19が、要注意条件を適用して算出した要注意スコアが要注意情報を出力すべきスコアか否かを判定するための閾値である。要注意条件設定部18は、あらかじめ設定されたパラメータを参照して要注意情報用の閾値を決定しても良いし、要注意スコアの中央値を閾値としても良い。 Further, the caution condition setting unit 18 determines a threshold value for caution information. The threshold value for the caution information is a threshold value for the caution information output unit 19, which will be described later, to determine whether or not the caution score calculated by applying the caution condition is a score for outputting the caution information. .. The caution condition setting unit 18 may determine the threshold value for the caution information by referring to the preset parameters, or may use the median value of the caution score as the threshold value.

要注意情報出力部19は、アクション情報取得部17が「問題なし」のアクション情報を取得し、要注意条件設定部18が設定した要注意条件に基づいて要注意スコアを算出する。そして、要注意情報出力部19は、算出した要注意スコアが要注意情報用の閾値以上である場合には、病院ネットワーク5を介して、携帯端末4に要注意情報を出力する。出力する要注意情報には、合致した要注意条件の情報を含める。 The attention-requiring information output unit 19 acquires the action information of "no problem" by the action information acquisition unit 17, and calculates the caution-requiring score based on the caution-required condition set by the caution-required condition setting unit 18. Then, when the calculated caution score is equal to or higher than the threshold value for the caution information, the caution information output unit 19 outputs the caution information to the mobile terminal 4 via the hospital network 5. The information requiring attention to be output includes information on matching conditions requiring attention.

次に、アラートシステム1のハードウェア構成について、図5を参照して説明する。アラートシステム1は、制御部20と、記憶部30と、通信部40とを備える。 Next, the hardware configuration of the alert system 1 will be described with reference to FIG. The alert system 1 includes a control unit 20, a storage unit 30, and a communication unit 40.

制御部20は、CPU21とRAM(Random Access Memory)22とROM(Read Only Memory)23とを備える。 The control unit 20 includes a CPU 21, a RAM (Random Access Memory) 22, and a ROM (Read Only Memory) 23.

CPU21は、記憶部30に記憶されているプログラムをRAM22に読み出して実行することにより、上述した各機能部を実現する。 The CPU 21 realizes each of the above-mentioned functional units by reading the program stored in the storage unit 30 into the RAM 22 and executing the program.

RAM22は、揮発性メモリを備え、CPU21の作業領域として用いられる。 The RAM 22 includes a volatile memory and is used as a work area of the CPU 21.

ROM23は、フラッシュメモリ、有機メモリ等の不揮発性メモリを備え、CPU21が実行するこのアラートシステム1の基本動作のための制御プログラム、BIOS(Basic Input Output System)等を記憶する。 The ROM 23 includes a non-volatile memory such as a flash memory and an organic memory, and stores a control program for the basic operation of the alert system 1 executed by the CPU 21, a BIOS (Basic Input Output System), and the like.

記憶部30は、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ等を備え、各種情報およびプログラムが格納される。記憶部30には、サンプル抽出部13が抽出したサンプル、予測モデル構築部14が構築した予測モデル、アラート出力用の閾値、アラート原因分類条件等の各種情報が格納される。また、記憶部30には、予測対象の疾病の情報、特定の疾病が発症したかどうかを生体データから判定する基準等も格納される。 The storage unit 30 includes a hard disk drive, a flash memory, and the like, and stores various information and programs. The storage unit 30 stores various information such as a sample extracted by the sample extraction unit 13, a prediction model constructed by the prediction model construction unit 14, a threshold value for alert output, and alert cause classification conditions. In addition, the storage unit 30 also stores information on the disease to be predicted, a standard for determining whether or not a specific disease has developed from biological data, and the like.

通信部40は、病院ネットワーク5と通信可能に接続され、病院ネットワーク5との各種情報の送受信を行う。 The communication unit 40 is communicably connected to the hospital network 5 and transmits and receives various information to and from the hospital network 5.

次に、アラートシステム1の実行する各種処理について、図面を参照して具体的に説明する。アラートシステム1は、運用を開始する前に予測モデルを構築しておく必要があるため、予測モデル構築処理を実行する。なお、予測モデル構築処理は、運用前の機械学習に該当する処理である。 Next, various processes executed by the alert system 1 will be specifically described with reference to the drawings. Since the alert system 1 needs to build a prediction model before starting operation, it executes a prediction model construction process. The prediction model construction process is a process corresponding to machine learning before operation.

アラートシステム1が、システム管理者の使用する図示しない端末からのリモートコマンドの実行指示等によって、予測モデル構築処理を開始すると、図6に示すように、生体データ取得部11は、生体データを取得する(ステップS11)。この生体データは、病院情報システム3に蓄積された運用前の患者の生体データである。このステップS11は、患者の生体データを取得する生体データ取得ステップであり、このステップにおいて、生体データ取得部11は、生体データ取得手段として機能する。 When the alert system 1 starts the prediction model construction process in response to a remote command execution instruction from a terminal (not shown) used by the system administrator, the biometric data acquisition unit 11 acquires biometric data as shown in FIG. (Step S11). This biometric data is the biometric data of the patient before operation stored in the hospital information system 3. This step S11 is a biometric data acquisition step of acquiring the biometric data of the patient, and in this step, the biometric data acquisition unit 11 functions as a biometric data acquisition means.

次に、発症情報取得部12は、ステップS11で生体データを取得した患者の発症情報を取得する(ステップS12)。具体的には、発症情報取得部12は、記憶部30に格納された判定基準に基づいて、生体データからそれぞれの患者が予測対象の疾病を発症したか否かを判定する。また、前述のように、発症情報取得部12は、医師が各患者の疾病の発症を判断したものを取得しても良い。このステップS12は、患者が疾病を発症したか否かを表す発症情報を取得する発症情報取得ステップであり、このステップにおいて、発症情報取得部12は、発症情報取得手段として機能する。 Next, the onset information acquisition unit 12 acquires the onset information of the patient whose biological data was acquired in step S11 (step S12). Specifically, the onset information acquisition unit 12 determines whether or not each patient has developed the disease to be predicted from the biological data based on the determination criteria stored in the storage unit 30. Further, as described above, the onset information acquisition unit 12 may acquire what the doctor has determined on the onset of the disease of each patient. This step S12 is an onset information acquisition step for acquiring onset information indicating whether or not the patient has developed a disease, and in this step, the onset information acquisition unit 12 functions as an onset information acquisition means.

次に、サンプル抽出部13は、ステップS11で取得した生体データから、サンプルを抽出する(ステップS13)。サンプル抽出部13は、図3を参照して説明した手法によって、陽性サンプルと陰性サンプルをそれぞれ抽出する。例えば、陽性サンプルと陰性サンプルをそれぞれ50個ずつ抽出する。そして、サンプル抽出部13は、図4に示すように生体データを特徴量に変換した陽性サンプルと陰性サンプルを、記憶部30に格納する。このステップS13は、サンプルを抽出するサンプル抽出ステップであり、このステップにおいて、サンプル抽出部13は、サンプル抽出手段として機能する。 Next, the sample extraction unit 13 extracts a sample from the biological data acquired in step S11 (step S13). The sample extraction unit 13 extracts a positive sample and a negative sample, respectively, by the method described with reference to FIG. For example, 50 positive samples and 50 negative samples are extracted. Then, as shown in FIG. 4, the sample extraction unit 13 stores the positive sample and the negative sample obtained by converting the biological data into the feature amount in the storage unit 30. This step S13 is a sample extraction step for extracting a sample, and in this step, the sample extraction unit 13 functions as a sample extraction means.

次に、予測モデル構築部14は、サンプル抽出部13が抽出した陽性サンプルと陰性サンプルに基づいて、予測モデルを構築する(ステップS14)。予測モデル構築部14は、前述の通り、記憶部30に格納されているモデル選択のためのパラメータに基づいて、予測モデルを選択する。そして、予測モデル構築部14は、選択した予測モデルのルール、数式、係数等の予測モデルに与えるモデルパラメータに基づいて、ステップS13で抽出した各サンプルに対して予測スコアを算出する。予測モデル構築部14は、選択した予測モデルのルール、数式、係数等の予測モデルに与えるモデルパラメータと、予測スコアつきのサンプルとを記憶部30に格納する。このステップS14は、予測モデルを構築する予測モデル構築ステップであり、このステップにおいて、予測モデル構築部14は、予測モデル構築手段として機能する。 Next, the prediction model building unit 14 builds a prediction model based on the positive sample and the negative sample extracted by the sample extraction unit 13 (step S14). As described above, the prediction model construction unit 14 selects the prediction model based on the parameters for model selection stored in the storage unit 30. Then, the prediction model construction unit 14 calculates the prediction score for each sample extracted in step S13 based on the model parameters given to the prediction model such as the rules, mathematical formulas, and coefficients of the selected prediction model. The prediction model construction unit 14 stores in the storage unit 30 model parameters to be given to the prediction model such as rules, mathematical formulas, and coefficients of the selected prediction model, and a sample with a prediction score. This step S14 is a prediction model construction step for constructing a prediction model, and in this step, the prediction model construction unit 14 functions as a prediction model construction means.

