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JP2019041754A - Prediction device and prediction method - Google Patents

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JP2019041754A
JP2019041754A JP2018056075A JP2018056075A JP2019041754A JP 2019041754 A JP2019041754 A JP 2019041754A JP 2018056075 A JP2018056075 A JP 2018056075A JP 2018056075 A JP2018056075 A JP 2018056075A JP 2019041754 A JP2019041754 A JP 2019041754A
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JP
Japan
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hdp
prediction
bacterial flora
onset
data
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JP2018056075A
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Japanese (ja)
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隆史 山内
Takashi Yamauchi
隆史 山内
越智 大介
Daisuke Ochi
大介 越智
淑希 恒元
Yoshiki Tsunemoto
淑希 恒元
檜山 聡
Satoshi Hiyama
聡 檜山
正朗 長崎
Masao Nagasaki
正朗 長崎
準一 菅原
Junichi Sugawara
準一 菅原
修 田邉
Osamu Tanabe
修 田邉
理宇 山下
Riu Yamashita
理宇 山下
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Tohoku University NUC
NTT Docomo Inc
Original Assignee
Tohoku University NUC
NTT Docomo Inc
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Abstract

To provide prediction devices and a prediction methods for achieving HDP onset prediction from oral bacterial flora.SOLUTION: One aspect of the present invention relates to a prediction device having: a data acquisition function to acquire bacterial flora data on bacterial flora in the oral cavity of pregnant women; a step of generating a prediction model of hypertensive disorders of pregnancy (HDP) based on the bacterial flora data; an HDP prediction function of carrying out the HDP onset prediction of the pregnant woman from the acquired bacterial flora data based on the HDP prediction model; and a result notifying function to notify the result of the HDP prediction, the data acquisition function acquiring the bacterial flora data at a plurality of time points in a data acquisition period from any time before or after pregnancy of the pregnant woman to any time before or after delivery, and the HDP prediction function carrying out the HDP onset prediction based on the bacterial flora data acquired at the plurality of time points.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、一般に医療診断技術に関し、より詳細には、非侵襲的に妊娠高血圧症候群の発症予測又は異常検出を行うための妊娠高血圧症候群発症有無予測のための予測装置及び予測方法に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to medical diagnostic technology, and more particularly to a prediction device and prediction method for predicting the onset or absence of pregnancy / pregnancy-hypertensive syndrome for non-invasively predicting the onset of pregnancy / hypertension syndrome or detecting an abnormality.

妊娠合併症として、妊娠高血圧症候群(HDP: Hypertensive Disorders of Pregnancy)は、母体死亡、胎児発育不全、胎児死亡、常位胎盤早期剥離などを引き起こす母児の命に関わる周産期医療上の代表的な疾患であり、複雑な相互作用により発症する多因子疾患である。また、HDP罹患妊婦はその後の生活習慣病の発症リスクが高いことが知られている。妊婦の口腔内細菌叢と妊娠合併症との関連が報告されているが、その詳細なメカニズムは不明な点が多い。   As a pregnancy complication, hypertensive disorders (HDP) is a typical perinatal medical treatment related to the life of mothers and infants causing maternal death, fetal growth failure, fetal death, permanent placenta early detachment, etc. It is a multifactorial disease that develops due to complex interactions. In addition, it is known that pregnant women suffering from HDP have a high risk of developing lifestyle-related diseases thereafter. Although the association between the oral flora of pregnant women and pregnancy complications has been reported, the detailed mechanism is still unclear.

非特許文献1によると、妊婦124名に対し、妊娠期間中あるいは産後3日以内にClinical attachment level (CAL)、Probing depth (PD)を測定し、PLBW(Preterm Low Birth Weight)だったケース群とそうでないコントロール群で評価したところ、ケース群(31名)のCAL平均値がコントロール群よりも有意に大きかった。また、CALが3mm以上の歯が60%以上を占めた妊婦においては、PLBW発症危険率が全体で5.9倍、初産で6.7倍だった。   According to Non-Patent Document 1, for 124 pregnant women, clinical attachment level (CAL) and probing depth (PD) were measured during pregnancy or within 3 days after delivery, and cases with PLBW (Preterm Low Birth Weight) and When evaluated in the control group that did not, the CAL mean value of the case group (31 people) was significantly larger than that of the control group. In addition, in pregnant women in which teeth with 3 mm or more of CAL accounted for 60% or more, the PLBW onset risk rate was 5.9 times overall and 6.7 times at first birth.

また、非特許文献2によると、切迫早産から早産となった18名とそうでない正期産40名の第2トライメスターの歯垢細菌叢を比較したところ、歯周病関連細菌の一つであるTannerella forsythenesisの割合が有意に高かった。このTannerella forsythenesisは、歯周病に関連のある細菌と言われる3つのred complexのうちの一つである。   In addition, according to Non-Patent Document 2, when the dental plaque microflora of the 18 second trimesters who became premature from imminent premature birth and 40 other term second trimesters were compared, it was one of the periodontal disease related bacteria. The proportion of certain Tannerella forsythenesis was significantly higher. This Tannerella forsythenesis is one of three red complexes called bacteria associated with periodontal disease.

また、非特許文献3によると、腸内や膣内細菌叢は妊娠期間中大きく変動することが知られており、食事や歯磨きなどの影響を受ける口腔内細菌叢はさらに変動が激しいことが想定される。   In addition, according to Non-Patent Document 3, it is known that intestinal and vaginal flora fluctuate significantly during pregnancy, and it is assumed that oral flora affected by diet and tooth brushing is more volatile. Be done.

Offenbacher S, et al, Periodontal Infection as a Possible Risk Factor for Preterm Low Birth Weight, J Peridontol, 67, 1103-1113, 1996Offenbacher S, et al, Periodontal Infection as a Possible Risk Factor for Preterm Low Birth Weight, J Peridontol, 67, 1103-1113, 1996 Hasegawa K, et al, Associations between systemic status, oeruidibtak statysm seryn cytokine levels and delivery outcomes in pregnant women with a diagnosis of threatened premature labor (TPL), J Peridontol, 74, 1764-1770, 2003Hasegawa K, et al, Associations between systematic status, oeruidibtak statysm seryn cytokine levels and delivery outcomes in pregnant women with a diagnosis of threatened premature labor (TPL), J Peridontol, 74, 1764-1770, 2003 Daniel B. DiGiulio, et al, Temporal and spatial variation of the human microbiota during pregnancy, PNAS, 112, 35, 11060-11065, 2015Daniel B. DiGiulio, et al, Temporal and spatial variation of the human microbiota during pregnancy, PNAS, 112, 35, 11060-11065, 2015

このように、口腔内細菌叢と妊娠合併症との関連が報告されているが、口腔内細菌叢と妊娠合併症の1つであるHDPとの関連についての報告はほとんどない。また、口腔内細菌叢と妊娠合併症との関係には人種差があると考えられるが、日本人の妊婦を対象にした研究が少ない。また、口腔内細菌叢の経時的な変化による妊娠合併症への影響を考慮できていない。さらに、口腔内細菌叢から妊娠合併症を予測する際、個人内での細菌叢の揺らぎにより予測をうまく行えない可能性がある。   Thus, although the association between the oral flora and pregnancy complications has been reported, there has been little report on the association between the oral flora and one of pregnancy complications, HDP. In addition, although there is a racial difference in the relationship between oral flora and pregnancy complications, there are few studies targeting Japanese pregnant women. In addition, we can not take into consideration the effects of changes in oral flora over time on pregnancy complications. Furthermore, when predicting pregnancy complications from the oral flora, fluctuations in the bacterial flora within an individual may not be successful.

