Year: 2025
Type: article
Abstract: カー研究」が急速に発展している。デジタルバイオマーカーとは、センサーとデジタル技術によって客観的に取得さ れる指標であり、生理的な状態や疾患の兆候を反映するものである。これらは従来から医学的に重要とされる心拍・ リズム、不整脈、運動機能、睡眠、音声、皮膚電気活動などを連続的・日常的に捉えることを可能にし、疾患の予測 や早期診断、治療モニタリング、さらには予後予測にも活用され始めている。心血管疾患の他、神経疾患、精神疾患、 感染症など幅広い領域でデジタルバイオマーカーの有用性が示唆されている。本稿ではまず、デジタルバイオマーカ ーの取得過程、つまり生データの取得から前処理、解析のステップを経てデジタルバイオマーカーに変換されるまで の流れを特に、光電式脈波センサー(PPG)を例に示す。さらに心血管疾患を中心に各種デジタルバイオマーカーの活用 目的と研究成果を総論的に解説する。 ２．ウェアラブル端末によるデジタルバイオマーカーの取得 2.1 デジタルバイオマーカーの定義 デジタルバイオマーカーとは、デジタルデバイスで収集される客観的な測定指標であり、健康状態や疾患のプロセ スを示すものである。米国食品医薬品局は "a characteristic or set of characteristics collected through digital health technologies, which serve as indicators of normal biological processes, pathogenic processes, or responses to exposure or interventions, including therapeutic interventions"(デジタルヘルス技術のよって収 集される特性(または一連の特性)で、正常な生物学的プロセス、病的プロセス、または曝露や介入、治療に対する反 応の指標となるもの)と定義づけている 1) 。 具体的にはウェアラブル端末やスマートフォンなどで取得される客観的か つ定量的な生理・行動データがデジタルバイオマーカーに該当する 2) 。様々な文献で強調されるように、デジタルバ イオマーカーは単なる生データではなく、それを処理・変換して得られる健康指標を指す 2) 。例えば、光学式脈波セ ンサー(PPG)で取得した信号(生データ)そのものではなく、 それを解析して推定される心拍数や酸素飽和度といった値 がデジタルバイオマーカーとみなされる 3,4) 。なお、文献によっては定義に幅があり、どの段階のデータを含めるか について議論がある 5) 。多くの場合、デジタルバイオマーカーはセンサーで取得した信号を処理、変換して得られた 客観的指標(心拍や歩数など)を指すが、スマートフォンの使用パターンやソーシャルメディア上の行動データなど、 人間のさまざまなデジタル記録を含めて「デジタルバイオマーカー」と呼ぶ例も報告されている 6) 。また、精神科領 域では、電話の発着信回数や GPS による移動パターンなど生物学的とは言えない行動指標も含めてデジタルバイオマ ーカーと称することがある 7) 。 2.2 生データの取得からデジタルバイオマーカーへの変換 -PPG を例に-ウェアラブル端末から得られる生データは、複数の前処理・解析ステップを経て有用なバイオマーカー(健康指標) に変換される。ここでは、PPG を例に一般的な処理をまとめる。データ取得段階では、ウェアラブル端末の PPG セン サーが皮膚下の血液量変化に伴う光信号を連続的に記録する。 取得された波形データには環境光の影響や装着のずれ、 運動による揺れなどのノイズが含まれるため、前処理(データクリーニング)が行われる 8) 。前処理では、ノイズ低 本著作物は著者稿です(出版社版ではありません)。
Author: Watanabe, Takeshi
Language: Japanese
Subfield: Biomedical Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7144901635