次に、予測モデル構築部14は、アラート出力用の閾値を決定する(ステップS15)。予測モデル構築部14は、例えば、ステップS14で算出した予測スコアの中央値が0.5である場合、アラート出力用の閾値を予測スコアの中央値である0.5に決定する。そして、予測モデル構築部14は、決定したアラート出力用の閾値を、記憶部30に格納する。 Next, the prediction model construction unit 14 determines the threshold value for alert output (step S15). For example, when the median prediction score calculated in step S14 is 0.5, the prediction model construction unit 14 determines the threshold value for alert output to 0.5, which is the median prediction score. Then, the prediction model construction unit 14 stores the determined threshold value for alert output in the storage unit 30.

続いて、予測モデル構築部14は、アラート原因分類条件を設定する(ステップS16)。ここで、アラート原因分類条件を設定する具体的な手順を、図面を参照して説明する。予測モデル構築部14は、取得した陽性サンプルに主成分分析を適用して、主成分を抽出する。そして、疾病を発症する予測に寄与する寄与率が高い主成分から抽出して、あらかじめ設定された累積寄与率に達するまで、主成分を抽出する。 Subsequently, the prediction model construction unit 14 sets the alert cause classification condition (step S16). Here, a specific procedure for setting the alert cause classification condition will be described with reference to the drawings. The prediction model construction unit 14 applies principal component analysis to the acquired positive sample to extract the principal components. Then, the main components are extracted from the main components having a high contribution rate that contributes to the prediction of the onset of the disease, and the main components are extracted until the preset cumulative contribution rate is reached.

例えば、累積寄与率が80%に設定されているものとして、図4に示した陽性サンプル(第1レコードから第3レコード)から主成分を抽出した場合の例を、図7に示す。この例では、主成分1の寄与率が50%、主成分2の寄与率20%、主成分3の寄与率が10%であり、3つの主成分の累積寄与率(すなわち、寄与率の合計)が80%であることから、この3つの主成分が抽出されている。また、それぞれの主成分は、特徴量ごとの重みを持っていて、各特徴量がどの主成分にどの程度関連しているかが明らかになっている。例えば、図7の例では、主成分1は、血圧の平均が0.8、標準偏差が0.2という重みを持っている。 For example, FIG. 7 shows an example in which the main component is extracted from the positive samples (first to third records) shown in FIG. 4, assuming that the cumulative contribution rate is set to 80%. In this example, the contribution rate of the principal component 1 is 50%, the contribution rate of the principal component 2 is 20%, the contribution rate of the principal component 3 is 10%, and the cumulative contribution rate of the three principal components (that is, the total contribution rate). ) Is 80%, so these three principal components are extracted. In addition, each principal component has a weight for each feature amount, and it is clarified to what extent each feature amount is related to which principal component. For example, in the example of FIG. 7, the principal component 1 has a weight of 0.8 for the average blood pressure and 0.2 for the standard deviation.

次に、予測モデル構築部14は、それぞれの陽性サンプルの特徴量に対して主成分分析を行う。そして、予測モデル構築部14は、主成分を抽出して、図8に示すように、陽性サンプルの主成分ごとの得点を付与する。そして、予測モデル構築部14は、それぞれの主成分ごとの得点に基づいて、クラスタリングを行い、図9に示すような陽性サンプルごとに分類を付与する条件をアラート原因分類条件として設定する。付与する分類数はあらかじめパラメータとして設定しても良い。そして、予測モデル構築部14は、設定したアラート原因分類条件を、記憶部30に格納する。 Next, the prediction model construction unit 14 performs principal component analysis on the features of each positive sample. Then, the prediction model construction unit 14 extracts the main components and gives a score for each main component of the positive sample as shown in FIG. Then, the prediction model construction unit 14 performs clustering based on the score for each principal component, and sets a condition for assigning a classification for each positive sample as shown in FIG. 9 as an alert cause classification condition. The number of classifications to be assigned may be set as a parameter in advance. Then, the prediction model construction unit 14 stores the set alert cause classification condition in the storage unit 30.

以上のようにして、アラートシステム1は、予測モデルを構築するとともに、アラート出力用の閾値を決定して、アラート原因分類条件を設定する予測モデル構築処理を実行する。 As described above, the alert system 1 constructs a prediction model, determines a threshold value for alert output, and executes a prediction model construction process for setting alert cause classification conditions.

次に、運用中に、機械学習によって予測モデルを再構築するとともに、アラート出力用の閾値およびアラート原因分類条件を更新する予測モデル再構築処理について、図10を参照して説明する。アラートシステム1は、予測モデル再構築処理を定期的に、例えば1日1回の夜間バッチ処理にて実行する。なお、予測モデル再構築処理は、運用中の機械学習に該当する処理である。 Next, a prediction model reconstruction process for reconstructing the prediction model by machine learning and updating the threshold value for alert output and the alert cause classification condition during operation will be described with reference to FIG. The alert system 1 executes the prediction model reconstruction process periodically, for example, once a day in a nighttime batch process. The prediction model reconstruction process is a process corresponding to machine learning during operation.

アラートシステム1が、バッチ処理の自動起動などによって予測モデル再構築処理を開始すると、生体データ取得部11は、病院情報システム3から、病院ネットワーク5を介して生体データを取得する(ステップS21)。この生体データは、運用中に医療機器2が患者から取得し、病院情報システム3に蓄積された生体データである。 When the alert system 1 starts the prediction model reconstruction process by automatically starting the batch process or the like, the biometric data acquisition unit 11 acquires the biometric data from the hospital information system 3 via the hospital network 5 (step S21). This biometric data is biometric data acquired by the medical device 2 from the patient during operation and stored in the hospital information system 3.

次に、発症情報取得部12は、ステップS21で生体データを取得した患者の発症情報を取得する(ステップS22)。具体的には、発症情報取得部12は、記憶部30に格納された判定基準に基づいて、生体データからそれぞれの患者が予測対象の疾病を発症したか否かを判定する。また、発症情報取得部12は、医師が各患者の疾病の発症を判断したものを取得しても良い。 Next, the onset information acquisition unit 12 acquires the onset information of the patient whose biological data was acquired in step S21 (step S22). Specifically, the onset information acquisition unit 12 determines whether or not each patient has developed the disease to be predicted from the biological data based on the determination criteria stored in the storage unit 30. In addition, the onset information acquisition unit 12 may acquire what the doctor has determined on the onset of the disease of each patient.

次に、アクション情報取得部17は、記憶部30に格納された運用中の患者に対するアクション情報を取得する(ステップS23)。アクション情報は、上述のように、「投薬」、「監視継続」、「問題なし」のいずれかから選択された情報、患者IDおよびアラートを発した日時である。このステップS23において、アクション情報取得部17は、発症予測手段が疾病を発症すると予測した予測対象患者に対して行った行為の内容を表すアクション情報を取得するアクション情報取得手段として機能する。 Next, the action information acquisition unit 17 acquires the action information for the operating patient stored in the storage unit 30 (step S23). As described above, the action information is the information selected from "medication", "continuation of monitoring", and "no problem", the patient ID, and the date and time when the alert was issued. In step S23, the action information acquisition unit 17 functions as an action information acquisition means for acquiring action information representing the content of the action performed on the predicted target patient predicted to develop the disease by the onset prediction means.

次に、サンプル抽出部13は、ステップS21で取得した生体データから、サンプルを抽出する(ステップS24)。サンプル抽出部13は、図3を参照して説明した手法によって、例えば、陽性サンプルと陰性サンプルをそれぞれ25個ずつ抽出する。そして、サンプル抽出部13は、上述の予測モデル構築処理のステップS11において抽出した50個ずつの陽性サンプルと陰性サンプルのうち、陽性サンプルと陰性サンプルそれぞれ25個ずつを、このステップS24において抽出したサンプルに更新する。そして、サンプル抽出部13は、図4に示すように生体データから特徴量を算出した陽性サンプルと陰性サンプルを、記憶部30に格納する。ただし、サンプル抽出部13は、予測モデル構築処理と異なり、アクション情報取得部17が取得したアクション情報に基づいて、優先的にサンプルを抽出する。なお、上述した例では、サンプル抽出部13は、予測モデル構築処理のステップS11において抽出したサンプルのうち、50%をこのステップ24で更新していることになるが、この更新する割合をあらかじめパラメータとして記憶部30に格納しておいてもよい。また、サンプルを更新するのではなく、新たにサンプルを追加してもよい。 Next, the sample extraction unit 13 extracts a sample from the biological data acquired in step S21 (step S24). The sample extraction unit 13 extracts, for example, 25 positive samples and 25 negative samples by the method described with reference to FIG. Then, the sample extraction unit 13 extracts 25 positive samples and 25 negative samples from the 50 positive samples and negative samples extracted in step S11 of the above-mentioned prediction model construction process in step S24. Update to. Then, the sample extraction unit 13 stores the positive sample and the negative sample for which the feature amount is calculated from the biological data as shown in FIG. 4 in the storage unit 30. However, unlike the prediction model construction process, the sample extraction unit 13 preferentially extracts a sample based on the action information acquired by the action information acquisition unit 17. In the above-mentioned example, the sample extraction unit 13 updates 50% of the samples extracted in step S11 of the prediction model construction process in this step 24, but the update rate is set as a parameter in advance. May be stored in the storage unit 30. Also, instead of updating the sample, a new sample may be added.

