은닉마코프모델을 이용한 당뇨병의 생애 위험도 추정

Abstract

높은 유병률과 사망에 대한 기여로 인하여 당뇨병의 중요도는 점차 증가하고 있으며, 이에 대한 대중의 관심 또한 늘어날 것으로 기대하고 있다. 때문에 당뇨병에 대한 예측 모형과 평생 당뇨병 위험도는 일반인과 의료인에게 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이다. 국외에는 당뇨병의 평생 위험도를 추정한 연구가 보고 되어 있으나 개인별 위험요인을 충분히 반영하지 못하였으며, 국내에서는 이와 같은 연구가 이루어 진 적이 없다. 따라서, 본 연구는 개인별 위험요인에 따라 당뇨병의 평생 위험도를 추정하는 모형을 제시하고, 제시된 예측 모형의 타당도를 평가하고자 수행 하였다. 당뇨병 위험도 추정을 위해 은닉마코프모델(HMM)을 기반으로 한 모형을 이용하였다. 생물학적 고혈당 여부를 상태열로, 당뇨병의 인지 여부를 관측열로 가정하였고 사망률은 통계청의 자료로부터 추출하였다. 국민건강영양조사 5기 자료를 1:1로 무작위 분할하여 training set과 validation set으로 이용하였다. 당뇨병의 유병률과 위험요인에 대한 자료들은 training set으로부터 계산하였다. HMM의 기초 모수들은 사망률, 당뇨병의 유병률, 당뇨병 인지확률로부터 계산하였다. 기초 모수들은 위험요인에 따른 오즈비에 따라 보정하여 최종 모형을 구성하였다. validation set에 본 모형을 적용하여 개인별 위험도를 추정하고 타당도를 평가하였다. 첫 번째로, 성별 및 연령에 따라 표준 위험도를 갖고 있는 대상자의 위험도를 추정하였다. 추정된 기대여명은 기존의 산출 방법에 비해 과소평가되었으나, 그 차이는 초기 연령과 무관하게 일정한 수준이었다. 두 번째로, 개인별 위험요인에 따른 위험도 평가를 시행하였다. 위험도에 따른 예측 유병률은 한국인 당뇨병 예측 점수보다 더 높은 예측력을 보였다. 당뇨병의 인지기간 및 비인지기간의 기대값은 가용한 자료가 부재하여 타당성 평가를 수행하지 못하였다. 몇 가지 제한점이 있음에도 불구하고, 본 연구의 예측 모형은 새로운 형태의 결과값을 포함하고 있었고, 기존의 예측도구에 비해서도 좋은 결과를 제시 하였으며, 새로운 위험요인에 대해서도 쉽게 확장이 가능하다는 장점을 보여 주었다. 이 모형은 일반인들에게 당뇨병 위험인자를 교정하는 동기를 부여하는 데에 도움을 주고, 전문가들에게는 의학적 결정을 하는 데 있어서 가치 있는 정보를 제공할 수 있을 것이라 기대한다.