急性胆汁性膵炎における再発リスク評価のための機械学習。 (MINERVA)

急性膵炎は最も一般的な膵臓疾患であり、世界的な発症率は 100,000 人あたり 34 人です。 この病気の新規患者数は世界中で年間 150 万人を超え、死亡率は 1% に近づいています。 軽度の胆汁性急性膵炎患者は、入院した場合、初期胆嚢摘出術（急性発症から 3 ～ 7 日以内）または保存療法で治療できます。 保存的治療は解決策となる可能性がありますが、これらの患者の最大 35% は 30 日以内に再発し、患者全体の状態が著しく悪化した場合には緊急手術が必要となり、成功の可能性が低くなります。 それ以外に、再発により慢性膵炎、膵臓がん、術後合併症、および全体の死亡率が劇的に増加します。 再発エピソードは医療施設にも経済的な影響を及ぼします。患者 1 人あたりの 2 回目以降の入院では、患者 1 人あたりの全体の医療費が少なくとも 100% 増加するからです。 しかし、これまでのところ、軽度の胆汁性急性膵炎の最初の発症後に早期に胆嚢摘出術を受けなかった患者における胆汁性急性膵炎の再発を予測する標準化された方法はありません。

MINERVA (急性胆汁性膵炎における再発リスク評価のための機械学習) プロジェクトは、軽度の急性胆汁性膵炎の診断で入院した患者に対して手術上の決定を下すという臨床現場での必要性から生まれました。

MINERVA プロジェクトは、次の目的と結果を達成することを目指しています。

1. 軽度の胆汁性急性膵炎の最初の発症後に早期に胆嚢摘出術を受けなかった軽度の胆汁性急性膵炎患者の再発リスクを評価するための新しい方法論を提案する。
2. 患者から収集しやすいデータに適用される深層学習アーキテクチャを使用した機械学習予測モデルを提案します。
3. 広範な多中心の前向きコホートで MINERVA スコアを検証します。
4. 国内外の臨床医、医療スタッフ、研究者、一般の聴衆が自由かつ簡単に MINERVA スコア計算にアクセスし、日常の臨床診療で使用できるようにします。

MINERVA スコアは、各患者の個人歴、人口統計データ、検査室の特徴を考慮した再発リスクの検証済みの標準化された評価を臨床医に提供します。 MINERVA スコアは無料で、すべての医療スタッフが即座に簡単に計算できます。 MINERVA の Web サイトおよび Web アプリでいつでもアクセスでき、臨床医と患者にとって最適な治療経路を明確に示すことができる信頼性の高い結果が即座に提供されます。

MINERVA スコア モデルは、患者の遡及コホート (MANCTRA-1、ClinicalTrials.gov に登録済み) を対象に開発されます。 そして、新しい前向き多中心コホートで検証される予定です。

後ろ向きコホート モデル開発と初期トレーニングは、予備多中心研究であるMANCTRA-1研究（カリアリ大学病院倫理委員会MANCTRA-1によって承認）中に収集された患者の後ろ向きコホート（n=692）に対して実行されます。 - NCT04747990、プロット。 PG/2021/7108）PI（Dr. マウロ・ポッダ）と地元のカリアリ大学がMINERVAプロジェクトを担当。

前向きコホート MINERVA 研究の前向きコホートには、合計 430 人の患者が募集されます。

方法 MINERVA スコアは、遡及コホートで開発およびトレーニングされ、将来の患者コホートで検証される機械学習モデルに基づいています。

すべてのモデル変数は、カーネル主成分分析 (kPCA) で処理されます。

主要コンポーネントの散布図の凸包が計算され、最小の長方形が抽出されます。 長方形は、特徴の平均化と正規化を使用して、固定解像度の 2D イメージに変換されます。

このモデルは、機械学習の専門知識と監督のもと、ナポリ大学フェデリコ 2 世のダニエラ パセラ博士によって開発されます。

過学習を防ぐために、データセットはトレーニング セット、テスト セット、検証セットに分割されます。 さらに、k 分割交差検証が使用されます。 MINERVA モデルのパフォーマンスは、精度、リコール、AUC (ROC 曲線下面積) など、最も採用されている精度の尺度を使用して評価されます。 さらに、そのパフォーマンスは、従来の機械学習手法 (SVM、ANN) を使用して達成されたパフォーマンスと比較されます。 欠損データは補完メソッドで処理されます。

変数 年齢 (歳) 性別 (男性:女性) 胆汁性膵炎の過去のエピソード (はい、いいえ) 入院中の専門分野 (肝膵胆道外科、一般外科、内科、消化器科) BMI - BMI - (Kg/m2) 糖尿病の臨床歴（糖尿病なし、臓器機能不全ありあり、臓器機能不全なしあり） 慢性肺疾患の病歴（はい、いいえ） 高血圧の臨床病歴（はい、いいえ） 心房細動の臨床病歴（はい、いいえ） 虚血性心疾患の臨床病歴(はい、いいえ) 慢性腎臓病の臨床病歴 (いいえ、投薬を受けています、はい、永久腎代替療法中またはその準備中です) 造血系疾患の臨床病歴 (はい、いいえ) 入院して免疫抑制剤を服用している患者入院 (はい; いいえ) 白血球 -WBC- (細胞/mm3) 好中球 (細胞/mm3) 血小板 (Plt/mm3) INR (国際正規化比) C 反応性タンパク質 -CRP- (mg/L) アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ - AST- (U/L) アラニンアミノトランスフェラーゼ -ALT- (U/L) 総ビリルビン (mg/dL) 抱合型ビリルビン (mg/dL) ガンマグルタミルトランスペプチダーゼ -GGT- (U/L) 血清アミラーゼ (U/L) ) 血清リパーゼ (U/L) 乳酸脱水素酵素 -LDH- (U/L) 総胆管結石症 (はい。総胆管閉塞がある場合ははい。いいえ）胆管炎（はい、いいえ）括約筋切開を伴うERCP（入院から24時間以内にはい、入院から24～48時間以内にはい、入院から48～72時間以内にはい、いいえ）30日後、60日以内に急性胆汁性膵炎が再発日、90日、1年。