この優先的なサンプル抽出の方法について、図11を参照して具体的に説明する。偽陰性サンプルとは、アラート対象期間内に疾病を発症しないと予測した患者が、実際にアラート対象期間内に疾病を発症した場合のサンプルである。この場合、サンプル抽出部13は、アラートを発した時点からアラート対象期間後までのその患者の生体データを陽性サンプルとして抽出し、優先度を1とする。ここで、優先度は、数値が大きいサンプルを優先して抽出することを意味し、優先度2のサンプルは、優先度1のサンプルより多くなるように、例えば2倍程度のサンプル数となるように抽出する。なお、図11に設定されていない場合のサンプルは、優先度を0とする。 This preferential sample extraction method will be specifically described with reference to FIG. A false-negative sample is a sample in which a patient who is predicted not to develop a disease within the alert target period actually develops a disease within the alert target period. In this case, the sample extraction unit 13 extracts the biological data of the patient from the time when the alert is issued to the time after the alert target period as a positive sample, and sets the priority to 1. Here, the priority means that the sample having a large numerical value is preferentially extracted, and the sample having the priority 2 has a larger number of samples than the sample having the priority 1, for example, about twice the number of samples. Extract to. In the sample not set in FIG. 11, the priority is set to 0.

偽陽性サンプルとは、アラート対象期間内に疾病を発症すると予測した患者が、実際にアラート対象期間内に疾病を発症しなかった場合のサンプルである。この場合、アラートシステム1はアラートを出力したことになる。その後の医師の選択したアクションによって、抽出するサンプルの扱いと優先度が変わる。まず、「投薬」が選択された場合、サンプルを陽性サンプルとして扱い、優先度を2とする。これは、「投薬」というアクションによって疾病の発症を回避できたと考えられるため、実際には発症したものとして扱うことを意味する。また、「監視継続」が選択された場合、陰性サンプルとして扱い、優先度を1とする。「問題なし」が選択された場合は、陰性サンプルとして扱い、優先度を2とする。このようにして設定された優先度にしたがって、サンプル抽出部13は、サンプルを抽出する。なお、上述の優先度の代わりに、サンプルとして抽出する割合を設定できるようにしても良い。ただし、陽性サンプルと陰性サンプルのサンプル数のバランスを保つ必要がある点については、前述の通りである。したがって、実際には、サンプル抽出部13は、このバランスを保つことができる範囲内において、優先度または割合の設定の通りにサンプルを抽出する。 A false-positive sample is a sample in which a patient who is predicted to develop a disease within the alert target period does not actually develop the disease within the alert target period. In this case, the alert system 1 outputs an alert. Subsequent actions selected by the doctor will change the treatment and priority of the samples to be extracted. First, when "dosing" is selected, the sample is treated as a positive sample and the priority is set to 2. This means that since it is considered that the onset of the disease could be avoided by the action of "medication", it is treated as if it actually occurred. If "continue monitoring" is selected, it is treated as a negative sample and the priority is set to 1. If "No problem" is selected, it is treated as a negative sample and the priority is set to 2. The sample extraction unit 13 extracts a sample according to the priority set in this way. In addition, instead of the above-mentioned priority, the ratio of sampling as a sample may be set. However, as described above, it is necessary to maintain a balance between the number of positive samples and the number of negative samples. Therefore, in reality, the sample extraction unit 13 extracts the sample according to the priority or ratio setting within the range in which this balance can be maintained.

図10に戻って、予測モデル構築部14は、取得した情報に基づいて、予測モデルを構築し、記憶部30に格納された予測モデルを再構築する(ステップS25)。予測モデルの構築手法は、予測モデル構築処理のステップS14と同様である。予測モデル構築部14は、構築された予測モデルに置き換えることによって、予測モデルを再構築する。なお、予測モデル構築部14は、構築された予測モデルと記憶部30に格納された予測モデルを比較して、差分を更新することによって、予測モデルを最新化しても良い。 Returning to FIG. 10, the prediction model building unit 14 builds a prediction model based on the acquired information, and reconstructs the prediction model stored in the storage unit 30 (step S25). The method for constructing the prediction model is the same as in step S14 of the prediction model construction process. The prediction model construction unit 14 reconstructs the prediction model by replacing it with the constructed prediction model. The prediction model construction unit 14 may update the prediction model by comparing the constructed prediction model with the prediction model stored in the storage unit 30 and updating the difference.

次に、予測モデル構築部14は、アラート出力用の閾値を更新する(ステップS26)。具体的には、予測モデル構築部14は、偽陽性サンプルが多い場合、アラートの出力条件を厳しくして、アラートの出力回数を下げる必要があると考えられるため、アラート出力用の閾値を大きくする。逆に、偽陰性サンプルが多い場合、予測モデル構築部14は、アラート出力用の閾値を小さくする。 Next, the prediction model construction unit 14 updates the threshold value for alert output (step S26). Specifically, when there are many false positive samples, the prediction model construction unit 14 considers that it is necessary to tighten the alert output conditions and reduce the number of alert outputs, so that the threshold value for alert output is increased. .. On the contrary, when there are many false negative samples, the prediction model construction unit 14 reduces the threshold value for alert output.

次に、予測モデル構築部14は、アラート原因分類条件を更新する(ステップS27)。基本的な処理手順は、図6に示した予測モデル構築処理のステップS16と同様である。予測モデル構築部14は、運用中の患者から取得した生体データ、アクション情報等に基づいて、アラート原因分類条件を設定し、設定されたアラート原因分類条件に置き換えることによって、アラート原因分類条件を更新する。なお、予測モデル構築部14は、設定されたアラート原因分類条件と記憶部30に格納されたアラート原因分類条件を比較して、差分を更新することによって、アラート原因分類条件を最新化しても良い。 Next, the prediction model construction unit 14 updates the alert cause classification condition (step S27). The basic processing procedure is the same as step S16 of the prediction model construction process shown in FIG. The prediction model construction unit 14 updates the alert cause classification condition by setting the alert cause classification condition based on the biological data, action information, etc. acquired from the patient in operation and replacing it with the set alert cause classification condition. do. The prediction model construction unit 14 may update the alert cause classification condition by comparing the set alert cause classification condition with the alert cause classification condition stored in the storage unit 30 and updating the difference. ..

次に、要注意条件設定部18は、要注意条件を設定または更新する(ステップS28)。要注意条件設定部18は、ステップS21で生体データ取得部11が取得した生体データであって、ステップS23でアクション情報取得部17が取得したアクション情報が「問題なし」であった生体データを抽出する。そして、要注意条件設定部18は、抽出した生体データに基づいて特徴量を算出する。そして、要注意条件設定部18は、基準期間内に疾病を発症した患者の特徴量と発症しなかった患者の特徴量とに、決定木等の機械学習により、要注意条件を設定する。この場合において、機械学習に替えて、ルールベースによる条件を設定してもよい。具体的には、要注意条件設定部18は、例えば、血圧の平均が140mmHg以上という条件(ルール)に対して、要注意スコアを0.9と規定するための要注意条件を設定する。そして、要注意条件設定部18は、設定した要注意条件を記憶部30に格納する。また、すでに要注意条件が記憶部30に格納されている場合、要注意条件設定部18は、設定された要注意条件に置き換えることによって、要注意条件を更新する。なお、要注意条件設定部18は、設定された要注意条件と記憶部30に格納された要注意条件を比較して、差分を更新することによって、要注意条件を最新化しても良い。 Next, the caution condition setting unit 18 sets or updates the caution condition (step S28). The caution condition setting unit 18 extracts the biometric data obtained by the biometric data acquisition unit 11 in step S21 and the action information acquired by the action information acquisition unit 17 in step S23 is “no problem”. do. Then, the caution condition setting unit 18 calculates the feature amount based on the extracted biological data. Then, the caution condition setting unit 18 sets the caution condition for the characteristic amount of the patient who developed the disease within the reference period and the characteristic amount of the patient who did not develop the disease by machine learning such as a decision tree. In this case, instead of machine learning, rule-based conditions may be set. Specifically, the caution condition setting unit 18 sets the caution condition for defining the caution score as 0.9 for the condition (rule) that the average blood pressure is 140 mmHg or more, for example. Then, the caution condition setting unit 18 stores the set caution condition in the storage unit 30. Further, when the caution condition is already stored in the storage unit 30, the caution condition setting unit 18 updates the caution condition by replacing it with the set caution condition. The caution condition setting unit 18 may update the caution condition by comparing the set caution condition with the caution condition stored in the storage unit 30 and updating the difference.