上述した問題点を鑑み、本発明の課題は、口腔内細菌叢からHDPの発症予測を実現するための予測装置及び予測方法を提供することである。   In view of the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide a prediction device and a prediction method for realizing the onset prediction of HDP from the intraoral bacterial flora.

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、妊婦の口腔内の細菌叢に関する細菌叢データを取得するデータ取得機能と、前記細菌叢データに基づき妊娠高血圧症候群(HDP)予測モデルを生成するHDP予測モデル生成機能と、前記HDP予測モデルに基づき、前記取得した細菌叢データから前記妊婦のHDP発症予測を実行するHDP予測機能と、前記HDP発症予測の結果を通知する結果通知機能と、を有し、前記データ取得機能は、前記妊婦の妊娠前後の何れかの時期から出産前後の何れかの時期までのデータ取得期間において、前記細菌叢データを複数の時点にて取得し、前記HDP予測機能は、前記複数の時点において取得された前記細菌叢データに基づき前記HDP発症予測を実行する予測装置に関する。   In order to solve the above-mentioned subject, one mode of the present invention generates a pregnancy hypertension syndrome (HDP) prediction model based on the data acquisition function which acquires bacterial flora data about bacterial flora in the oral cavity of a pregnant woman, and the bacterial flora data. An HDP prediction model generation function, an HDP prediction function that executes HDP onset prediction of the pregnant woman from the acquired bacterial flora data based on the HDP prediction model, and a result notification function that notifies the result of the HDP onset prediction The data acquisition function acquires the bacterial flora data at a plurality of time points in a data acquisition period from any time before or after pregnancy of the pregnant woman to any time before or after delivery, and the HDP prediction The function relates to a prediction device that executes the HDP prediction based on the bacterial flora data acquired at the plurality of time points.

本発明によると、口腔内細菌叢からHDPの発症予測を実現するための予測装置及び予測方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a prediction device and a prediction method for realizing the prediction of the onset of HDP from the oral flora.

図1は、本発明の一実施例による予測システムの構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a prediction system according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施例による予測装置の機能構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of a prediction device according to one embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一実施例による予測処理を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flow chart showing a prediction process according to one embodiment of the present invention. 図4は、本発明の一実施例による特徴量抽出・モデル作成処理を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing feature quantity extraction / model creation processing according to an embodiment of the present invention. 図5は、本発明の他の実施例による特徴量抽出・モデル作成処理を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing feature quantity extraction / model creation processing according to another embodiment of the present invention. 図6は、本発明の他の実施例による特徴量抽出・モデル作成処理を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing feature quantity extraction / model creation processing according to another embodiment of the present invention.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

後述される実施例では、HDP発症予測のための予測装置が開示される。後述される実施例によると、複数の妊娠フェーズにおいて採取された妊婦の口腔内の細菌叢に関する細菌叢データを取得すると、予測装置は、HDPと相関を有する細菌種を抽出し、抽出した細菌種を用いて生成したHDP予測モデルに基づき、取得した細菌叢データから妊婦のHDP発症予測を実行する。これにより、人種間の差があると共に、経時的に変化すると考えられている細菌叢データからのHDP予測に対して、特定の人種に適したHDP予測モデルが生成可能になる。   In the embodiments described below, a prediction device for predicting the onset of HDP is disclosed. According to the example described later, when bacterial flora data on the bacterial flora in the oral cavity of a pregnant woman collected in multiple pregnancy phases is acquired, the prediction device extracts a bacterial species having a correlation with HDP, and extracts the bacterial species Based on the HDP prediction model generated using, the prediction of HDP onset in pregnant women is performed from the acquired bacterial flora data. This makes it possible to generate an HDP prediction model suitable for a specific race against HDP prediction from bacterial flora data that is considered to change with time as well as differences between races.

まず、図1を参照して、本発明の一実施例による予測システムを説明する。図1は、本発明の一実施例による予測システムの構成を示す概略図である。   First, with reference to FIG. 1, a prediction system according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a prediction system according to an embodiment of the present invention.

図1に示されるように、予測システム10は、細菌叢計測装置50及び予測装置100を有する。   As shown in FIG. 1, the prediction system 10 includes a bacterial flora measurement device 50 and a prediction device 100.

細菌叢計測装置50は、採取された歯垢検体から口腔内の細菌叢を測定し、生成された細菌叢データを予測装置100に提供する。具体的には、検査技師が妊婦の歯垢検体を採取し、細菌叢計測装置50を用いて採取した歯垢検体に存在する細菌種を示す細菌叢データを取得し、取得した細菌叢データを予測装置100に提供する。   The bacterial flora measuring device 50 measures the bacterial flora in the oral cavity from the collected dental plaque sample, and provides the generated bacterial flora data to the prediction device 100. Specifically, a laboratory technician collects a dental plaque sample of a pregnant woman, acquires bacterial flora data indicating bacterial species present in the dental plaque specimen collected using the bacterial flora measuring device 50, and acquires the acquired bacterial flora data It is provided to the prediction device 100.

人間の口腔内に存在する細菌種として、例えば、Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola, Tabberella forsythensis, Bergeyella, Kingella denitrificans, Scardovia wiggsiae, Streptococus mutans, Selenomonas, Capnocytophaga, Treponema vincentiiなどを含む200種類以上の細菌種が知られており、特にPorphyromonas gingivalis, Treponema denticola, Tabberella forsythensisは、歯周病に関わるred complexとして分類され、妊娠合併症との相関が指摘されている。細菌叢計測装置50は、口腔内の細菌種を計測するのに用いられる何れか既知のものであってもよい。   More than 200 species of bacteria including, for example, Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola, Tabberella forsythensis, Bergeyella, Kingella denitrificans, Scardovia wiggsiae, Streptococcus mutans, Selenomonas, Capnocytophaga, Treponema vincentii etc. as bacteria species present in human oral cavity In particular, Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola, and Tabberella forsythensis are classified as a red complex involved in periodontal disease, and a correlation with pregnancy complications has been pointed out. The bacterial flora measuring device 50 may be any known device used to measure bacterial species in the oral cavity.

予測装置100は、提供された細菌叢データからHDPを予測する。具体的には、予測装置100は、以下で詳細に説明されるように、HDP群の細菌叢データ及び非HDP群の細菌叢データを含む既知のデータからHDP予測モデルを作成し、作成したHDP予測モデルに予測対象となる妊婦の細菌叢データを入力することによって、当該妊婦のHDPの発症の有無を予測する。なお、本発明によるHDP発症予測は、HDPの発症の有無に限定されず、後述されるように、HDP発症日の予測、HDPリスクの算出などを含むものであってもよい。   The prediction device 100 predicts HDP from the provided bacterial flora data. Specifically, as described in detail below, the prediction device 100 creates an HDP prediction model by creating an HDP prediction model from known data including the bacterial flora data of the HDP group and the bacterial flora data of the non-HDP group. By inputting the bacterial flora data of the pregnant woman to be predicted in the prediction model, it is predicted whether or not the onset of HDP of the pregnant woman is concerned. The prediction of the onset of HDP according to the present invention is not limited to the presence or absence of the onset of HDP, and may include the prediction of the date of onset of HDP, the calculation of the HDP risk, and the like as described later.

ここで、予測装置100は、典型的には、コンピュータ、サーバ、スマートフォン、タブレットなどの通信機能を備えた情報処理装置により実現されてもよい。例えば、情報処理装置に搭載されたプロセッサが、メモリ装置に格納されたデータやプログラムを処理及び実行することによって、後述される各種機能及び処理を実行する。しかしながら、予測装置100は、何れか特定のハードウェア構成に限定されるものでなく、適切なハードウェア構成により実現されてもよい。   Here, the prediction device 100 may be typically realized by an information processing device having a communication function such as a computer, a server, a smartphone, or a tablet. For example, a processor mounted on an information processing apparatus executes various functions and processes to be described later by processing and executing data and programs stored in a memory device. However, the prediction device 100 is not limited to any specific hardware configuration, and may be realized by an appropriate hardware configuration.

