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電子カルテデータ分析に基づく入院患者の転倒リスク評価に関する研究

横田, 慎一郎 東京大学 DOI:10.15083/0002006133

2023.03.20

概要

【別紙2】
審査の結果の要旨
氏名 横田 慎一郎
本研究は、患者と医療機関の両者にとって重要な課題である患者の転倒に関し、電子カル
テシステムに蓄積したデータの分析に基づき、リスク評価方法開発、情報システム実装、並
びに実臨床における運用とその評価を試みたものであり、下記の結果を得ている。
1.

電子カルテシステムに蓄積した入院患者 11,075 人分のデータセットを元に、ロジステ
ィック回帰モデルによる転倒リスク判別モデルを構築した。感度・特異度に関する
Receiver Operating Characteristic 曲線の曲線下面積は 0.777(95%信頼区間 0.743-0.812)
であった。テスト用データセットにおける成績は、感度 73.6%、特異度 68.8%、陽性的
中率 5.9%、陰性的中率 99.0%であった。これは国内の先行研究に比肩する精度であり、
提案手法により、医療機関それぞれにおける実用可能な転倒リスク判別モデルの構築
可能性が示された。

2.

構築した転倒リスク判別モデルを、電子カルテシステムのスクリプト実行機能上にア
ラートを表示する意思決定支援ツールとして実装した。電子カルテシステムに具備さ
れる汎用のスクリプト実行機能上でのプログラム実装が容易であることから、提案手
法により、本論文の研究フィールド外である他の医療機関においても、構築した転倒リ
スク判別モデルを電子カルテシステム上に実装できるという外挿性を示した。

3.

電子カルテシステムに蓄積した入院患者 25,039 人分の患者データから作成した、
573,216 件のデータセットを用いて解析を行い、転倒リスク評価ツールの臨床導入後に
入院患者の転倒発生が減少したことを示した
(オッズ比 0.83
(95%信頼区間 0.72-0.95)
)。
また、転倒リスク判別ツールの臨床導入後に、ツールを使用前の患者とツール使用後の
患者で、転倒発生確率に差が見られなかったことを示した(オッズ比 1.12(95%信頼区
間 0.91-1.37)

。統計学的有意な差が見られなかった原因に関する考察から、未知の交絡
が存在する可能性、解析手法が不適合である可能性、臨床での転倒リスク判別ツールの
実運用における恣意性存在の可能性、等、将来研究で考慮すべき課題を明らかにした。
以上、本論文は、電子カルテシステムに蓄積したデータを活用し、入院患者の転倒リスク

評価モデルを構築して電子カルテシステム上に実装し、さらには臨床における運用を評価
するための方法論と評価の結果を、実践に基づき明らかにした。本論文は、医療リアルワー
ルドデータを有効活用するための知見として、社会に対する重要な貢献をなすと考えられ
る。
よって本論文は博士(医学)の学位請求論文として合格と認められる。

この論文で使われている画像

参考文献

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42

9. 図表

表1

リスク評価ツール構築のためのデータセットの内訳

全体

患者数(全体に対する 11,075 人(100%)

転倒あり群

転倒なし群

291 人(2.6%)

10,784 人(97.4%)

67.7 歳(16.1)

57.4 歳(20.0)

168 人(57.7%)

5,364 人(49.7%)

割合)

平均年齢(SD)

57.7 歳(20.0)

男性(以下、各患者数に 5,532 人(50.0%)

対する割合)

転倒既往あり

1,677 人(15.1%)

110 人(37.8%)

1,567 人(14.5%)

疾患関連リスクあり

4,548 人(41.1%)

217 人(74.6%)

4,331 人(40.2%)

運動関連リスクあり

3,006 人(27.1%)

181 人(62.2%)

2,825 人(26.2%)

認知関連リスクあり

1,299 人(11.7%)

101 人(34.7%)

1,198 人(11.1%)

治療薬関連リスクあり 1,183 人(10.7%)

82 人(28.2%)

1,101 人(10.2%)

リスクありの平均個数 0.91 個(1.12)

2.00 個(1.29)

0.88 個(1.10)

(SD)