次に、要注意条件設定部18は、要注意情報用の閾値を決定する(ステップS29)。要注意条件設定部18は、要注意情報用の閾値をあらかじめ設定されたパラメータから決定する。また、要注意条件設定部18は、ステップS28で算出した患者の特徴量に対して要注意スコアを算出し、その中央値を閾値としても良い。そして、要注意条件設定部18は、決定した要注意情報用の閾値を記憶部30に格納する。 Next, the caution condition setting unit 18 determines the threshold value for the caution information (step S29). The caution condition setting unit 18 determines a threshold value for caution information from preset parameters. Further, the caution condition setting unit 18 may calculate a caution score for the patient feature amount calculated in step S28 and use the median value thereof as a threshold value. Then, the caution condition setting unit 18 stores the determined threshold value for the caution information in the storage unit 30.

以上のようにして、アラートシステム1は、予測モデルを再構築するとともに、アラート出力用の閾値およびアラート原因分類条件を更新して、要注意条件を設定または更新して、要注意情報用の閾値を決定する予測モデル再構築処理を実行する。これらの処理によって、アラートシステム1は、運用中に疾病の発症を予測する精度を上げることができる。 As described above, the alert system 1 reconstructs the prediction model, updates the threshold for alert output and the alert cause classification condition, sets or updates the caution condition, and sets or updates the threshold for caution information. Execute the prediction model reconstruction process to determine. Through these processes, the alert system 1 can improve the accuracy of predicting the onset of a disease during operation.

次に、アラートシステム1が患者の疾病を予測して、アラートを出力するアラート処理について、図12を参照して説明する。アラートシステム1は、このアラート処理を、対象の患者と対象の疾病を特定して、定期的に、例えば5分おきに実行する。この実行間隔は、上述のサンプリング間隔と同程度であることが好ましい。 Next, an alert process in which the alert system 1 predicts a patient's disease and outputs an alert will be described with reference to FIG. The alert system 1 identifies the target patient and the target disease, and executes this alert process on a regular basis, for example, every 5 minutes. This execution interval is preferably about the same as the sampling interval described above.

アラートシステム1がアラート処理を開始すると、生体データ取得部11は、医療機器2から送信される生体データを受信することによって、リアルタイムに生体データを取得する(ステップS301)。生体データ取得部11は、受信した生体データを記憶部30に格納し、少なくとも30分間(特徴量窓時間)以上保持しておく。そして、生体データ取得部11は、保持しておいた生体データと受信した生体データとで合わせて30分間分の生体データに基づいて、患者ごとの特徴量を算出する。 When the alert system 1 starts the alert process, the biometric data acquisition unit 11 acquires the biometric data in real time by receiving the biometric data transmitted from the medical device 2 (step S301). The biological data acquisition unit 11 stores the received biological data in the storage unit 30 and holds the received biological data for at least 30 minutes (feature amount window time) or more. Then, the biometric data acquisition unit 11 calculates the feature amount for each patient based on the biometric data for 30 minutes including the retained biometric data and the received biometric data.

次に、発症予測部15は、患者ごとにステップS301で生体データ取得部11が算出した特徴量に、予測モデル(予測モデル構築処理のステップS14で構築し、または予測モデル再構築処理のステップS25で再構築した予測モデル)を適用して、アラート対象期間内に疾病が発症する確率を表す予測スコアを算出する(ステップS302)。以下、ステップS310までは、患者ごとに実行する処理である。 Next, the onset prediction unit 15 builds a prediction model (constructed in step S14 of the prediction model construction process or step S25 of the prediction model reconstruction process) on the feature amount calculated by the biological data acquisition unit 11 in step S301 for each patient. The prediction model reconstructed in (step S302) is applied to calculate a prediction score representing the probability of developing a disease within the alert target period (step S302). Hereinafter, up to step S310, it is a process to be executed for each patient.

次に、発症予測部15は、ステップS302で発症予測部15が算出した予測スコアが、アラート出力用の閾値(予測モデル構築処理のステップS15で決定し、または予測モデル再構築処理のステップS26で更新したアラート出力用の閾値)以上であるか否かを判定する(ステップS303)。このステップS303は、予測対象患者が疾病を基準期間内に発症するか否かを予測する発症予測ステップであり、このステップにおいて、発症予測部15は、発症予測手段として機能する。 Next, in the onset prediction unit 15, the prediction score calculated by the onset prediction unit 15 in step S302 is determined in the threshold value for alert output (determined in step S15 of the prediction model construction process, or in step S26 of the prediction model reconstruction process. It is determined whether or not it is equal to or higher than the updated alert output threshold value (step S303). This step S303 is an onset prediction step of predicting whether or not the predicted target patient develops the disease within the reference period, and in this step, the onset prediction unit 15 functions as an onset prediction means.

発症予測部15が、予測スコアが閾値以上であると判定すると(ステップS303:Yes)、アラート情報出力部16は、アラート情報を生成する(ステップS304)。具体的には、アラート情報出力部16は、アラート原因分類条件(予測モデル構築処理のステップS16で構築し、または予測モデル再構築処理のステップS27で更新したアラート原因分類条件)に基づいて、生体データの主成分得点を算出し、分類を付与する。そして、アラート情報出力部16は、算出した主成分得点と付与した分類を含むアラート情報を作成する。また、アラート情報には、算出した主成分に関連する特徴量または生体データを含めても良い。 When the onset prediction unit 15 determines that the prediction score is equal to or higher than the threshold value (step S303: Yes), the alert information output unit 16 generates alert information (step S304). Specifically, the alert information output unit 16 is based on the alert cause classification condition (the alert cause classification condition constructed in step S16 of the prediction model construction process or updated in step S27 of the prediction model reconstruction process). Calculate the main component score of the data and assign a classification. Then, the alert information output unit 16 creates alert information including the calculated principal component score and the assigned classification. In addition, the alert information may include a feature amount or biometric data related to the calculated principal component.

一方、発症予測部15が、予測スコアが閾値以上でないと判定すると(ステップS303:No)、アラートシステム1の制御部20は、すべての予測対象者の処理を行ったか否かを判定する(ステップS311)。制御部20が、すべての予測対象者の処理を行ったと判定すると(ステップS311:Yes)、制御部20は、アラート処理を終了する。一方、制御部20が、すべての予測対象の患者の処理を行っていないと判定すると(ステップS311:No)、発症予測部15は、次の予測対象の患者の予測スコアを算出するステップS302の処理に戻る。なお、本例では患者一人ずつのデータを順次処理する例を示したが、制御部20は、複数のプロセスを分散して実行することによって、複数の患者のデータを並行して処理してもよい。 On the other hand, when the onset prediction unit 15 determines that the prediction score is not equal to or higher than the threshold value (step S303: No), the control unit 20 of the alert system 1 determines whether or not all the prediction target persons have been processed (step). S311). When the control unit 20 determines that all the prediction target persons have been processed (step S311: Yes), the control unit 20 ends the alert processing. On the other hand, when the control unit 20 determines that all the prediction target patients are not processed (step S311: No), the onset prediction unit 15 calculates the prediction score of the next prediction target patient in step S302. Return to processing. In this example, the data of each patient is sequentially processed, but the control unit 20 may process the data of a plurality of patients in parallel by executing the plurality of processes in a distributed manner. good.