次に、図2を参照して、本発明の一実施例による予測装置を説明する。図2は、本発明の一実施例による予測装置の機能構成を示すブロック図である。   Next, with reference to FIG. 2, a prediction apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of a prediction device according to one embodiment of the present invention.

図2に示されるように、予測装置100は、データ取得機能110、データ保存機能120、HDP予測モデル生成機能130、HDP予測機能140及び結果通知機能150を有する。   As shown in FIG. 2, the prediction device 100 has a data acquisition function 110, a data storage function 120, an HDP prediction model generation function 130, an HDP prediction function 140, and a result notification function 150.

データ取得機能110は、細菌叢計測装置50から細菌叢データを取得する。具体的には、データ取得機能110は、妊婦の妊娠前後の何れかの時期から出産前後の何れかの時期までのデータ取得期間において、妊婦に関する細菌叢データを複数の時点にて取得する。例えば、データ取得機能110は、細菌叢計測装置50から、異なる妊娠フェーズ(例えば、12〜23週と24〜34週)に採取された妊婦の口腔内の細菌叢データを取得してもよい。   The data acquisition function 110 acquires bacterial flora data from the bacterial flora measurement device 50. Specifically, the data acquisition function 110 acquires bacterial flora data related to a pregnant woman at a plurality of time points in a data acquisition period from any time before or after pregnancy of the pregnant woman to any time before or after delivery. For example, the data acquisition function 110 may acquire bacterial flora data in the oral cavity of a pregnant woman collected at different pregnancy phases (for example, 12 to 23 weeks and 24 to 34 weeks) from the bacterial flora measuring device 50.

データ保存機能120は、取得した妊婦の口腔内の細菌叢データを保存する。具体的には、データ保存機能120は、取得した細菌叢データを各妊娠フェーズで採取された細菌種(例えば、200菌種など)のそれぞれを独立した変数として保存する。例えば、2つの妊娠フェーズでそれぞれ200菌種の細菌種が採取された場合、経時的な複数時点の歯垢細菌組成の変化を加味したモデルを作成できるように、400個(200菌種×2妊娠フェーズ)の変数が設定されてもよい。   The data storage function 120 stores the acquired bacterial flora data in the oral cavity of the pregnant woman. Specifically, the data storage function 120 stores the acquired bacterial flora data as independent variables for each of the bacterial species (eg, 200 bacterial species and the like) collected in each pregnancy phase. For example, when bacterial species of 200 bacterial species are collected in each of two pregnancy phases, 400 pieces (200 bacterial species × 2) can be prepared so that a model can be created that takes into account changes in plaque bacterial composition at multiple time points. Pregnancy phase) variables may be set.

HDP予測モデル生成機能130は、取得された妊婦の口腔内の細菌叢データに基づき、HDPの発症の有無を予測するHDP予測モデルを生成する。具体的には、HDP予測モデル生成機能130は、HDPを発症しなかった妊婦(非HDP群)とHDPを発症した妊婦(HDP群)とを含む複数の妊婦から取得した口腔内の細菌叢データに基づき、HDP発症予測モデルを生成及び更新してもよい。例えば、以下で詳細に説明されるように、HDP予測モデル生成機能130は、取得した細菌叢データからHDP群と非HDP群とをよく分ける細菌種を特定し、変数を削減するため、二群をよく分ける細菌種として10〜20個の細菌種×妊娠フェーズを抽出してもよい。HDP群と非HDP群とをよく分ける細菌種として、red complexとして分類されるPorphyromonas gingivalis, Treponema denticola, Tabberella forsythensisが抽出されてもよい。また、HDP予測モデル生成機能130は、HDP群と非HDP群とをよく分ける細菌種として、Actinomyces sp., Staphylococcus sp., Capnocytophaga sp., Prevotella sp., Leptotrichia sp., GN02 sp., Streptococcus sp., Haemophilus sp., Corynebacterium sp., Aggregatibacter sp., Rothia sp., Leptotrichia sp., Lautropia sp.の1つ以上を抽出してもよい。   The HDP predictive model generation function 130 generates an HDP predictive model that predicts the onset of HDP based on the acquired bacterial flora data in the oral cavity of a pregnant woman. Specifically, HDP predictive model generation function 130 is data on bacterial flora in the oral cavity acquired from a plurality of pregnant women including pregnant women who did not develop HDP (non-HDP group) and pregnant women who developed HDP (HDP group) Based on, the HDP onset prediction model may be generated and updated. For example, as described in detail below, the HDP prediction model generation function 130 identifies two types of bacterial species from the acquired bacterial flora data so as to divide the HDP group and the non-HDP group, and to reduce variables. 10 to 20 bacterial species × pregnant phase may be extracted as a bacterial species that divides well. Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola, Tabberella forsythensis classified as red complex may be extracted as a bacterial species that divides HDP group and non-HDP group well. In addition, HDP predictive model generation function 130 is a bacterial species that divides HDP group and non-HDP group well, such as Actinomyces sp., Staphylococcus sp., Capnocytophaga sp., Prevotella sp., Leptotrichia sp., GN02 sp., Streptococcus sp. , Haemophilus sp., Corynebacterium sp., Aggregatibacter sp., Rothia sp., Leptotrichia sp., Lautropia sp.

続いて、HDP予測モデル生成機能130は、抽出された細菌種を用いてHDP予測モデルを作成する。具体的な予測モデルの作成手法として、例えば、HDP予測モデル生成機能130は、Linear SVMを用いて、特徴量として用いられる細菌種をforward stepwise selectionによって選択してもよい。例えば、最初に20個の変数(細菌種)について、HDP予測モデル生成機能130は、1つの変数だけを用いてHDP予測モデルM(1)〜M(20)を作成し、最も性能の良いM(A)(変数Aを使用)を特定する。次に、HDP予測モデル生成機能130は、当該変数を除いた残りの19個の変数から1つの変数を選択してAと併せた2変数の予測モデルM(A,1)〜M(A,19)を作成し、M(A)を含めて最適なモデルを選択する。HDP予測モデル生成機能130は、上述した一連の処理を再帰的に実行し、最終的に最も性能の良い予測モデルM(A,B,C,...)を特定する。   Subsequently, the HDP prediction model generation function 130 generates an HDP prediction model using the extracted bacterial species. As a specific prediction model creation method, for example, the HDP prediction model generation function 130 may select a bacterial species to be used as a feature amount by forward stepwise selection using a linear SVM. For example, for the first 20 variables (bacterial species), the HDP prediction model generation function 130 generates HDP prediction models M (1) to M (20) using only one variable, and the M with the best performance. (A) (use variable A) is specified. Next, the HDP prediction model generation function 130 selects one variable from the remaining nineteen variables excluding the variable, and combines it with A, a two-variable prediction model M (A, 1) to M (A, 19) Create and select the best model including M (A). The HDP prediction model generation function 130 recursively executes the above-described series of processes, and finally identifies the best performing prediction model M (A, B, C,...).

なお、上述した実施例では、HDPの発症有無を示すHDP発症予測モデルについて説明したが、本発明によるHDP予測モデルは、これに限定されず、HDPの発症日を予測するHDP発症日予測及びHDPの発症リスクモデル又は発症確率を予測するHDP発症リスクモデルであってもよい。   In addition, although the Example mentioned above demonstrated the HDP onset prediction model which shows the onset presence or absence of HDP, the HDP prediction model by this invention is not limited to this, HDP onset date prediction which predicts the onset date of HDP, and HDP It may be an onset risk model of HDP or an HDP onset risk model for predicting the onset probability.