43

表2

リスク評価ツール構築のためのロジスティック回帰分析の結果

オッズ比 の 95% 信頼区間

変数

p値

オッズ比

下限

上限

年齢

X1

<0.001

1.025

1.014

1.037

性別

X2

0.182

0.794

0.566

1.114

転倒既往

X3

0.004

1.737

1.190

2.535

疾患関連リスク

X4

0.004

1.906

1.224

2.970

運動関連リスク

X5

0.093

1.466

0.939

2.291

認知関連リスク

X6

0.091

1.434

0.944

2.177

治療薬関連リスク

X7

0.001

1.927

1.291

2.878

<0.001

0.003

定数

44

表3

テストデータによる転倒リスク判別モデルの検証結果

真の結果

予測

転倒あり

転倒なし

転倒する

106

1684

1790

転倒しない

38

3710

3748

144

5394

5538

感度 106/144=0.736、特異度 3710/5394=0.688、

陽性的中率 106/1790=0.059、陰性的中率 3710/3748=0.990

45

表4

学習データにおいて AIC が低値となった変数の組み合わせ上位 10 組

順位

変数の組み合わせ

X1

X1

X1

X1

X1

X1

X1

X1

X1

10

X1

X2

X2

X2

X2

X2

AIC

X3

X4

X5

X6

X7

1229.5

X3

X4

X5

X6

X7

1229.7

X3

X4

X6

X7

1230.2

X3

X4

X5

X7

1230.5

X3

X4

X5

X7

1230.5

X3

X4

X7

1230.5

X3

X4

X7

1233.2

X3

X4

X7

1233.4

X6

X4

X5

X6

X7

1235.0

X4

X5

X6

X7

1235.6

* 電子カルテシステムへの実装段階で SPSS での解析に基づき選択した組み合

わせ

46

表 5. 解析 1 と解析 2 におけるデータ件数.

データ

解析 1

解析 2

期間

全期間

実装後期間

件数(患者日)

573,216

285,943

転倒発生件数

874

401

実装前か実装後か

ツールを使用したか使用していないか

主たる説明変数

説明変数

調整に用いた変数

年齢、性別、看護必要度 12 項目

変量効果

患者・病棟

47

表 6. 転倒発生に関する記述統計量

実装後期間

実装前期間

両期間合計

総件数

ツール

ツール使用

287,273

285,943

142,252

不使用

143,691

573,216

転倒発生件数

473

401

182

219

874

患者 1000 人日当たりの転倒発生件数

1.65

1.40

1.28

1.52

1.52

正味患者人数

14,430

14,183

13,705

14,183

25,039

患者平均年齢

62.40

62.53

62.05

63.02

62.47

患者年齢標準偏差

16.71

16.81

16.38

17.22

16.76

男性割合(%)

54.2

54.4

55.4

53.4

54.3

女性割合(%)

45.8

45.6

44.6

46.6

45.7

データ件数(人日)

48

図 1

Technique for Construction of a Fall risk Prediction formula(TCFP)の 3

ステップ

49

図2

学習データにおける ROC 曲線(AUC = 0.777)

50

図3

実際の電子カルテシステム実装画面

図中の「計算」ボタンを押下すると内部で転倒予測確率を計算し、警告を表示

する。

51

図 4. 分析データ組み入れのダイヤグラム

52

10. 付録

電子カルテシステムのスクリプト実行機能上に実装した JavaScript によるスク

リプト

// ------------------------------------------------------// 総合転倒リスク判定

//

年齢、性別、リスク項目入力内容から総合リスクを算出

// -------------------------------------------------------

// 変数準備

// 生年月日

var birthday = "";

// 今日

var today = "";

// 年齢

var var01 = 0;

// 性別判定用

var sex = "";

// 性別

53

var var02 = "";

// 転倒既往の有無

var var03 = 0;

// 疾患・症状に関連した転倒のリスク

var var04 = 0;

// 運動能力に関連した転倒のリスク

var var05 = 0;

// 認知能力に関連した転倒のリスク

var var06 = 0;

// 治療薬に関連した転倒のリスク

var var07 = 0;

// 目的変数:転倒発生の予測確率

var probability = 0;

// 未入力部分があった際のコメント

var blank = new String();

// 今日と生年月日の差から年齢を計算。

today = now();

54

today= getYears(today)*10000 + getMonths(today) *100 + getDays(today)*1;

birthday = get('ID_11308');

if (birthday == null) {

warn("生年月日を取得できなかったため判定できません")

return;

} else {

birthday = getYears(birthday)*10000 + getMonths(birthday)*100 +

getDays(birthday)*1;

var01 = Math.floor((today-birthday)/10000);

// 性別は、 "男性"、"女性" で格納されている。

sex = (get('ID_11309'));

if (sex == "男性") {

var02 = 0;

} else if (sex == "女性") {

var02 = 1;

