이기헌 분당서울대병원 가정의학과 교수 연구팀이 설문 조사 기반 당뇨병 환자의 우울증 여부를 판별하는 머신러닝 모델을 개발했다.

혈당을 조절하는 호르몬 ‘인슐린’의 이상으로 혈액 내 포도당 농도가 높게 유지되는 당뇨병은 심근경색, 뇌졸중 등 심뇌혈관 질환을 비롯해 신장 기능의 저하로 몸에 독성 물질이 쌓이는 만성신부전증, 주요 실명 원인으로 꼽히는 녹내장 등 각종 중증 질환의 위험을 크게 높인다.

대한당뇨병학회에 따르면 국내에만 600만 명에 달하는 당뇨병 환자가 있으며, 당뇨 전(前) 단계를 포함할 시 약 2000만 명의 인구가 당뇨병의 위험에 노출돼있다. 30세 이상 성인을 기준으로 절반 이상에 해당하는 숫자다.

이러한 당뇨병은 질환 자체도 매우 위험하지만, 이를 겪는 환자들의 부담감이나 일상에서 혈당 관리를 하며 느끼는 압박감으로 인해 발생하는 정신적 스트레스도 주의가 필요하다.

당뇨병 환자는 우울증 위험이 약 두 배 증가하는 것으로 알려져 있는데, 이 우울증은 다시 혈당 관리를 어렵게 하고, 합병증 및 사망 위험을 증가시키는 악순환에 빠뜨린다. 당뇨병 환자에서 우울증 관리가 중요한 이유다.

이에 이기헌 교수팀은 기계학습(머신러닝)을 통해 당뇨병 환자에서 우울증을 탐지할 수 있는 모델을 개발하는 연구를 수행했다. 연구에는 2014년부터 2020년까지의 국민건강영양조사에서 수집된 3만1천개의 데이터가 사용됐다.

그 결과, 연구팀은 건강 및 스트레스에 대한 주관적 인식이나 소득 등 설문 조사 결과를 활용해 높은 정확도로 당뇨병 환자에서 우울증 여부를 가려낼 수 있는 머신러닝 모델을 개발했다. 

연구팀이 개발한 알고리즘 중 가장 정확도가 높은 것은 ‘서포트 벡터 머신(Support Vector Machine, SVM)’ 방식으로, 정확도는 87.9% 수준으로 나타났다.

연구팀이 개발한 SVM 모델의 성능을 측정하는 모형 곡선하면적(AUC) 그래프

AUC 83.5% 수준으로 연구팀이 개발한 머신러닝 중 가장 높다. 정확도는 87.9%에 이른다.

또한 연구팀은 우울증을 판단하기 위한 요인들 중 △건강 상태에 대한 주관적 인식 △스트레스 인식 강도 △스트레스 인식 비율 △소득 수준 △활동 제한 등의 순으로 비중이 크다는 사실을 밝히기도 했다. 상위권에 해당하는 항목들이 주로 환자의 주관적 인식과 연관된 만큼, 당뇨병 환자에서 정신건강 관리의 중요성을 확인할 수 있다.

이기헌 교수는 “당뇨병은 우울증 발병 위험을 높이고, 우울증은 다시 당뇨병에 악영향을 미치게 된다”며 “이러한 악순환에 빠지기 전에 우울증을 조기 발견할 수 있는 최적의 머신러닝 방식을 규명하고, 우울증에 영향을 미친 주요 요인들을 밝혔다는 점에서 이번 연구의 의미가 깊다”고 전했다.

김신곤 고려대 안암병원 내분비내과 교수

김신곤 고려대 안암병원 내분비내과 교수 연구팀이 웨어러블 디바이스를 활용한 북한이탈주민들에 대한 건강관리 중재의 효과를 확인했다. 

김신곤 교수 연구팀은 기존 연구를 통해 북한 이탈주민 코호트 연구를 통해 북한이탈주민들이 마른비만의 양상을 보이며 대사성질환에 취약한 것을 규명한 바 있다. 이들의 대사질환에 대한 취약성을 극복하기 위한 효과적인 건강관리 중재 방법은 아직 명확하지 않았다.

김신곤 교수팀은 2008년부터 진행하고 있는 북한이탈주민 코호트 연구 ‘NORNS (NOrth Korean Refugee's Health IN South Korea)’의 일환으로 웨어러블 디바이스를 통한 북한 이탈주민 건강관리 중재의 효과를 규명하고자 연구를 진행했다.

연구팀은 52명의 북한이탈주민을 대상으로 일일 걸음 수를 측정했다. 손목착용형 웨어러블 디바이스를 활용하여 측정한 이들의 일평균 걸음 수는 11,667걸음이었으며, 12주 간의 연구 기간 동안 27명에게는 개별 맞춤형 건강관리 중재 교육을 시행했고, 25명의 대상자는 중재 교육 없이 웨어러블 디바이스만 착용한 후 데이터를 비교 분석했다.

연구 결과, 걸음 수 관리를 포함한 건강 중재 교육이 일일 걸음 수 증감에는 유의미한 차이가 없었지만, 걸음 수가 평균보다 낮았던 사람들의 경우, 특히 평소 운동을 안 하거나 우리나라에서 정착기간이 짧은 경우, 우울정서가 동반된 경우 중재 교육을 받은 군에서 유의하게 걸음 수가 증가 및 대사 지표들의 호전을 확인했다.

걸음 수가 증가한 사람들의 약 50%에서 체중, 체질량지수, 허리둘레, 공복혈당, 당화혈색소, 중성지방이 낮아졌으며, HDL콜레스테롤은 향상됐다.

김경진 교수는 이번 연구결과에 대해 “이미 이들의 걸음 수가 1만보 이상으로 높은 수준을 유지하고 있던 대상자들의 걸음 수를 늘리는 것은 어려웠으나, 낮은 걸음 수의 대상자들에 대한 건강관리 중재는 효과적이었다”고 말했다.

김신곤 교수는 “북한이탈주민의 경우 우리나라에 정착하며 대사적으로 취약해지는 것은 확인하였으나 어떻게 해야 하냐고 질문할 때 구체적으로 답하기 어려웠다”며 이제는 “걷기가 적었던 분들은 더 걷도록 유도하고, 영양불균형을 극복하기 위한 영양교육을 개별화하는 등 이분들의 건강한 정착에 기여할 수 있는 대규모 맞춤형 중재연구로 발전시켜야 한다”고 말했다.