인공지능을 이용한 청력저하로 인한 우울증 예측모델

청력 손실의 결과는 사회적 고립, 우울증 등 다양합니다. 보청기가 우울증을 예방하거나 청력을 개선하지 못하는 것은 우리가 아직 완전히 이해하지 못한 청력 손실과 우울증, 사회적 역동성 사이의 복잡한 관계에세 비롯될 수 있습니다.

 

이를 위해 청력 손실과 우울증 사이의 관계를 탐구할 수 있는 몇가지 기회가 있습니다. 또한, 청력 손실과 우울증 사이에 확립된 연관성을 고려하여 치료시점에서 청력 손실환자의 우울증을 식별하는 데 유용할 수 있습니다.

 

이 연구의 주요 목표는 머신 러닝 및 청력 측정 데이터를 사용하는 예측 접근 방식을 사용하여 이러한 데이터가 환자가보고한 우울증을 정확하게 예측하는지 확인하는 것이 었습니다. 연구팀은 첨단 머신러닝 모델이 청각학 데이터를 통해 환자의 우울증을 식별하는 데 유용할 수 있다는 가설을 세웠습니다. 또한 청각 데이터와 결합된 다른 임상 및 인구통계학적 변수를 추가하면 모델 정확도가 더욱 향상되는지 확인하고자 했습니다.

 

연구 하이라이트

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이 연구에서 연구팀은 주관적이고 객관적인 청력 측정 변수와 여러 다른 건강 결정 요인 예측 변수들로 구성된 NHANES (National Health and Nutrition Examination Survey) 데이터를 사용하여 환자 건강설문지(PHQ-9) 라는 검증된 우울증 척도로 점수를 예측하는 감독된 머신 러닝 모델을 개발했습니다. NHANES는 미국 내 개인의 건강 및 영양 상태를 평가하기 위해 고안된 횡단적인 공중보건 설문조사입니다. NHANES 데이터는 건강의 결정요인과 특정 의학적 상태 간의 상호 작용을 통합하기 위해 수많은 연구 조사에서 사용되어 왔습니다.

 

NHANES 데이터베이스의 설문 조사주기에서 참가자 샘플에서 우리의 감독 머신 러닝 접근 방식은 청력 측정 및 건강 결정 요인을 사용하여 우울증 척도 점수를 정확하게 예측했습니다. 우울증 척도에서 더 높은 점수를 받은 이 모델의 가장 영향력있는 청각학적 예측 변수는 객관적인 청력 테스트 변수가 아니라 기능적 차원 이었습니다. 

 

가장 영향력 있는 예측 변수들 중 절반은 청력 손실의 사회적 역학과 관련이 있었습니다. 난청 우울증과 관련된 나머지 예측 변수는 소음 노출, 이명 및 객관적인 청력 검사와 관련이 있었습니다. 인구 통계학에서 다른 의료 및 건강상태 콘텐츠에 이르는 예측 변수를 포함하도록 확장할 때, 청력 손실의 사회적 맥락은 가장 영향력있는 상위 5위 안에 들었습니다.

 

[이미지] 머신러닝을 사용한 우울증 점수예측(adapted from Crowson et., 2020)

 

시사점

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사회적 고립과 청력 손실 사이의 강한 연관성이 성인에게서 입증되었습니다. 청력 손실이 사회적 고립으로 이어진다는 관찰은 청력 손실이 의사 소통의 효율성 저하로 이어진다는 점을 감안할 때 직관적입니다. 인간이 사회적 생물이기 때문에 사회적 고립과 우울증 사이의 연결은 자연스러운 연장선상에 있습니다.

 

청각 전문가가 기존의 보청기 장치로 청력 손실을 치료한다면 사회적 고립과 관련 우울증이 개선될 것으로 기대하는 것이 합리적일까요? 불행히도 그 관계는 더 복잡해 보입니다. 이전 연구에서는 보청기가 사회적 고립이나 우울증을 지속적으로 개선시키지 않는다는 것을  보여주었습니다. 아마도 청력 증폭은 실제 사회 상황에서 청력 성능을 독점적으로 다루지 않는다는 점에 주목함으로써 단절이 설명될 수 있을 것입니다. 기본 사운드 증폭은 청력 손실이 있는 개인에게 도움이 될 수 있습니다. 보다 더 진보된 보청기는 시끄러운 환경에서 "관련된"소리를 더 잘 분리하기 위해 신호 처리 기술을 통합합니다. 아마도 강화된 신호 처리 기술을 갖춘 보청기와 관련된 미래의 연구는 청력 손실의 사회적 역학을 직접적으로 증가시키기 위해 보청기의 유용성에 대한 더 많은 통찰로 이어질 수 있습니다.

 

요약하면 NHANES 데이터 세트는 청력 측정 데이터에서 우울증 척도 점수를 정확하게 예측하기 위해 러신 머닝 모델을 훈련하는 데 유용합니다. NHANES 데이터에 수집된 많은 변수는 실제 임상 경험에서 환자로부터 추출한 것과 동일한 임상 데이터 이므로 이러한 예측 모델은 진료 시점에서 우울증 척도 점수를 예측하는 데 유용 할 수 있습니다. 우울증 척도에서 더 높은 점수의 가장 영향력 있는 청각학 예측변수는 임계값 및 단어 인식 점수와 같은 객관적인 청력 측정 데이터가 아니라 청력 손실의 기능적 차원이라는 것을 발견했습니다.

 

이러한 영향력 있는 기능적 차원 중에서 우리 모델은 청력 손실이 사회적 관계에 미치는 특정 효과가 특히 강력하다는 것을 나타냅니다. 이것은 흥미로운 발견입니다. 우울증과 사회적 고립에 대한 보청기의 효과에 대한 사전 조사가 일관된 이점을 보여주지 못하기 때문입니다. 단순히 환자에게 보청기를 준다고해서 사회적 고립이나 우울증이 개선된다는 보장은 없습니다. 따라서 연구팀의 모델 출력은 일반적으로 단순히 소리를 증폭하는 것만으로는 청력 손실의 사회적 역동성을 다루거나 개선하지 못한다는 새로운 가설을 제시합니다. 오늘날의 청력 관리 임상의에게  청력 상실의 사회적 측면이 이전에 생각했던 것보다 우울증의 발달 또는 유지에 더 많은 영향을 미칠 수 있음을 인식해야 한다고  제안합니다. 또한 사회적 역학을 최적화하기 위한 특정 개입을 포함하도록 청각 재활 전략을 재 구상해야 할 수도 있습니다.

 

 

참고문헌

1. Mick P, Kawachi I, Lin FR. 노인의 청력 상실과 사회적 고립 사이의 연관성. Otolaryngol Head Nek Surg 2014;150:378-84.

 

2. Pronk M, Deeg DJH, Smits C, et al. 고령자의 외로움과 우울증에 대한 청력 상태의 예상 효과 : 하위 그룹 식별

 Int J Audiol 2011;50:887-96. 외 다수

 

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