55

} else {

warn("性別を取得できなかったため判定できません。")

return;

if (get('ID_08693') == null) {

blank += '[転倒の既往]¥n';

} else {

var03 = get('ID_08693');

if (get('ID_08694') == null) {

blank += '[疾患・症状関連した転倒のリスク]¥n';

} else {

var04 = get('ID_08694');

if (get('ID_08695') == null) {

56

blank += '[運動能力に関連した転倒のリスク]¥n';

} else {

var05 = get('ID_08695');

if (get('ID_08696') == null) {

blank += '[認知能力に関連した転倒のリスク]¥n';

} else {

var06 = get('ID_08696');

if (get('ID_08697') == null) {

blank += '[治療薬に関連した転倒のリスク]¥n';

} else {

var07 = get('ID_08697');

// 未入力項目ならば計算せずに警告

57

if (blank != "") {

message(blank + '

が未入力です');

} else if (blank == "") {

// 回帰式を計算

probability = 1 / (1 + Math.pow(Math.E,(-((-5.942) + 0.025 * var01 + (-0.231) *

var02 + 0.552 * var03

+ 0.645 * var04 + 0.383 * var05 + 0.36 * var06 + 0.656 * var07))));

// 判定表示と値の埋め込み

if (probability >= 0.0253) {

warn("判定結果","2012 年 3 月~2013 年 4 月の入院患者のデータ分析結果に

照らすと、¥n 総合的な転倒リスクが高い患者です。対策を周知してくださ

い。¥n¥n");

set('ID_11315',"リスクが高い");

} else {

warn("判定結果","2012 年 3 月~2013 年 4 月の入院患者のデータ分析結果に

照らすと、¥n 総合的な転倒リスクが高いとは言えませんが、アセスメントし

てください。¥n¥n");

set('ID_11315',"リスクが高いとは言えない");

58

set('ID_11317',probability);

set('ID_11320',var01);

set('ID_11537',now());

59

11. 謝辞

本研究を遂行するにあたって、非常に多くの皆様に大変お世話になりまし

た。この場をお借りして感謝の意を述べさせていただきます。

まず始めに、私が看護部の情報担当として着任した 2008 年より、業務にお

いても研究においても長年に渡ってご指導くださっている、大江和彦教授に心

より感謝申し上げます。いつも暖かくそして時に厳しい姿に接し、東京大学の

教員としての研究や教育においてあるべき姿、また東京大学医学部附属病院の

医療情報基盤の管理業務を担うにあたってのあるべき姿を学び続けておりま

す。また、医療情報に関わる非常に多岐に渡る活動を自ら率先し実践して社会

を牽引する姿を間近で拝見でき、私は大変な幸せ者です。ご存じのように私は

大変不出来な者ではございますが、今後益々、研究と実務の両面におきまして

励む所存です。これからも何卒よろしくお願い申し上げます。

次に、私が所属する企画情報運営部や関わりの深い部署のご所属として、実

務と研究の両面において数多くのご助言やご支援を頂戴している皆様方に御礼

申し上げます。脇嘉代准教授、今井健准教授、河添悦昌特任准教授、新秀直講

師、井田有亮特任講師、土井俊祐特任講師(病院)、毛利王海助教、山田恵子

助教、長江裕吾助教、関倫久助教、いつもご支援ありがとうございます。看護

部の小見山智恵子看護部長と遠藤美代子看護師長、元副看護部長で現経営戦略

60

課所属の山本千恵美経営戦略実現室長におかれましては、その日頃からのご厚

意に対しひとかたならぬ感謝の思いです。また大江教授室堀内貴子様におかれ

ましては、私が企画情報運営部に異動してからの 10 年間に渡り、日常的な病

院内での事務手続きから競争的研究資金にかかる種々の複雑な手続きについて

も様々にご教授ご支援いただき、ありがとうございました。

続いて、かつて企画情報運営部 医療情報管理部門にご所属で、他所属へと

ご異動なさった、美代賢吾先生、山口泉先生、渡邊宏樹先生、野口貴史先生、

田中勝弥先生、私が右も左も分からない頃から医療情報のイロハを手ほどきい

ただき、ありがとうございました。その他にも、この場に書き切れない程の多

くの皆様に支えられて私はこの仕事に付いております。改めて皆様に御礼申し

上げます。

最後に、長年に渡って私のわがままにつきあってくれている最愛の妻由佳

と、眞子、圭祐、悠伍の 3 人の子ども達に、心からの感謝を込めてお礼を言い

ます。ありがとうございました。

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