HDP予測機能140は、HDP予測モデルに基づき、取得した妊婦の細菌叢データから当該妊婦のHDP発症予測を実行する。具体的には、HDP予測機能140は、複数の時点において取得した妊婦の細菌叢データをHDP予測モデルに投入し、複数の時点において取得した細菌叢データに基づくHDP予測モデルの出力結果に基づき当該妊婦のHDP発症有無予測、HDP発症日予測又はHDP発症リスク算出を実行してもよい。すなわち、HDP予測機能140は、当該妊婦にHDP発症の可能性があるか予測するか(HDP発症有無予測)、当該妊婦のHDP発症日を予測するか(HDP発症日予測)、あるいは、当該妊婦のHDP発症リスクを算出してもよい(HDP発症リスク算出)。   The HDP prediction function 140 executes HDP prediction of the pregnant woman from the acquired bacterial flora data of the pregnant woman based on the HDP prediction model. Specifically, the HDP prediction function 140 inputs bacterial flora data of pregnant women obtained at multiple time points into the HDP prediction model, and the HDP prediction function 140 is based on the output result of the HDP predictive model based on the bacterial flora data obtained at multiple time points. The prediction of the onset of HDP, the prediction of the date of onset of HDP, or the risk calculation for the onset of HDP may be performed on a pregnant woman. That is, the HDP prediction function 140 predicts whether there is a possibility of developing HDP in the pregnant woman (presence or absence of developing HDP), or predicts the date of onset of HDP in the pregnant woman (predicting the date of onset of HDP) Risk of developing HDP may be calculated (HDP risk calculation).

結果通知機能150は、HDP予測機能140によって実行されたHDP発症予測の結果を妊婦、医療関係者などに通知する。   The result notification function 150 notifies pregnant women, medical personnel, etc. of the result of the HDP prediction performed by the HDP prediction function 140.

次に、図3〜4を参照して、本発明の一実施例による予測処理を説明する。当該予測処理は、上述した予測装置100によって実行される。図3は、本発明の一実施例による予測処理を示すフローチャートである。   Next, prediction processing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The said prediction process is performed by the prediction apparatus 100 mentioned above. FIG. 3 is a flow chart showing a prediction process according to one embodiment of the present invention.

図3に示されるように、ステップS100において、予測装置100は、細菌叢計測装置50から細菌叢データを取得し、取得した細菌叢データを保存する。具体的には、細菌叢計測装置50は、妊婦から採取された歯垢検体を計測し、当該歯垢検体に含まれる細菌種量を示す細菌叢データを予測装置100に提供する。予測装置100は、細菌叢計測装置50から取得した細菌叢データを妊婦毎に保存する。本実施例によると、細菌叢データは、例えば、妊娠フェーズ毎など、妊娠前後の何れかの時期から出産前後の何れかの時期までのデータ取得期間において各妊婦に対して複数回採取される。   As shown in FIG. 3, in step S100, the prediction device 100 acquires bacterial flora data from the bacterial flora measurement device 50, and stores the acquired bacterial flora data. Specifically, the bacterial flora measuring device 50 measures a dental plaque sample collected from a pregnant woman, and provides the bacterial flora data indicating the amount of bacterial species contained in the dental plaque specimen to the prediction device 100. The prediction device 100 stores the bacterial flora data acquired from the bacterial flora measurement device 50 for each pregnant woman. According to this example, the bacterial flora data is collected multiple times for each pregnant woman in a data acquisition period from any time before and after pregnancy to any time before and after delivery, for example, every pregnancy phase.

ステップs101において、予測装置100は、取得した細菌叢データに対して異常値を検出及び除去し、欠測値を補完する。例えば、基準値から閾値範囲外の細菌種量が測定された場合、予測装置100は、当該測定値を実際の値ではなく計測エラーとみなして、当該測定値を除去すると共に、他の細菌種量の値が類似する別の歯垢検体の当該測定値にランダムなノイズを加えて流用するか、他の細菌種量の値が類似する別の歯垢検体を複数抽出してそれらの当該測定値の分布からその分布に従うように1つの推定値を算出するなど何れかの方法により当該測定値を補完してもよい。例えば、検体Sの細菌種spA-2が閾値範囲外または欠測値である場合、まず検体S以外の検体群においてspA-2の細菌種量の分散Vを計算する。つぎに、細菌種群BALL={spA-1, spB-1,…, spA-2, spB-2}からspA-2を抜いた細菌種群BSUBの各細菌種量が検体Sと近い検体を1検体抽出し、そのspA-2の細菌種量に正規分布N(0,V)に従うランダムな1点を足し合わせた値を検体SのspA-2の推定量とする方法がある。このとき、検体Sと近い検体の抽出には、各細菌種量を各細菌種量の標準偏差で割って標準化した値を用いてユーグリッド距離を計算しても良いし、MSE(平均平方誤差)又はR2(決定係数)などを用いても良い。また別の補完方法として、細菌種群BSUBの各細菌種量が検体Sと近い検体を例えば10検体だけ抽出し、その平均値E2および分散V2を求め、正規分布N(E2,V2)に従うランダムな1点を検体SのspA-2の推定量とする方法がある。また、分布は必ずしも正規分布とせず、任意の分布で推定してもよい。 In step s101, the prediction device 100 detects and removes outliers from the acquired bacterial flora data, and complements missing values. For example, when the amount of bacterial species outside the threshold range is measured from the reference value, the prediction device 100 regards the measured value as not a real value but a measurement error, removes the measured value, and removes other bacterial species. Or random noise is added to the measurement value of another plaque sample having a similar value of quantity and diverted, or another plaque sample having similar values of other bacterial species is extracted and those measurements are made The measured value may be complemented by any method such as calculating one estimated value so as to follow the distribution of the values. For example, when the bacterial species spA-2 of the sample S is out of the threshold range or is a missing value, the variance V of the bacterial species amount of spA-2 in the sample group other than the sample S is first calculated. Next, a sample similar to the sample S in the amount of each bacterial species of the bacterial species group B SUB obtained by removing spA-2 from the bacterial species group B ALL = {spA-1, spB-1, ..., spA-2, spB-2} There is a method of extracting one sample and adding a random one point according to normal distribution N (0, V) to the amount of bacterial species of spA-2 as the estimated amount of spA-2 of the sample S. At this time, for the extraction of a sample close to the sample S, the Yougrid distance may be calculated using a standardized value obtained by dividing each bacterial species amount by the standard deviation of each bacterial species amount, or MSE (mean square error Or R 2 (coefficient of determination) may be used. As another complementary method, only 10 samples, for example, where the bacterial species amount of the bacterial species group B SUB is close to the sample S are extracted, the average value E2 and the variance V2 are determined, and random according to the normal distribution N (E2, V2) There is a method of using a single point as an estimate of spA-2 of the sample S. Also, the distribution is not necessarily a normal distribution, and may be estimated as an arbitrary distribution.

ステップs102において、予測装置100は、既に出産して出産状況が確定している妊婦のデータを用いて、非HDP群とHDP群とをよく分ける変数を特徴量として抽出する。これには、ステューデントのt検定、ウェルチのt検定を用いた方法、Lasso回帰、Ridge回帰、Elastic Netなどにより有用な変数を限定する方法、主成分分析の寄与率などから変数を限定する方法などがあるが、それらに限定されるものでない。   In step s102, the prediction apparatus 100 extracts, as a feature value, a variable that well divides the non-HDP group and the HDP group, using data of a pregnant woman who has already given birth and whose birthing status has been determined. These include methods using Student's t test, Welch's t test, methods using Lasso regression, Ridge regression, Elastic Net, etc. to limit useful variables, methods using principal component analysis to limit variables, etc. But there is no limitation to them.

