AI 기반 근감소증 위험 평가 및 탐지 (SARC-AI)
근육량과 근기능의 AI 기반 통합: 근감소증 위험 평가와 개입을 위한 새로운 접근법
근감소증은 연령과 관련된 근육량과 기능의 감소로, 노인에서 허약함, 장애 및 사망률의 주요 원인입니다. 현재 진단 도구는 근육량이나 기능을 개별적으로 평가하며 예측 생체표지자가 부족하여 조기 발견과 맞춤형 관리를 제한합니다. 본 연구는 다중 양식의 생리학적, 대사적, 기능적 데이터와 웨어러블 센서 모니터링을 통합하여 근감소증 위험 평가를 개선하고 개별화된 개입을 안내하는 AI 기반 프레임워크를 제안합니다.
1단계에서는 3,500명 성인의 대규모 후향적 데이터 세트를 분석하여 근감소증의 조기 예측 인자를 식별하고 기계 학습 기반 위험 계층화 모델을 개발할 것입니다. 2단계에서는 120명 참가자를 대상으로 12주간의 맞춤형 운동 및 영양 개입을 테스트하며, 실시간 센서 데이터와 AI 기반 조정을 사용하여 결과를 최적화할 것입니다. 이 통합적 접근법은 노화 인구에서 조기 발견, 정밀 개입 및 장기적 근육 건강을 발전시키는 것을 목표로 합니다.
연구 개요
상세 설명
배경:
근감소증은 골격근량과 기능의 점진적인 상실로 정의되며, 노인에서 낙상, 장애, 대사 기능 이상 및 사망률에 대한 상당한 위험을 초래합니다. 현재 임상 진단은 근력이나 근량의 정적 측정에 의존하며, 초기 단계나 아임상적 감소를 종종 놓치고 있습니다. 또한, 저항 운동 및 단백질 섭취 증가와 같은 기존의 중재는 기저 근육 표현형, 대사 상태, 유전자 및 장내 미생물군 구성과 같은 요인으로 인해 결과에 높은 개인 간 변동성을 보입니다. 웨어러블 센서, 고처리량 대사 프로파일링 및 AI/ML 접근법을 포함한 신기술은 근감소증 위험 평가 및 관리를 위한 예측적이고 개인화된 프레임워크를 구축할 기회를 제공합니다.
목표:
- 근육 구성, 기능적 성능 및 대사 생체 표지자를 통합하여 근감소증 위험을 예측하는 AI 기반 모델을 개발하고 검증합니다.
- AI 예측 및 실시간 모니터링을 기반으로 운동과 영양을 결합한 개인화된 적응형 중재를 구현합니다.
- 이 중재가 노인의 근육량, 기능적 성능 및 대사 건강에 미치는 효과를 평가합니다.
방법:
1단계: 근육 구성(DXA, MRI), 기능 검사(악력, 의자 일어서기), 대사 표지자 및 미생물군 프로파일을 포함한 3,500명 성인의 다중 모드 데이터에 대한 후향적 분석을 수행합니다. AI/ML 모델은 근감소증 위험을 예측하고 주요 예측 특징을 식별하도록 훈련됩니다. 검증은 표준 치료를 받는 새로 모집된 참가자 하위 집단을 사용하여 수행됩니다.
2단계: 1단계 예측을 기반으로 근감소증 위험 그룹으로 분류된 50-70세 120명 성인을 대상으로 한 12주 전향적 중재를 수행합니다. 참가자는 AI가 안내하는 개인화된 운동(저항 및 유산소) 및 영양 계획을 받으며, 웨어러블 센서와 모바일 앱을 통해 모니터링됩니다. 데이터 수집에는 근육 구성에 대한 MRI 및 DXA, 기능적 성능 검사, 대사 및 염증 생체 표지자, 미생물군 프로파일링 및 자가 보고 결과가 포함됩니다. 중재 반응은 효능 예측 인자를 식별하기 위해 혼합 효과 모델 및 ML을 사용하여 분석됩니다.
의의 및 혁신성:
이 연구는 AI 기반 위험 예측과 개인화된 실시간 적응형 중재를 통합하여 근감소증 치료의 현재 진단 및 치료적 격차를 해결합니다. 근육 구조, 기능, 대사, 행동 및 미생물군 데이터를 결합함으로써 근육 감소의 조기 발견, 개인화된 관리 및 향상된 순응도를 가능하게 합니다. 이 프레임워크는 광범위한 임상 적용, 디지털 건강 통합 및 확장 가능한 AI 기반 근감소증 플랫폼으로서의 미래 상용화 가능성을 가지고 있습니다.
예상 결과:
- 조기 발견 및 위험 분층을 위한 AI 기반 근감소증 선별 도구.
- 개인의 위험 및 생리학에 맞춤화된 개인화된 운동 및 영양 프로토콜.
- 임상 또는 가정 기반 배포에 적합한 확장 가능한 데이터 기반 중재 프레임워크.
근감소증 중재에 대한 이질적 반응에 대한 이해 증진.