続いて、アラート情報出力部16は、生成したアラート情報を、病院ネットワーク5を介して、携帯端末4に送信する(ステップS305)。携帯端末4は、通知音を発するなど、医師にアラート情報の受信を通知するとともに、受信したアラート情報を画面に表示する。携帯端末4が表示する画面は、例えば、図13に示すように、対象の疾病、予測スコア、主成分得点、付与された分類等が、視覚的に表示されたものである。携帯端末4は、受信したアラート情報に基づいて、このような画面を生成する。また、アラート情報出力部が画面に表示するアラート情報を生成して送信することによって、携帯端末4は、受信したアラート情報を表示しても良い。すなわち、アラート情報に含まれる対象の疾病、予測スコア、主成分得点、付与された分類等の情報を、視覚的に表示する情報に変換する処理は、アラートシステム1が行っても良いし、携帯端末4が行っても良い。また、一部の変換処理をアラートシステム1が行い、他の変換処理を携帯端末4が行っても良い。また、携帯端末4は、主成分に関連する特徴量または生体データ等を画面に表示しても良い。なお、これらのステップS304およびステップS305において、アラート情報出力部16は、発症予測手段が疾病を発症すると予測した予測対象患者の生体データまたは生体データの特徴を表す特徴量に主成分分析を適用することによって、分類を付与したアラート情報を出力するアラート情報出力手段として機能する。 Subsequently, the alert information output unit 16 transmits the generated alert information to the mobile terminal 4 via the hospital network 5 (step S305). The mobile terminal 4 notifies the doctor of the receipt of the alert information by emitting a notification sound, and displays the received alert information on the screen. On the screen displayed by the mobile terminal 4, for example, as shown in FIG. 13, the target disease, the predicted score, the principal component score, the assigned classification, and the like are visually displayed. The mobile terminal 4 generates such a screen based on the received alert information. Further, the mobile terminal 4 may display the received alert information by generating and transmitting the alert information to be displayed on the screen by the alert information output unit. That is, the alert system 1 may perform the process of converting the information such as the target disease, the predicted score, the main component score, and the assigned classification included in the alert information into the information to be visually displayed, or the mobile phone. The terminal 4 may go. Further, the alert system 1 may perform some conversion processing, and the mobile terminal 4 may perform other conversion processing. Further, the mobile terminal 4 may display a feature amount or biological data related to the principal component on the screen. In these steps S304 and S305, the alert information output unit 16 applies the principal component analysis to the biometric data of the predicted target patient predicted to develop the disease by the onset prediction means or the feature amount representing the characteristics of the biometric data. As a result, it functions as an alert information output means for outputting the alert information to which the classification is given.

また、携帯端末4は、図14に示すように、「投薬」、「監視継続」、「問題なし」等のアクションの選択肢を表示する。医師は、携帯端末4に表示された情報から患者の状況を把握し、取るべきアクションを決める。そして、医師は、携帯端末4を操作して、表示された選択肢のいずれかを選択する。携帯端末4は、選択されたアクションを表すアクション情報を、病院ネットワーク5を介して、アラートシステム1および病院情報システム3に送信する。 Further, as shown in FIG. 14, the mobile terminal 4 displays action options such as “medication”, “continuation of monitoring”, and “no problem”. The doctor grasps the patient's situation from the information displayed on the mobile terminal 4 and decides the action to be taken. Then, the doctor operates the mobile terminal 4 to select one of the displayed options. The mobile terminal 4 transmits action information representing the selected action to the alert system 1 and the hospital information system 3 via the hospital network 5.

アクション情報取得部17は、携帯端末4が送信したリアルタイムのアクション情報を、病院ネットワーク5を介して受信することによって、アクション情報を取得する(ステップS306)。このアクション情報は、予測対象のアクション情報であり、以下では、予測対象アクション情報と言う。アクション情報取得部17は、機械学習において参照するために、取得した予測対象アクション情報を、対象の患者IDとアラートを発した日時に紐付けて、記憶部30に格納する。 The action information acquisition unit 17 acquires the action information by receiving the real-time action information transmitted by the mobile terminal 4 via the hospital network 5 (step S306). This action information is the action information of the prediction target, and is referred to as the prediction target action information below. The action information acquisition unit 17 stores the acquired prediction target action information in the storage unit 30 in association with the target patient ID and the date and time when the alert is issued for reference in machine learning.

次に、要注意情報出力部19は、アクション情報取得部17が取得した予測対象アクション情報が「問題なし」であるか否かを判定する(ステップS307)。要注意情報出力部19は、アクション情報が「問題なし」であると判定すると(ステップS307:Yes)、要注意スコアを算出する(ステップS308)。具体的には、要注意情報出力部19は、予測モデル再構築処理のステップS28で設定または更新した要注意条件にしたがって、ステップS301において生体データ取得部11が算出した患者の特徴量を分析し、要注意スコアを算出する。例えば、血圧の平均が140mmHg以上という条件(ルール)に対して、要注意スコアを0.9と規定する、という要注意条件がある場合、要注意情報出力部19は、血圧の平均が143mmHgである患者の要注意スコアを、この条件に合致するため、0.9と算出する。 Next, the caution information output unit 19 determines whether or not the prediction target action information acquired by the action information acquisition unit 17 is “no problem” (step S307). When the attention-requiring information output unit 19 determines that the action information is "no problem" (step S307: Yes), the caution-requiring information output unit 19 calculates the caution-requiring score (step S308). Specifically, the caution information output unit 19 analyzes the patient feature amount calculated by the biological data acquisition unit 11 in step S301 according to the caution condition set or updated in step S28 of the prediction model reconstruction process. , Calculate the caution score. For example, when there is a caution condition that the caution score is defined as 0.9 for the condition (rule) that the average blood pressure is 140 mmHg or more, the caution information output unit 19 has an average blood pressure of 143 mmHg. The attention score of a patient is calculated as 0.9 because it meets this condition.

一方、要注意情報出力部19が、予測対象アクション情報が「問題なし」でないと判定すると(ステップS307:No)、アラートシステム1の制御部20は、すべての予測対象者の処理を行ったか否かを判定するステップS311の処理に進む。 On the other hand, when the caution information output unit 19 determines that the prediction target action information is not "no problem" (step S307: No), whether or not the control unit 20 of the alert system 1 has processed all the prediction target persons. Proceed to the process of step S311 for determining whether or not.

次に、要注意情報出力部19は、要注意スコアが、予測モデル再構築処理のステップS29で決定した要注意情報用の閾値以上であるか否かを判定する(ステップS309)。例えば、閾値が0.5、算出した要注意スコアが0.9である場合、要注意情報出力部19は、要注意スコアが閾値以上であると判定する。要注意情報出力部19は、要注意スコアが閾値以上であると判定すると(ステップS309:Yes)、要注意情報を生成し、病院ネットワーク5を介して携帯端末4に送信する(ステップS310)。そして、生体データ取得部11が生体データを取得するステップS301の処理に戻る。一方、要注意情報出力部19が、要注意スコアが閾値以上でないと判定すると(ステップS309:No)、アラートシステム1の制御部20は、すべての予測対象者の処理を行ったか否かを判定するステップS311の処理に進む。ステップS310において、要注意情報出力部19は、要注意情報を出力する要注意情報出力手段として機能する。 Next, the attention-requiring information output unit 19 determines whether or not the caution-requiring score is equal to or greater than the threshold value for the caution-requiring information determined in step S29 of the prediction model reconstruction process (step S309). For example, when the threshold value is 0.5 and the calculated attention-requiring score is 0.9, the attention-requiring information output unit 19 determines that the caution-requiring score is equal to or higher than the threshold value. When the caution information output unit 19 determines that the caution score is equal to or higher than the threshold value (step S309: Yes), the caution information output unit 19 generates the caution information and transmits it to the mobile terminal 4 via the hospital network 5 (step S310). Then, the process returns to the process of step S301 in which the biometric data acquisition unit 11 acquires the biometric data. On the other hand, when the attention-requiring information output unit 19 determines that the caution-requiring score is not equal to or higher than the threshold value (step S309: No), the control unit 20 of the alert system 1 determines whether or not all the prediction target persons have been processed. The process proceeds to step S311. In step S310, the attention-requiring information output unit 19 functions as a caution-requiring information output means for outputting the caution-requiring information.

要注意情報には、合致したルール、要注意スコア等の情報が含まれる。そして、携帯端末4は、受信した要注意情報を表示する。また、アラート情報と同様に、要注意情報を画面表示用の情報に変換する処理は、アラートシステム1が行っても良いし、携帯端末4が行っても良い。また、一部の変換処理をアラートシステム1が行い、他の変換処理を携帯端末4が行っても良い。 The caution information includes information such as matching rules and caution scores. Then, the mobile terminal 4 displays the received information requiring attention. Further, similarly to the alert information, the alert system 1 may perform the process of converting the caution information into the information for screen display, or the mobile terminal 4 may perform the process. Further, the alert system 1 may perform some conversion processing, and the mobile terminal 4 may perform other conversion processing.

このようにして、アラートシステム1は、対象の患者が特定の疾病を発症するかどうかを、予測モデルを適用して予測する。そして、疾病を発症すると予測した場合、病院ネットワーク5を介して携帯端末4にアラート情報を送信する。また、アラートシステム1は、携帯端末4に入力されたアクション情報を取得して、アクションが「問題なし」であった場合、要注意情報を送信するルールに合致するかを判定する。そして、ルールに合致すると判定した場合、アラートシステム1は、病院ネットワーク5を介して、携帯端末4に要注意情報を送信する。 In this way, the alert system 1 applies a prediction model to predict whether or not the target patient will develop a specific disease. Then, when it is predicted that a disease will develop, alert information is transmitted to the mobile terminal 4 via the hospital network 5. Further, the alert system 1 acquires the action information input to the mobile terminal 4, and if the action is "no problem", determines whether or not the rule for transmitting the cautionary information is met. Then, when it is determined that the rule is met, the alert system 1 transmits the caution information to the mobile terminal 4 via the hospital network 5.