ステップs103、s105及びs107において、予測装置100は、抽出した特徴量を用いてHDP発症予測モデルを生成する。具体的には、予測装置100は、ステップs103において、HDPになるかどうかを予測する分類モデルとしてHDP発症予測モデルを生成する。また、予測装置100は、ステップs105において、各妊婦のHDP発症日を予測する回帰モデルとしてHDP発症日予測モデルを生成する。また、予測装置100は、s107において、HDP発症のリスクを算出するHDP発症リスク算出モデルを生成する。回帰モデルには、線形回帰モデル、ロジスティック回帰モデル、SVMによる回帰モデル、多層ニューラルネットワークによる回帰モデルなどがあるが、それらに限定されるものでない。また、分類モデルにおいても、線形分類、ロジスティック回帰、ベイジアンネットワーク、SVM、k近傍法、ランダムフォレスト、多層ニューラルネットワークによる分類モデルなどがあるが、それらに限定されるものでない。HDP発症リスク算出モデルについては、オッズ比、寄与危険度、相対危険度などがあるが、それらに限定されるものでない。また、ステップs103、s105、s107は、s102と切り離さずに一体で処理されてもよい。   In steps s103, s105 and s107, the prediction device 100 generates an HDP onset prediction model using the extracted feature quantities. Specifically, in step s103, the prediction device 100 generates an HDP onset prediction model as a classification model for predicting whether to become an HDP. Further, in step s105, the prediction device 100 generates an HDP onset date prediction model as a regression model for predicting the HDP onset date of each pregnant woman. The prediction device 100 also generates an HDP onset risk calculation model for calculating the risk of HDP onset in s107. The regression model includes, but is not limited to, linear regression model, logistic regression model, regression model by SVM, regression model by multi-layered neural network, and the like. Further, in the classification model, there are linear classification, logistic regression, Bayesian network, SVM, k-neighbor method, random forest, classification model by multilayer neural network, etc., but it is not limited thereto. The HDP risk calculation model includes, but is not limited to, odds ratio, contribution risk, relative risk, and the like. Further, steps s103, s105, s107 may be processed integrally without being separated from s102.

ステップs104、s106及びs108において、予測装置100は、生成されたHDP発症予測モデル、HDP発症日予測モデル及びHDP発症リスク算出モデルに予測対象の妊婦の細菌叢データをそれぞれ投入し、HDP発症予測を実行する。具体的には、予測装置100は、ステップs104において、HDP発症予測モデルを利用して予測対象の妊婦の細菌叢データから将来のHDP発症の有無を予測する。また、予測装置100は、ステップs106において、HDP発症日予測モデルを利用して予測対象の妊婦の細菌叢データからHDP発症日を予測する。また、予測装置100は、ステップs108において、HDP発症リスク算出モデルを利用して予測対象の妊婦のデータからHDPリスクを算出する。なお、HDP有無予測は、最終的なHDP発症有無の予測、この先n1週間(n1は任意の数値)でHDPを発症しない予測、この先n2週間(n2は任意の数値)でHDPを発症する予測、などを含むが、それらに限定されるものでない。   In steps s104, s106 and s108, the prediction device 100 inputs the bacterial flora data of the pregnant woman to be predicted into the generated HDP onset prediction model, the HDP onset prediction model and the HDP onset risk calculation model, respectively, and predicts the HDP onset. Run. Specifically, in step s104, the prediction device 100 predicts the presence or absence of future HDP onset from bacterial flora data of a pregnant woman to be predicted using the HDP onset prediction model. Further, in step s106, the prediction device 100 predicts the date of HDP onset from the bacterial flora data of the pregnant woman to be predicted using the HDP onset day prediction model. Further, in step s108, the prediction device 100 calculates the HDP risk from the data of the pregnant woman to be predicted using the HDP onset risk calculation model. In addition, the HDP presence / absence prediction is a final prediction of HDP onset / presence, prediction of not developing HDP in the next n1 weeks (n1 is any numerical value), prediction of developing HDP in the next n2 weeks (n2 is arbitrary numerical value), Including, but not limited to.

ステップs109において、予測装置100は、HDP発症予測結果、HDP発症日予測結果及び/又はHDP発症リスク計算結果を妊婦又は医療機関に通知し、当該予測処理を終了する。   In step s109, the prediction device 100 notifies the pregnant woman or medical institution of the HDP onset prediction result, the HDP onset date prediction result, and / or the HDP onset risk calculation result, and ends the prediction processing.

図4は、本発明の一実施例による特徴量抽出・モデル作成処理を示すフローチャートである。当該特徴量抽出・モデル作成処理は、上述された図3のステップs102,s103において実行可能であり、後述されるステップs102−1〜5がステップs102の特徴量の抽出処理に対応し、ステップs103−1〜2がステップs103のHDP有無予測モデルの生成処理に対応する。当該特徴量抽出・モデル作成処理では、HDP予測モデル生成機能130は、取得したデータをHDP群と非HDP群とに分け、各変数のうち二群をよく分ける(すなわち、区別する、判別する、分離するなど)変数、例えば、二群をよく分ける上位の所定数の変数を抽出し、抽出された変数を用いてHDP予測モデルを作成し、最も性能の良い変数によるHDP予測モデルを特定する。次に、HDP予測モデル生成機能130は、当該変数を除いた残りの変数と特定された変数とを併せた2変数の予測モデルを作成し、これらのモデルを含めて最適なモデルを選択する。HDP予測モデル生成機能130は、上述した一連の処理を再帰的に実行し、最終的にHDP予測モデルを特定する。なお、上記はHDP発症予測モデルに利用する特徴量の抽出方法やHDP発症予測モデルの選定方法の一例であって、HDP発症予測モデルはこれに制限されない。例えば、多層ニューラルネットワークまたはLasso回帰などによって特徴量を抽出し、HDP発症予測モデルを生成する方法もある。   FIG. 4 is a flowchart showing feature quantity extraction / model creation processing according to an embodiment of the present invention. The feature quantity extraction / model creation process can be executed in steps s102 and s103 of FIG. 3 described above, and steps s102-1 to s5 described later correspond to the feature quantity extraction process of step s102, and step s103 -1 to 2 correspond to the generation process of the HDP presence / absence prediction model in step s103. In the feature amount extraction / model creation processing, the HDP prediction model generation function 130 divides the acquired data into an HDP group and a non-HDP group, and divides two groups out of each variable (that is, distinguishes, discriminates, A variable, etc.) is extracted, for example, the upper predetermined number of variables that divides the two groups well, the extracted variables are used to create an HDP prediction model, and the HDP prediction model with the best performing variables is specified. Next, the HDP prediction model generation function 130 creates a two-variable prediction model combining the remaining variables excluding the variable and the specified variables, and selects an optimal model including these models. The HDP prediction model generation function 130 recursively executes the above-described series of processes, and finally identifies the HDP prediction model. The above is an example of a method of extracting feature quantities used in the HDP onset prediction model and a selection method of the HDP onset prediction model, and the HDP onset prediction model is not limited thereto. For example, there is also a method of extracting feature quantities by a multi-layered neural network or Lasso regression to generate an HDP onset prediction model.

ステップs102−2において、予測装置100は、モデル生成のために、既に出産済みの妊婦の細菌叢データを抽出する。   In step s102-2, the prediction device 100 extracts bacterial flora data of pregnant women who have already given birth, for model generation.