연구 유형
등록 (추정된)
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
연구 장소
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Tel Aviv, 이스라엘, 69978
- Sylvan Adams Sport Institute
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참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
- 성인
- 고령자
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
설명
포함 기준:
- 50-70세 남성 및 여성
- 근육량 및/또는 근기능 검사를 통한 근감소증 위험군
- 감독 하 운동 훈련에 참여 가능
- 연구 절차 준수 및 서면 동의서 제공 의사 있음
제외 기준:
- 지난 6개월 내 구조화된 운동 또는 체중 감량 프로그램 참여
- 지난 6개월 동안 체중 불안정(>±5%)
- 현재 흡연 또는 지난 6개월 내 흡연
- 임신, 수유 중 또는 폐경 후
- MRI 금기 사항(예: 이식 장치, 문신, 반영구 화장)
- 중증 심폐 질환(예: 최근 심근경색, 불안정 협심증)
- 운동 참여를 제한하는 근골격계 또는 신경근 질환
- 인지 장애
- 암, 당뇨병, 갑상선 질환, 고혈압, 만성 신부전 등 만성 질환
- 대사에 영향을 미치는 약물 사용
- 이차성 간질환(바이러스성, 자가면역성, 알코올성 또는 약물 유발)
- 알코올 섭취량 >20g/일(여성) 또는 >30g/일(남성)
공부 계획
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 방지
- 할당: 해당 없음
- 중재 모델: 단일 그룹 할당
- 마스킹: 없음(오픈 라벨)
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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실험적: AI 기반 맞춤형 운동 및 영양 중재
모든 참가자는 포괄적인 기초 프로파일링을 받으며, 근육량, 근육 기능 및 대사 건강을 개선하기 위해 설계된 12주간의 맞춤형 AI 기반 운동 및 영양 중재를 받습니다. 개인화된 권장 사항은 기계 학습 기반 근감소증 위험 예측 모델을 사용하여 생성되며, 생리적 반응과 웨어러블 센서 데이터를 기반으로 동적으로 조정됩니다. 참가자는 근감소증 위험(낮음, 중간, 높음)에 따라 계층화되지만 모두 동일한 적응형 중재 프레임워크를 받습니다. |
참가자는 맞춤형 영양 지원과 함께 12주 동안 감독 하의 저항 및 유산소 운동을 완료합니다.
운동 처방(주당 3회 저항 운동; 주당 2~3회 유산소 운동)과 식이 지침(단백질 목표 포함)은 AI 모델과 웨어러블 데이터를 사용하여 개별화됩니다.
모바일 앱은 실시간 피드백과 모니터링을 제공하며, 격주로 안전 점검을 진행합니다.
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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인공지능 기반 근감소증 위험 예측 모델의 정확도
기간: 기준선부터 추적 관찰 종료 시점(최대 12개월)
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체성분, 근기능, 대사 바이오마커, 웨어러블 기기 측정치를 포함한 다중모드 기초 데이터를 활용하여 인공지능 기반 모델로 근감소증의 현재 및 미래 위험을 식별하는 예측 성능
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기준선부터 추적 관찰 종료 시점(최대 12개월)
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MRI 유래 대퇴근 부피 변화
기간: 기준선부터 12주까지
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표준화된 분할 분석을 사용하여 3-테슬라 MRI(지멘스 프리즈마)로 평가한 허벅지 골격근 부피의 평균 변화. 측정 단위: cm³ |
기준선부터 12주까지
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악력 변화 (kg)
기간: 기저선부터 12주까지
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Jamar 동력계를 사용하여 측정한 최대 손잡이 힘의 평균 변화량(세 번의 시도 중 최고치). 측정 단위: kg |
기저선부터 12주까지
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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DXA로 측정한 부속 지방 제외 근육량 지수(ALM/신장²)의 변화
기간: 기준선부터 12주까지
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전신 이중 에너지 X선 흡수계(DXA; Hologic QDR 4500A)를 사용하여 측정한 부속 지방 제외 근육량 지수(신장 제곱으로 나눈 ALM)의 평균 변화. 측정 단위: kg/m² |
기준선부터 12주까지
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휴식 대사율 변화 (kcal/일)
기간: 기준선에서 12주까지
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표준화된 공복 조건에서 Cosmed Quark RMR 시스템을 사용한 간접 열량 측정법으로 측정한 안정 시 대사율의 평균 변화. 측정 단위: kcal/일 |
기준선에서 12주까지
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장내 미생물 다양성의 변화
기간: 기준 시점부터 12주까지
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추출된 미생물 DNA로부터 16S rRNA 유전자 시퀀싱을 사용하여 평가하고 Shannon 다양성 지수를 사용하여 계산한 장내 미생물군 다양성의 평균 변화.
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기준 시점부터 12주까지
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단기 신체 수행 능력 배터리(SPPB) 총 점수 변화
기간: 기준 시점부터 12주까지
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하체 기능을 평가하는 단신체육능력배터리(SPPB) 총점의 평균 변화입니다. 측정 단위: 척도 점수(0-12) |
기준 시점부터 12주까지
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SF-36으로 평가된 삶의 질 변화
기간: 기준선부터 12주까지
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36-항목 단축형 건강 설문조사(SF-36)를 사용하여 평가한 건강 관련 삶의 질 변화. 측정 단위: SF-36 척도 점수(0-100) |
기준선부터 12주까지
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공동 작업자 및 조사자
수사관
- 수석 연구원: Yftach Gepner, Tel Aviv University
연구 기록 날짜
연구 주요 날짜
연구 시작 (실제)
기본 완료 (추정된)
연구 완료 (추정된)
연구 등록 날짜
최초 제출
QC 기준을 충족하는 최초 제출
처음 게시됨 (실제)
연구 기록 업데이트
마지막 업데이트 게시됨 (실제)
QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출
마지막으로 확인됨
추가 정보
이 연구와 관련된 용어
추가 관련 MeSH 약관
기타 연구 ID 번호
- 0011903-1
개별 참가자 데이터(IPD) 계획
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약물 및 장치 정보, 연구 문서
미국 FDA 규제 의약품 연구
미국 FDA 규제 기기 제품 연구
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