本実施の形態のアラートシステム1によれば、疾病の発症を数時間前から予測し、医師に伝えることができる。実際、疾病によっては、発症の予兆が数時間前から現れていることが多い。例えば、図15(a)に示す患者Aのように、発症の数時間前の血圧が下降傾向であった場合、アラートシステム1のサンプル抽出部13は、アラート対象期間を数時間以上に設定することによって、図15(a)に示す特徴量窓期間の血圧を陽性サンプルとなる生体データとして抽出する。そして、アラートシステム1は、この範囲の血圧の傾きを特徴量として算出し、その特徴量を陽性サンプルとして学習して、血圧の傾きに基づく予測モデルを構築する。これによって、患者Aと同様の兆候を現す患者に対して、疾病の発症を予測することができる。同様に、図15(b)に示す患者Bのように、発症の数時間前の血圧の変動が大きい場合、特徴量窓期間の範囲の血圧の分散または標準偏差を特徴量として算出して学習することで、血圧の分散または標準偏差に基づく予測モデルを構築する。これによって、患者Bと同様の兆候を現す患者に対して、疾病の発症を予測することができる。 According to the alert system 1 of the present embodiment, the onset of the disease can be predicted from several hours in advance and notified to the doctor. In fact, for some illnesses, signs of onset often appear hours before. For example, as in patient A shown in FIG. 15A, when the blood pressure tends to decrease several hours before the onset, the sample extraction unit 13 of the alert system 1 sets the alert target period to several hours or more. As a result, the blood pressure during the feature window period shown in FIG. 15 (a) is extracted as biological data as a positive sample. Then, the alert system 1 calculates the slope of blood pressure in this range as a feature amount, learns the feature amount as a positive sample, and constructs a prediction model based on the slope of blood pressure. Thereby, the onset of the disease can be predicted for the patient who shows the same signs as the patient A. Similarly, as in patient B shown in FIG. 15 (b), when the fluctuation of blood pressure several hours before the onset is large, the variance or standard deviation of blood pressure in the range of the feature amount window period is calculated and learned as the feature amount. By doing so, a predictive model based on blood pressure variance or standard deviation is constructed. Thereby, the onset of the disease can be predicted for the patient who shows the same signs as the patient B.

本実施の形態のアラートシステム1は、疾病を発症した患者の生体データのうち、疾病を発症した時点から、疾病を発症した時点の基準期間前までの生体データの中から陽性サンプルとなる生体データを取得し、発症の基準期間前以前の生体データの中から陰性サンプルとなる生体データを抽出して学習に使用する。これによって、アラートシステム1は、同一の患者から、疾病を発症した時点から基準期間前までの生体データが現す特徴と、基準期間前以前の生体データが現す特徴とを対比して学習することができ、発症の起こる予兆を捉えることができる。 The alert system 1 of the present embodiment is a biometric data of a patient who has developed a disease, which is a positive sample from the biometric data from the time of the onset of the disease to the time before the reference period of the onset of the disease. Is obtained, and biometric data that is a negative sample is extracted from the biometric data before the reference period of onset and used for learning. As a result, the alert system 1 can learn from the same patient by comparing the characteristics exhibited by the biometric data from the time of onset of the disease to before the reference period with the characteristics exhibited by the biometric data before the reference period. It can be done, and it is possible to catch the signs that the onset will occur.

また、アラートシステム1は、予測モデル構築用の生体データのうち、発症時点のアラート対象期間と対象外期間の合計期間前から発症時点までの生体データであって、特徴量窓期間に対応する生体データを、特徴量窓期間の一部が重複するように複数抽出して陽性サンプルとする。これによって、疾病の発症の予兆を漏れの無い形でとらえることができるため、疾病の発症を正確に予測することができる。なお、陽性サンプルとなる生体データと陰性サンプルとなる生体データとを重複して取得することを避けるために、上述した対象外期間は、特徴量窓期間と同一期間とするのが好ましい。 Further, the alert system 1 is biological data for constructing a prediction model, which is biological data from before the total period of the alert target period and the non-target period at the time of onset to the time of onset, and corresponds to the feature window period. Multiple data are extracted so that a part of the feature window period overlaps to obtain a positive sample. As a result, the signs of the onset of the disease can be grasped in a complete form, and the onset of the disease can be accurately predicted. In addition, in order to avoid acquiring the biometric data as a positive sample and the biometric data as a negative sample in duplicate, it is preferable that the above-mentioned non-target period is the same as the feature amount window period.

本実施の形態のアラートシステム1は、医師が選択したアクション情報をサンプル抽出部13によるサンプルの抽出方法に反映する。これによって、アラートシステム1は、患者に対する対応の内容を、機械学習の精度の向上に役立てることができる。特に、アラートシステム1は、抽出したサンプルが、疾病を発症すると予測された患者がアラート対象期間内に疾病を発症しなかった偽陽性サンプルであっても、医師がアラートを受けて「投薬」のアクションを選択した場合は、陰性サンプルではなく陽性サンプルとして扱う。これによって、実際には疾病を発症しなかった患者であっても、その患者に対する医療行為がなければ疾病が発症したと考えられる場合には、その患者の生体データから疾病を発症する予兆を取得することができる。 The alert system 1 of the present embodiment reflects the action information selected by the doctor in the sample extraction method by the sample extraction unit 13. As a result, the alert system 1 can use the content of the response to the patient to improve the accuracy of machine learning. In particular, in the alert system 1, even if the extracted sample is a false positive sample in which the patient predicted to develop the disease did not develop the disease within the alert target period, the doctor receives the alert and "doses". If you select an action, treat it as a positive sample instead of a negative sample. As a result, even if a patient does not actually develop the disease, if it is considered that the disease has developed without medical treatment for the patient, a sign of developing the disease can be obtained from the biometric data of the patient. can do.

また、アラートシステム1は、抽出したサンプルが、疾病を発症すると予測された患者がアラート対象期間内に疾病を発症しなかった偽陽性サンプルであって、医師がアラートを受けて「問題なし」または「監視継続」のアクションを選択した場合は、陰性サンプルとして優先して抽出する。これによって、アラートシステム1は、誤った判断をした生体データについて、修正すべき判断として優先して学習することができる。 Further, in the alert system 1, the extracted sample is a false positive sample in which the patient predicted to develop the disease did not develop the disease within the alert target period, and the doctor received the alert and "no problem" or If the "Continue monitoring" action is selected, it is preferentially extracted as a negative sample. As a result, the alert system 1 can preferentially learn the biometric data that has made an erroneous judgment as a judgment to be corrected.

本実施の形態のアラートシステム1は、疾病を発症する予測した原因となる成分を、アラート原因分類条件を適用して分類し、アラート情報として、病院ネットワーク5を介して携帯端末4に送信する。これによって、医師は、対象の患者に対する対応を検討するための指針となる情報を得ることができる。 The alert system 1 of the present embodiment classifies the predicted causative component of developing a disease by applying the alert cause classification condition, and transmits it as alert information to the mobile terminal 4 via the hospital network 5. This allows the physician to obtain information that will guide them in considering how to respond to the target patient.

本実施の形態のアラートシステム1は、アラート情報を発した患者へのアクションが「問題なし」である場合に、要注意情報を生成して、病院ネットワーク5を介して携帯端末4に送信する。これによって、医師は判断の誤りに気付く機会が与えられる。 When the action for the patient who issued the alert information is "no problem", the alert system 1 of the present embodiment generates caution information and transmits it to the mobile terminal 4 via the hospital network 5. This gives the doctor the opportunity to notice a misjudgment.

本実施の形態の生体データには、患者への投薬の情報、処置、環境情報等を含んでも良い。これによって、発症の予測、アラート情報の生成、要注意情報の生成などをより正確に判断することができる。例えば、投薬情報をアラート情報の分類に適用することによって、アラート情報を見た医師は、どのような投薬を行えば良いかを知ることができる。 The biological data of the present embodiment may include information on medication to the patient, treatment, environmental information, and the like. As a result, it is possible to more accurately determine the prediction of the onset, the generation of alert information, the generation of information requiring attention, and the like. For example, by applying the medication information to the classification of the alert information, the doctor who sees the alert information can know what kind of medication should be taken.

本実施の形態では、サンプルとして陽性サンプルと陰性サンプルのみがある例を例示したが、本発明の範囲はこれに限られず、例えば、陽性サンプルでも陰性サンプルでも無いサンプルを適用しても良い。例えば、陽性とも陰性とも判断しないサンプル、すなわち、そのサンプルでは陽性か陰性かが特定できないということを学習するためのサンプルを適用しても良い。これによって、疾病発症予測装置は、陽性とも陰性とも判断つかない特徴量について学習することができるため、あいまいさを加味した予測モデルを構築することができる。 In the present embodiment, an example in which there are only a positive sample and a negative sample as samples has been illustrated, but the scope of the present invention is not limited to this, and for example, a sample that is neither a positive sample nor a negative sample may be applied. For example, a sample that is neither positive nor negative may be applied, that is, a sample for learning that it is not possible to specify whether the sample is positive or negative. As a result, the disease onset prediction device can learn about the feature amount that cannot be judged to be positive or negative, so that a prediction model with ambiguity can be constructed.