ステップs102−3において、予測装置100は、妊娠フェーズ毎に採取された歯垢検体の細菌叢データについて、各妊娠フェーズにおいて採取された各細菌種のそれぞれを独立した変数として保存する。例えば、2つの妊娠フェーズでそれぞれ200菌種の細菌種が採取された場合、400個(200菌種×2フェーズ)の変数が設定される。例えば、400個のデータは、当該妊婦のID(userid)と関連付けて、"spA-1, spB-1, ...,spA-2, spB-2, ..."の変数列により表されてもよい。   In step s102-3, the prediction apparatus 100 stores bacterial flora data of dental plaque samples collected in each pregnancy phase as individual variables of each bacterial species collected in each pregnancy phase. For example, when 200 bacterial species are collected in each of two pregnancy phases, 400 (200 bacterial species × 2 phases) variables are set. For example, 400 pieces of data are represented by a variable string of "spA-1, spB-1, ..., spA-2, spB-2, ..." in association with the ID (userid) of the pregnant woman. May be

ステップS102−4において、予測装置100は、HDP群と非HDP群とに細菌叢データを分け、検定にてp値がa未満(例えば、a=0.01)となる二群間をよく分ける細菌種を抽出する。   In step S102-4, the prediction device 100 divides the bacterial flora data into the HDP group and the non-HDP group, and the bacterial species that divides the two groups with ap value less than a (for example, a = 0.01) in the test. Extract

ステップS103−1において、予測装置100は、細菌叢データをHDP群D1と非HDP群D2とに分け、それぞれの比率e(例えば、e=0.9)でHDP群D1を学習用データD1a及び評価用データD1bに分け、非HDP群D2を学習用データD2a及び評価用データD2bに分ける。   In step S103-1, the prediction device 100 divides the bacterial flora data into the HDP group D1 and the non-HDP group D2, and uses the HDP group D1 for learning data D1a and evaluation at each ratio e (for example, e = 0.9). It is divided into data D1b, and the non-HDP group D2 is divided into learning data D2a and evaluation data D2b.

ステップS103−2において、予測装置100は、学習用データD1a, D2aを用いてforward stepwise selectionによって特徴量を選択し、HDP予測モデルMを作成する。例えば、最初に20個の特徴量(細菌種)について、予測装置100は、1つの変数だけを用いてHDP予測モデルM(1)〜M(20)を作成する。そして、予測装置100は、評価データ用D1b, D2bを用いて、最も性能の良いM(A)(変数Aを使用)を特定する。性能スコアとして、例えば、AUC又はf-scoreが利用されてもよい。次に、予測装置100は、学習用データD1a, D2aを用いて、当該変数を除いた残りの19個の変数から1つの変数を選択してAと併せた2変数のHDP予測モデルM(A,1)〜M(A,19)を作成し、評価用データD1b, D2bを用いて、M(A)を含めて最適なモデルを選択する。予測装置100は、上述した一連の処理を再帰的に実行し、最終的にHDP予測モデルM(A,B,C,...)を特定する。   In step S103-2, the prediction device 100 selects feature amounts by forward stepwise selection using the learning data D1a and D2a, and creates an HDP prediction model M. For example, for the first 20 feature quantities (bacterial species), the prediction device 100 creates HDP prediction models M (1) to M (20) using only one variable. Then, the prediction device 100 specifies M (A) (using the variable A) with the highest performance, using the evaluation data D1b and D2b. As the performance score, for example, AUC or f-score may be used. Next, using the learning data D1a and D2a, the prediction device 100 selects one variable from the remaining 19 variables excluding the variable, and combines it with A to create a two-variable HDP prediction model M (A , 1) to M (A, 19), and using the evaluation data D1b and D2b, an optimal model including M (A) is selected. The prediction device 100 recursively executes the above-described series of processes, and finally identifies the HDP prediction model M (A, B, C,...).

なお、上述した実施例では、HDP発症有無予測モデルを生成する処理を説明したが、同様の処理によってHDP発症日予測モデル及びHDP発症リスク算出モデルが生成可能であることは明らかであろう。なお、HDP予測モデルMは、SVM、線形ロジスティック回帰、ニューラルネットワーク、ランダムフォレストなどに基づき生成されてもよい。また、性能スコアは、AUC又は及びf-scoreに限定されず、sensitivityとspecificityとの調和平均などが用いられてもよい。また、forward step selectionに限定されず、backward stepwise selection又はbidirectional stepwise selectionが利用されてもよい。また、全細菌種を利用し、PCAやMDS、NMDSなどで次元削減した後、PC1, PC2, ..., PCNのN個の特徴量に変換した後対して、これらにforward/backward/bidirectional stepwise selectionを適用してもよい。   Although the process for generating the HDP onset / prediction model is described in the above-described embodiment, it is apparent that the HDP onset day prediction model and the HDP onset risk calculation model can be generated by the same process. The HDP prediction model M may be generated based on SVM, linear logistic regression, neural network, random forest, and the like. Also, the performance score is not limited to AUC or f-score, and a harmonic mean of sensitivity and specificity may be used. Also, not limited to forward step selection, backward stepwise selection or bidirectional stepwise selection may be used. In addition, all bacterial species are used, and after dimensional reduction with PCA, MDS, NMDS, etc., they are converted into N feature quantities of PC1, PC2, ..., PCN, and these are forward / backward / bidirectional. You may apply stepwise selection.

図5は、本発明の他の実施例による特徴量抽出・モデル作成処理を示すフローチャートである。当該特徴量抽出・モデル作成処理は、上述された図3のステップs102,s105において実行可能であり、後述されるステップs102−1〜5がステップs102の特徴量の抽出処理に対応し、ステップs105−1〜3がステップs105の出産日予測モデルの生成処理に対応する。なお、ステップS102−1〜5は図4のステップS102−1〜5と同じであるため、その説明は省く。   FIG. 5 is a flowchart showing feature quantity extraction / model creation processing according to another embodiment of the present invention. The feature quantity extraction / model creation process can be executed in steps s102 and s105 of FIG. 3 described above, and steps s102-1 to s5 described later correspond to the feature quantity extraction process of step s102, and step s105 -1 to 3 correspond to the process of generating a birth date prediction model in step s105. Note that steps S102-1 to 5 are the same as steps S102-1 to 5 in FIG.

ステップS105−1において、予測装置100は、細菌叢データをHDP群D1と非HDP群D2とに分け、それぞれの比率e(例えば、e=0.9)でHDP群D1を学習用データD1a及び評価用データD1bに分け、非HDP群D2を学習用データD2a及び評価用データD2bに分ける。   In step S105-1, the prediction device 100 divides the bacterial flora data into the HDP group D1 and the non-HDP group D2, and the HDP group D1 is used for learning data D1a and evaluation at each ratio e (for example, e = 0.9). It is divided into data D1b, and the non-HDP group D2 is divided into learning data D2a and evaluation data D2b.

ステップS105−2において、予測装置100は、予測性能を向上させるため、学習用データD1a, D2aにおいてD1aをオーバーサンプリングしてもよく、及び/又はD2aをアンダーサンプリングしてもよい。   In step S105-2, in order to improve prediction performance, the prediction device 100 may oversample D1a in the learning data D1a and D2a, and / or undersample D2a.