本実施の形態では、アラートシステム1は、予測スコアを算出し、それを閾値と比較することによって、予測対象の患者に疾病を発症するか否かを予測する。しかし、本発明の範囲はこれに限られず、予測対象の患者に疾病を発症するか否かを予測する限りにおいて、予測スコアを算出するのではなく、例えば、予測対象の患者が発症する予測を1、発症しない予測を0といったように、予測対象の患者に疾病を発症するか否かを直接算出しても良い。 In the present embodiment, the alert system 1 calculates a prediction score and compares it with a threshold value to predict whether or not the patient to be predicted develops a disease. However, the scope of the present invention is not limited to this, and as long as it predicts whether or not the patient to be predicted will develop the disease, the prediction score is not calculated, but for example, the prediction that the patient to be predicted will develop is predicted. 1. Whether or not the patient who is the target of prediction will develop the disease may be directly calculated, such as 0 for the prediction that the disease will not occur.

本実施の形態では、アラートシステム1、医療機器2、病院情報システム3および携帯端末4の相互の通信は、病院ネットワーク5を介して行われている。しかし、本発明の範囲はこれに限られず、それぞれが専用線等で相互に直接通信を行っても良い。また、アラートシステム1が、医療機器2または病院情報システム3に内蔵されるか、または一体となっていても良い。 In the present embodiment, mutual communication between the alert system 1, the medical device 2, the hospital information system 3, and the mobile terminal 4 is performed via the hospital network 5. However, the scope of the present invention is not limited to this, and each may directly communicate with each other by a dedicated line or the like. Further, the alert system 1 may be built in or integrated with the medical device 2 or the hospital information system 3.

本実施の形態は、アラートシステム1の病院内での運用を例示している。しかし、本発明の範囲はこれに限られず、例えば、ウェアラブルセンサを使用して、必要な生体データを取得することができれば、在宅などの病院外で運用しても良い。 This embodiment illustrates the operation of the alert system 1 in a hospital. However, the scope of the present invention is not limited to this, and for example, if a wearable sensor can be used to acquire necessary biometric data, it may be operated outside the hospital such as at home.

アラートシステム1は、専用の装置によらず、通常のコンピュータを用いて実現可能である。例えば、コンピュータに上述のいずれかを実行するためのプログラムを格納した記録媒体から該プログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行するアラートシステム1を構成してもよい。また、複数のコンピュータが協同して動作することによって、1つのアラートシステム1を構成しても良い。 The alert system 1 can be realized by using an ordinary computer without using a dedicated device. For example, the alert system 1 that executes the above-mentioned processing may be configured by installing the program in the computer from a recording medium in which the program for executing any of the above is executed in the computer. Further, one alert system 1 may be configured by operating a plurality of computers in cooperation with each other.

また、コンピュータにプログラムを供給するための手法は、任意である。例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システム等を介して供給しても良い。 Also, the method for supplying the program to the computer is arbitrary. For example, it may be supplied via a communication line, a communication network, a communication system, or the like.

また、上述の機能の一部をOS(Operation System)が提供する場合には、OSが提供する機能以外の部分をプログラムで提供すれば良い。 When the OS (Operation System) provides a part of the above-mentioned functions, the part other than the functions provided by the OS may be provided by a program.

1…アラートシステム、2…医療機器、3…病院情報システム、4…携帯端末、5…病院ネットワーク、11…生体データ取得部、12…発症情報取得部、13…サンプル抽出部、14…予測モデル構築部、15…発症予測部、16…アラート情報出力部、17…アクション情報取得部、18…要注意条件設定部、19…要注意情報出力部、20…制御部、21…CPU、22…RAM、23…ROM、30…記憶部、40…通信部、101,102,103,104,105,106,107…陽性サンプルの対象期間を表す矢印、108,109,110,111…陰性サンプルの対象期間を表す矢印 1 ... Alert system, 2 ... Medical equipment, 3 ... Hospital information system, 4 ... Mobile terminal, 5 ... Hospital network, 11 ... Biological data acquisition unit, 12 ... Onset information acquisition unit, 13 ... Sample extraction unit, 14 ... Prediction model Construction unit, 15 ... Onset prediction unit, 16 ... Alert information output unit, 17 ... Action information acquisition unit, 18 ... Caution condition setting unit, 19 ... Caution information output unit, 20 ... Control unit, 21 ... CPU, 22 ... RAM, 23 ... ROM, 30 ... Storage unit, 40 ... Communication unit, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 ... Arrows indicating the target period of positive samples, 108, 109, 110, 111 ... Negative samples Arrow representing the target period

Claims (9)