ステップS105−3において、予測装置100は、学習用データD1a, D2aを用いてforward stepwise selectionによって特徴量を選択し、HDP発症日予測モデルMを作成する。例えば、最初に20個の変数(細菌種)について、予測装置100は、1つの変数だけを用いてHDP発症日予測モデルM(1)〜M(20)を作成する。そして、予測装置100は、評価データ用D1b, D2bを用いて、最も性能の良いM(A)(変数Aを使用)を特定する。性能スコアとして、例えば、MSE(平均平方誤差)又はR2が利用されてもよい。次に、予測装置100は、学習用データD1a, D2aを用いて、当該変数を除いた残りの19個の変数から1つの変数を選択してAと併せた2変数のHDP発症日予測モデルM(A,1)〜M(A,19)を作成し、評価用データD1b, D2bを用いて、M(A)を含めて最適なモデルを選択する。予測装置100は、上述した一連の処理を再帰的に実行し、最終的にHDP発症日予測モデルM(A,B,C,...)を特定する。 In step S105-3, the prediction device 100 selects feature quantities by forward stepwise selection using the learning data D1a and D2a, and creates an HDP onset date prediction model M. For example, for the first 20 variables (bacterial species), the prediction device 100 creates HDP onset day prediction models M (1) to M (20) using only one variable. Then, the prediction device 100 specifies M (A) (using the variable A) with the highest performance, using the evaluation data D1b and D2b. As a performance score, for example, MSE (mean squared error) or R 2 may be used. Next, using the learning data D1a and D2a, the prediction device 100 selects one variable from the remaining 19 variables excluding the variable, and combines it with A, a two-variable HDP onset day prediction model M (A, 1) to M (A, 19) are created, and the evaluation data D1b and D2b are used to select an optimal model including M (A). The prediction device 100 recursively executes the series of processes described above, and finally identifies the HDP onset day prediction model M (A, B, C,...).

なお、HDP発症日予測モデルMは、SVM、線形ロジスティック回帰、ニューラルネットワークなどに基づき生成されてもよい。また、性能スコアは、MSE(平均平方誤差)又はR2に限定されなくてもよい。また、forward step selectionに限定されず、backward stepwise selection又はbidirectional stepwise selectionが利用されてもよい。また、全細菌種を利用し、PCAやMDS、NMDSなどで次元削減した後、PC1, PC2, ..., PCNのN個の特徴量に対してforward/backward/bidirectional stepwise selectionを適用してもよい。 The HDP onset day prediction model M may be generated based on SVM, linear logistic regression, neural network, or the like. Moreover, the performance score, MSE may not be limited to (mean square error) or R 2. Also, not limited to forward step selection, backward stepwise selection or bidirectional stepwise selection may be used. In addition, after reducing the dimensions by PCA, MDS, NMDS, etc. using all bacterial species, apply forward / backward / bidirectional stepwise selection to N feature values of PC1, PC2, ..., PCN. It is also good.

図6は、本発明の他の実施例による特徴量抽出・モデル作成処理を示すフローチャートである。当該特徴量抽出・モデル作成処理は、上述された図3のステップs102,s107において実行可能であり、後述されるステップs102−1〜5がステップs102の特徴量の抽出処理に対応し、ステップs107−1〜2がステップs107のHDPリスクモデルの生成処理に対応する。なお、ステップS102−1〜5は図4のステップS102−1〜5と同じであるため、その説明は省く。   FIG. 6 is a flowchart showing feature quantity extraction / model creation processing according to another embodiment of the present invention. The feature quantity extraction / model creation process can be executed in steps s102 and s107 of FIG. 3 described above, and steps s102-1 to s5 described later correspond to the feature quantity extraction process of step s102, and step s107 -1 to 2 correspond to the generation process of the HDP risk model in step s107. Note that steps S102-1 to 5 are the same as steps S102-1 to 5 in FIG.

ステップS107−1において、予測装置100は、細菌種(spA-1, spB-1, ..., spA-2, spB-2, ...)毎に量の閾値範囲SspA-1=[AspA-1, Bspa-1]を設定し、HDPに対するリスク比(RRspA-1)を計算する。ここで、リスク比はRR=a(c+d)/c(a+b)であり、aはHDP群であって(細菌種の量が)閾値範囲内である歯垢検体数であり、bは非HDP群であって閾値範囲内である歯垢検体数であり、cはHDP群であって閾値範囲外である歯垢検体数であり、dは非HDP群であって閾値範囲外である歯垢検体数である。 In step S107-1, the prediction device 100 sets the threshold range S spA-1 = [quantity for each bacterial species (spA-1, spB-1, ..., spA-2, spB-2, ...). Set A spA-1 , B spa-1 ], and calculate the risk ratio for HDP (RR spA-1 ). Here, the risk ratio is RR = a (c + d) / c (a + b), and a is the number of dental plaque samples in the HDP group (the amount of bacterial species is within the threshold range), b is the number of plaque samples in the non-HDP group and within the threshold range, c is the number of plaque samples in the HDP group and outside the threshold range, and d is in the non-HDP group and outside the threshold range Is the number of plaque specimens.

ステップS107−2において、予測装置100は、予測対象の妊婦の細菌種の量を(xspA-1, xspB-1,...)とした場合、
RR=ΠspRRsp f(x sp )
f(xsp) = 1 if xsp is in Ssp
f(xsp) = -1 if xsp is not in Ssp
によって、HDPリスク予測モデルを生成してもよい。
In step S107-2, when the amount of bacterial species of the pregnant woman to be predicted is (x spA-1 , x spB-1 ,...), The prediction device 100:
RR = Π sp RR sp f (x sp )
f (x sp ) = 1 if x sp is in S sp
f (x sp ) = -1 if x sp is not in S sp
To generate an HDP risk prediction model.

なお、forward step selectionに限定されず、backward stepwise selection又はbidirectional stepwise selectionが利用されてもよい。また、全細菌種を利用し、PCAやMDS、NMDSなどで次元削減した後、PC1, PC2, ..., PCNのN個の特徴量に対してforward/backward/bidirectional stepwise selectionを適用してもよい。
上記の一例を実施した結果では、HDP群と非HDP群をよく分ける細菌種として、Actinomyces sp., Staphylococcus sp., Prevotella sp., GN02 sp. Staphylococcus sp.などが抽出され、これらを特徴量として用いたHDP発症有無予測モデルの性能は、感度0.60、特異度0.91となった。
In addition, not limited to forward step selection, backward stepwise selection or bidirectional stepwise selection may be used. In addition, after reducing the dimensions by PCA, MDS, NMDS, etc. using all bacterial species, apply forward / backward / bidirectional stepwise selection to N feature values of PC1, PC2, ..., PCN. It is also good.
As a result of carrying out the above example, Actinomyces sp., Staphylococcus sp., Prevotella sp., GN 02 sp. Staphylococcus ph. The performance of the HDP onset / prediction prediction model used had a sensitivity of 0.60 and a specificity of 0.91.

従来は日本人の歯垢細菌叢からHDPを予測するモデルはなかったが、本発明によると、時系列に変化する細菌叢からHDPに関連する複数の細菌種を組み合わせることによって、日本人に適したHDP予測モデルを作成することが可能となり、HDPの事前の予防及び迅速な対応を可能にする。   There has been no model for predicting HDP from the dental plaque flora in Japan, but according to the present invention, it is suitable for Japanese by combining multiple bacterial species related to HDP from time-varying bacterial flora. It is possible to create an HDP prediction model, which enables HDP prior prevention and prompt response.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications may be made within the scope of the subject matter of the present invention described in the claims.・ Change is possible.

10 予測システム
50 細菌叢計測装置
100 予測装置
110 データ取得機能
120 データ保存機能
130 HDP予測モデル生成機能
140 HDP予測機能
150 結果通知機能
10 Prediction System 50 Bacterial Flora Measurement Device 100 Prediction Device 110 Data Acquisition Function 120 Data Storage Function 130 HDP Prediction Model Generation Function 140 HDP Prediction Function 150 Result Notification Function

Claims (5)

妊婦の口腔内の細菌叢に関する細菌叢データを取得するデータ取得機能と、
前記細菌叢データに基づき妊娠高血圧症候群(HDP)予測モデルを生成するHDP予測モデル生成機能と、
前記HDP予測モデルに基づき、前記取得した細菌叢データから前記妊婦のHDP発症予測を実行するHDP予測機能と、
前記HDP発症予測の結果を通知する結果通知機能と、
を有し、
前記データ取得機能は、前記妊婦の妊娠前後の何れかの時期から出産前後の何れかの時期までのデータ取得期間において、前記細菌叢データを複数の時点にて取得し、
前記HDP予測機能は、前記複数の時点において取得された前記細菌叢データに基づき前記HDP発症予測を実行する予測装置。
Data acquisition function to acquire bacterial flora data on bacterial flora in the oral cavity of pregnant women,
An HDP predictive model generation function of generating a pregnancy hypertensive syndrome (HDP) predictive model based on the bacterial flora data;
An HDP prediction function that executes HDP prediction of the pregnant woman from the acquired bacterial flora data based on the HDP prediction model;
A result notification function for notifying the result of the HDP prediction;
Have
The data acquisition function acquires the bacterial flora data at a plurality of time points in a data acquisition period from any time before or after pregnancy of the pregnant woman to any time before or after delivery.
The prediction apparatus that executes the HDP onset prediction based on the bacterial flora data acquired at the plurality of time points.
前記HDP予測機能は、前記複数の時点で取得された細菌叢データの各細菌種を独立した変数として設定し、HDP群と非HDP群とをよく分ける上位の所定数の変数を抽出し、
前記HDP予測機能は、forward stepwise selection方式に従って、前記抽出した変数から前記HDP予測モデルを生成する、請求項1記載の予測装置。
The HDP prediction function sets each bacterial species of the bacterial flora data acquired at the plurality of time points as an independent variable, and extracts a predetermined number of upper variables that are often used to divide the HDP group and the non-HDP group.
The prediction device according to claim 1, wherein the HDP prediction function generates the HDP prediction model from the extracted variables according to a forward stepwise selection scheme.
前記HDP予測モデル生成機能は、HDP群と非HDP群とをよく分ける細菌種として、Actinomyces sp., Staphylococcus sp., Capnocytophaga sp., Prevotella sp., Leptotrichia sp., GN02 sp., Streptococcus sp., Haemophilus sp., Corynebacterium sp., Aggregatibacter sp., Rothia sp., Leptotrichia sp., Lautropia sp.の1つ以上を抽出する、請求項1又は2記載の予測装置。   The HDP prediction model generation function is a bacterial species that divides HDP group and non-HDP group well, and includes Actinomyces sp., Staphylococcus sp., Capnocytophaga sp., Prevotella sp., Leptotrichia sp., GN02 sp., Streptococcus sp., The prediction device according to claim 1 or 2, wherein one or more of Haemophilus sp., Corynebacterium sp., Aggregatibacter sp., Rothia sp., Leptotrichia sp., Lautropia sp. Are extracted. 前記HDP予測モデル生成機能は、HDP発症有無予測モデル、HDP発症日予測モデル及びHDPリスクモデルを生成し、
前記HDP予測機能は、前記生成されたHDP発症有無予測モデル、HDP発症日予測モデル及びHDPリスクモデルにそれぞれ基づき、HDP発症有無予測、HDP発症日予測及びHDPリスク算出を実行する、請求項1乃至3何れか一項記載の予測装置。
The HDP prediction model generation function generates an HDP onset presence prediction model, an HDP onset date prediction model, and an HDP risk model,
The HDP prediction function executes HDP onset presence prediction, HDP onset date prediction, and HDP risk calculation based on the generated HDP onset presence prediction model, HDP onset date prediction model, and HDP risk model, respectively. The prediction apparatus as described in any one of 3).
妊婦の口腔内の細菌叢に関する細菌叢データを取得するステップと、
前記細菌叢データに基づき妊娠高血圧症候群(HDP)予測モデルを生成するステップと、
前記HDP予測モデルに基づき、前記取得した細菌叢データから前記妊婦のHDP発症予測を実行するステップと、
前記HDP発症予測の結果を通知するステップと、
を有する予測方法であって、
前記取得するステップは、前記妊婦の妊娠前後の何れかの時期から出産前後の何れかの時期までのデータ取得期間において、前記細菌叢データを複数の時点にて取得し、
前記実行するステップは、前記複数の時点において取得された前記細菌叢データに基づき前記HDP発症予測を実行する予測方法。
Obtaining bacterial flora data on the bacterial flora in the oral cavity of a pregnant woman;
Generating a pregnancy hypertensive syndrome (HDP) prediction model based on the flora data;
Performing HDP onset prediction of the pregnant woman from the acquired bacterial flora data based on the HDP prediction model;
Notifying the result of the HDP prediction.
A prediction method having
The acquiring includes acquiring the bacterial flora data at a plurality of time points in a data acquisition period from any time before or after pregnancy of the pregnant woman to any time before or after delivery.
The performing step is a prediction method of performing the HDP onset prediction based on the bacterial flora data acquired at the plurality of time points.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021010343A (en) * 2019-07-08 2021-02-04 三菱ケミカル株式会社 Health condition prediction method by oral cavity bacteria
CN112992353A (en) * 2021-03-11 2021-06-18 杭州和乐科技有限公司 Method and device for accurately predicting due date, computer equipment and storage medium

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007506979A (en) * 2003-09-23 2007-03-22 ザ・ジェネラル・ホスピタル・コーポレイション Screening for pregnancy diseases
JP2009543066A (en) * 2006-06-30 2009-12-03 アボット・ラボラトリーズ Method and apparatus for diagnosis of pre-eclampsia
WO2012165602A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 国立大学法人名古屋工業大学 Cognitive dysfunction-determining equipment, cognitive dysfunction-determining system, and program
JP2013515255A (en) * 2009-12-21 2013-05-02 ユニバーシティ カレッジ コーク ナショナル ユニバーシティ オブ アイルランド コーク Detection of the risk of preeclampsia
JP2018175850A (en) * 2017-04-14 2018-11-15 株式会社Nttドコモ Data collection device and data collection method
JP2019045264A (en) * 2017-08-31 2019-03-22 株式会社Nttドコモ Prediction device and prediction method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007506979A (en) * 2003-09-23 2007-03-22 ザ・ジェネラル・ホスピタル・コーポレイション Screening for pregnancy diseases
JP2009543066A (en) * 2006-06-30 2009-12-03 アボット・ラボラトリーズ Method and apparatus for diagnosis of pre-eclampsia
JP2013515255A (en) * 2009-12-21 2013-05-02 ユニバーシティ カレッジ コーク ナショナル ユニバーシティ オブ アイルランド コーク Detection of the risk of preeclampsia
WO2012165602A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 国立大学法人名古屋工業大学 Cognitive dysfunction-determining equipment, cognitive dysfunction-determining system, and program
JP2018175850A (en) * 2017-04-14 2018-11-15 株式会社Nttドコモ Data collection device and data collection method
JP2019045264A (en) * 2017-08-31 2019-03-22 株式会社Nttドコモ Prediction device and prediction method

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J INT SOC PREV COMMUNITY DENT, 2015 MAR-APR, VOL. 5, NO. 2, PP. 103-107, JPN6021021271, ISSN: 0004919777 *
J PERIODONTOL, 2013 APR, VOL. 84, 4 SUPPL, PP. S181-S194, JPN6021021273, ISSN: 0004919778 *
日本妊娠高血圧学会雑誌, 2006, VOL. 14, PP. 39-43, JPN6021021274, ISSN: 0004772831 *
生体医工学, 2015, VOL. 53, NO. SUPPL., PP. 314-316, JPN6021021275, ISSN: 0004772832 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021010343A (en) * 2019-07-08 2021-02-04 三菱ケミカル株式会社 Health condition prediction method by oral cavity bacteria
CN112992353A (en) * 2021-03-11 2021-06-18 杭州和乐科技有限公司 Method and device for accurately predicting due date, computer equipment and storage medium

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