予測対象の生体データと予測モデル構築用の生体データとを取得する生体データ取得手段と、
前記予測モデル構築用の生体データに対応する患者が疾病を発症したか否かを表す発症情報を取得する発症情報取得手段と、
前記発症情報が前記疾病を発症したことを表す場合、前記予測モデル構築用の生体データのうち、前記疾病を発症した発症時点の基準期間前から前記発症時点までの生体データから、陽性サンプルとなる生体データを抽出し、前記発症時点の前記基準期間前より以前の生体データから、陰性サンプルとなる生体データを抽出するサンプル抽出手段と、
前記陽性サンプルを、前記発症時点の前記基準期間前の時点である基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症するトレーニングデータとして使用し、前記陰性サンプルを、前記基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症しないトレーニングデータとして使用することによって、予測モデルを構築する予測モデル構築手段と、
前記予測対象の生体データを取得した時点を前記基準時とし、前記予測対象の生体データと前記予測モデルとに基づいて、前記予測対象の生体データに対応する患者が、前基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症するか否かを予測する発症予測手段と、を備え、
前記サンプル抽出手段は、抽出した前記陽性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陽性サンプルとし、前記陰性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陰性サンプルとする、
疾病発症予測装置。
A biometric data acquisition means for acquiring biometric data to be predicted and biometric data for constructing a prediction model,
An onset information acquisition means for acquiring onset information indicating whether or not a patient has developed a disease corresponding to the biological data for constructing the prediction model, and an onset information acquisition means.
When the onset information indicates that the disease has developed, a positive sample is obtained from the biometric data for constructing the prediction model from the biometric data from before the reference period at the onset time of the onset of the disease to the onset time. A sample extraction means for extracting biological data and extracting biological data as a negative sample from biological data before the reference period at the time of onset.
The positive sample is used as training data for developing the disease within the period from the reference time, which is the time point before the reference period at the time of onset, to the time after the reference period , and the negative sample is used from the reference time to the above. A predictive model construction means for constructing a predictive model by using it as training data that does not develop the disease within the period up to after the reference period.
Said time obtaining the prediction target biometric data and the reference time, on the basis the prediction target biometric data to said predictive model, the patient corresponding to the biometric data of the prediction target, the reference from the time before Symbol reference It is provided with an onset prediction means for predicting whether or not the disease will develop within the period up to after the period.
In the sample extraction means, the result of performing a predetermined calculation on the extracted biological data to be a positive sample is defined as the positive sample, and the result of performing a predetermined calculation on the biological data to be a negative sample is defined as the negative sample. ,
Disease onset prediction device.
前記サンプル抽出手段は、前記発症情報が、前記患者が前記疾病を発症したことを表す場合、前記予測モデル構築用の生体データのうち、前記発症時点の基準期間と所定期間の合計期間前から前記発症時点までの生体データであって、前記所定期間に対応する生体データを、前記所定期間の一部が重複するように複数抽出して前記陽性サンプルとする、
ことを特徴とする請求項1に記載の疾病発症予測装置。
When the onset information indicates that the patient has developed the disease, the sample extraction means may use the biological data for constructing the prediction model from before the total period of the reference period and the predetermined period at the time of onset. A plurality of biological data up to the time of onset and corresponding to the predetermined period are extracted so as to partially overlap the predetermined period to obtain the positive sample.
The disease onset prediction device according to claim 1.
前記予測モデル構築用の生体データに対応する患者に対して行った行為の内容を表すアクション情報を取得するアクション情報取得手段を備え、
前記サンプル抽出手段は、前記アクション情報に基づいて、前記予測モデル構築用の生体データから優先的に抽出して、前記陽性サンプルまたは前記陰性サンプルとする、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の疾病発症予測装置。
It is provided with an action information acquisition means for acquiring action information indicating the content of an action performed on a patient corresponding to the biological data for constructing the prediction model.
Based on the action information, the sample extraction means preferentially extracts from the biological data for constructing the prediction model to obtain the positive sample or the negative sample.
The disease onset prediction device according to claim 1 or 2.
前記サンプル抽出手段は、前記アクション情報が、前記疾病の発症を回避するための行為であったことを表す場合には、前記予測モデル構築用の生体データに対応する患者が前記疾病を発症したものと仮定して、前記発症情報が前記疾病を発症したことを表す場合と同様に、前記陽性サンプルとなる生体データを抽出する、
ことを特徴とする請求項3に記載の疾病発症予測装置。
When the action information indicates that the action information was an action for avoiding the onset of the disease, the sample extraction means means that the patient corresponding to the biological data for constructing the prediction model developed the disease. Assuming that the onset information indicates that the disease has occurred, the biometric data serving as the positive sample is extracted.
The disease onset prediction device according to claim 3.
前記アクション情報取得手段は、前記発症予測手段が前記疾病を発症すると予測した前記予測対象の生体データに対応する患者に対して行った行為の内容を表す予測対象アクション情報をさらに取得し、
前記生体データ取得手段は、前記行為が行われた患者の前記予測対象の生体データに対応するデータを、前記予測モデル構築用の生体データとして新たに取得し、
前記サンプル抽出手段は、前記予測対象アクション情報が、前記疾病の発症を回避するための行為でなかったことを表す場合には、前記新たに取得した予測モデル構築用の生体データを、他の生体データよりも優先して抽出して前記陰性サンプルとする、
ことを特徴とする請求項3または4に記載の疾病発症予測装置。
The action information acquisition means further acquires the prediction target action information representing the content of the action performed on the patient corresponding to the biometric data of the prediction target predicted to develop the disease by the onset prediction means.
The biometric data acquisition means newly acquires data corresponding to the biometric data of the prediction target of the patient in which the act is performed as the biometric data for constructing the prediction model.
When the sample extraction means indicates that the prediction target action information is not an action for avoiding the onset of the disease, the newly acquired biological data for constructing a prediction model is used as another living body. The negative sample is extracted with priority over the data.
The disease onset prediction device according to claim 3 or 4.
前記予測モデル構築手段は、前記アクション情報が、前記疾病の発症を回避するための行為でなかったことを表し、前記発症情報が前記疾病を発症したことを表す場合に、前記予測対象の生体データに基づいて、前記疾病の発症を回避するための行為を行うべきであることを表す要注意情報を出力すべき条件を設定し、
前記予測対象アクション情報が、前記疾病の発症を回避するための行為でなかったことを表す場合、前記予測モデル構築手段が設定した前記条件に基づいて、前記要注意情報を出力する要注意情報出力手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項5に記載の疾病発症予測装置。
When the action information indicates that the action information was not an action for avoiding the onset of the disease and the onset information indicates that the disease has developed, the biometric data of the prediction target. Based on, set the conditions for outputting cautionary information indicating that actions should be taken to avoid the onset of the disease.
When the prediction target action information indicates that the action was not an action for avoiding the onset of the disease, the caution information output that outputs the caution information based on the conditions set by the prediction model construction means. Equipped with more means
The disease onset prediction device according to claim 5.
前記発症予測手段が前記疾病を発症すると予測した場合、前記予測対象の生体データに基づいて、前記疾病を発症すると予測した原因となる成分をあらかじめ定められた方法により分類し、アラート情報として出力するアラート情報出力手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の疾病発症予測装置。
When the onset prediction means predicts that the disease will develop, the causative components predicted to develop the disease are classified by a predetermined method based on the biological data of the prediction target, and output as alert information. Further equipped with alert information output means,
The disease onset prediction device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that.
予測対象の生体データと予測モデル構築用の生体データとを取得する生体データ取得ステップと、
前記予測モデル構築用の生体データに対応する患者が疾病を発症したか否かを表す発症情報を取得する発症情報取得ステップと、
前記発症情報が、前記疾病を発症したことを表す場合、前記予測モデル構築用の生体データのうち、前記疾病を発症した発症時点の基準期間前から前記発症時点までの生体データから、陽性サンプルとなる生体データを抽出し、前記発症時点の前記基準期間前より以前の生体データから、陰性サンプルとなる生体データを抽出するサンプル抽出ステップと、
前記陽性サンプルを、前記発症時点の前記基準期間前の時点である基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症するトレーニングデータとして使用し、前記陰性サンプルを、前記基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症しないトレーニングデータとして使用することによって、予測モデルを構築する予測モデル構築ステップと、
前記予測対象の生体データを取得した時点を前記基準時とし、前記予測対象の生体データと前記予測モデルとに基づいて、前記予測対象の生体データに対応する患者が、前基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症するか否かを予測する発症予測ステップと、を備え、
前記サンプル抽出ステップでは、抽出した前記陽性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陽性サンプルとし、前記陰性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陰性サンプルとする、
疾病発症予測方法。
A biometric data acquisition step for acquiring biometric data to be predicted and biometric data for building a predictive model,
An onset information acquisition step for acquiring onset information indicating whether or not a patient has developed a disease corresponding to the biological data for constructing the prediction model, and an onset information acquisition step.
When the onset information indicates that the disease has developed, a positive sample is obtained from the biometric data for constructing the prediction model from the biometric data from before the reference period at the onset time of the onset of the disease to the onset time. A sample extraction step of extracting biometric data to be a negative sample from biometric data prior to the reference period at the time of onset.
The positive sample is used as training data for developing the disease within the period from the reference time, which is the time point before the reference period at the time of onset, to the time after the reference period , and the negative sample is used from the reference time to the above. A predictive model building step to build a predictive model by using it as training data that does not develop the disease within the period up to after the reference period.
Said time obtaining the prediction target biometric data and the reference time, on the basis the prediction target biometric data to said predictive model, the patient corresponding to the biometric data of the prediction target, the reference from the time before Symbol reference It is provided with an onset prediction step for predicting whether or not the disease will develop within the period up to after the period.
In the sample extraction step, the result of performing a predetermined calculation on the extracted biological data to be a positive sample is defined as the positive sample, and the result of performing a predetermined calculation on the biological data to be a negative sample is defined as the negative sample. ,
Disease onset prediction method.
コンピュータに、
予測対象の生体データと予測モデル構築用の生体データとを取得する生体データ取得ステップと、
前記予測モデル構築用の生体データに対応する患者が疾病を発症したか否かを表す発症情報を取得する発症情報取得ステップと、
前記発症情報が、前記疾病を発症したことを表す場合、前記予測モデル構築用の生体データのうち、前記疾病を発症した発症時点の基準期間前から前記発症時点までの生体データから、陽性サンプルとなる生体データを抽出し、前記発症時点の前記基準期間前より以前の生体データから、陰性サンプルとなる生体データを抽出するサンプル抽出ステップと、
前記陽性サンプルを、前記発症時点の前記基準期間前の時点である基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症するトレーニングデータとして使用し、前記陰性サンプルを、前記基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症しないトレーニングデータとして使用することによって、予測モデルを構築する予測モデル構築ステップと、
前記予測対象の生体データを取得した時点を前記基準時とし、前記予測対象の生体データと前記予測モデルとに基づいて、前記予測対象の生体データに対応する患者が、前基準時から前記基準期間後までの期間内に前記疾病を発症するか否かを予測する発症予測ステップと、を実行させるためのプログラムであって、
前記サンプル抽出ステップでは、抽出した前記陽性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陽性サンプルとし、前記陰性サンプルとなる生体データに所定の演算を行った結果を前記陰性サンプルとする、
プログラム。
On the computer
A biometric data acquisition step for acquiring biometric data to be predicted and biometric data for building a predictive model,
An onset information acquisition step for acquiring onset information indicating whether or not a patient has developed a disease corresponding to the biological data for constructing the prediction model, and an onset information acquisition step.
When the onset information indicates that the disease has developed, a positive sample is obtained from the biometric data for constructing the prediction model from the biometric data from before the reference period at the onset time of the onset of the disease to the onset time. A sample extraction step of extracting biometric data to be a negative sample from biometric data prior to the reference period at the time of onset.
The positive sample is used as training data for developing the disease within the period from the reference time, which is the time point before the reference period at the time of onset, to the time after the reference period , and the negative sample is used from the reference time to the above. A predictive model building step to build a predictive model by using it as training data that does not develop the disease within the period up to after the reference period.
Said time obtaining the prediction target biometric data and the reference time, on the basis the prediction target biometric data to said predictive model, the patient corresponding to the biometric data of the prediction target, the reference from the time before Symbol reference It is a program for executing the onset prediction step for predicting whether or not the disease will develop within the period up to the period after the period.
In the sample extraction step, the result of performing a predetermined calculation on the extracted biological data to be a positive sample is defined as the positive sample, and the result of performing a predetermined calculation on the biological data to be a negative sample is defined as the negative sample. ,
program.
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