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노인의 허약에 영향을 미치는 라이프스타일 요인 탐색: 의사결정나무와 랜덤 포레스트 기법을 활용하여

Exploring Lifestyle Factors Affecting Frailty Among Older Adults: Using a Decision Tree and Tandom Forest Methodology

박지혁|함예진
한국노인작업치료학회 (Korean Society for Geriatric Occupational Therapy)|2023.12|한국노인작업치료학회지 (Korea Journal of Geriatric Occupational Therapy)|제5권 제2호|pp. 65-83|DOI 10.23189/yksgot.2023.5.2.005

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기계학습Machine learning허약FrailtyLifestyleRandom forest라이프스타일랜덤 포레스트의사결정나무Decision trees

초록

목적 : 본 연구는 기계학습 기법 중에서 의사결정나무와 랜덤 포레스트를 이용하여 노인이 허약에 영향을 미치는 라이프스타일의 위험요인과 예방요인에 대해 파악하고자 한다. 연구방법 : 고령자의 허약에 영향을 미치는 라이프스타일 요인을 규명하기 위해서 고령화 연구 패널조사의 8차 자료를 활용하여 의사결정나무와 랜덤 포레스트 기법을 적용하였다. 본 연구에서는 허약의 기준을 구분하기 위해 사용된 변수 4개와 인구학적 정보를 포함한 직간접적인 라이프스타일 요인에 관한 변수 26개가 분석에 사용되었다. 결과 : 의사결정나무에서 총 26개의 변수 중 4가지 관심 변수(Mini-mental State Examination [MMSE] 점수, 친한 사람과 만나는 횟수, 성별, 우울감 정도)가 모형에 선택되었다. 랜덤 포레스트 분석에서 중요도에 따라 ‘친한 사람과 만나는 횟수’, ‘MMSE 점수’, ‘노인구강건강평가지수’, ‘주관적인 건강 수준’, ‘나이’,‘성별’, ‘여행/관광/야외체험 횟수(년)’ ‘교육 수준’이 중요한 변수로 선택되었다. 부분 의존성 분석에서 전허약 노인의 부분 의존성 분석은 비허약이 허약으로 변하는 과도기적 양상을 보여준다. 결론 : 본 연구에서 기계학습 기법을 통해 도출된 비허약, 전허약과 허약의 차이를 보이는 라이프스타일 위험요인과 예방요인에 초점을 맞춘다면 허약을 예방하는 중재와 관리에 도움을 줄 수 있을 것이다.

Abstract

Objective : This study aims to identify the risk and preventive lifestyle factors in which healthy older adults can affect frailty by using machine learning ― notably, decision trees and random forests. Methods : We used the 2020 Korean Longitudinal Study of Aging data to identify lifestyle factors affecting older adults' frailty, applying decision trees and random forest analysis. Four variables were used to distinguish the criteria for frailty, along with 26 variables related to lifestyle factors ― including demographic information. Results : Of a total of 26 variables in the decision tree, four variables (Mini-mental State Examination scores, frequency of meeting with people, sex, and level of depression) were selected as the model. In the random forest analysis, “frequency of meeting with people” the “Mini-mental State Examination score,” the “Geriatric Oral Health Assessment Index,” “subjective health status,” “age,” “sex,” “the number of travel/tourism/outdoor experiences,” and “education level” were selected as important variables. In the partial dependence analysis, pre-frailty displayed a transitional pattern of non-frailty, turning into frailty. Conclusion : Focusing on factors that show the difference among non-frailty, pre-frailty, and frailty derived from this study can help in the intervention and management of preventing frailty by using a machine learning technique.

참고문헌 (62)

  1. Belloc, N. B., "Relationship of physical health status and health practices", Preventive Medicine, 1(3), pp.409~421 (1972)[DOI]
  2. Breiman, L., "Random forests", Machine Learning, 45, pp.5~32 (2001)[DOI]
  3. Buchman, A. S., "Frailty is associated with incident Alzheimer's disease and cognitive decline in the elderly", Psychosomatic Medicine, 69(5), pp.483~489 (2007)[DOI]
  4. Buckinx, F., "Burden of frailty in the elderly population : Perspectives for a public health challenge", Archives of Public Health, 73(1), pp.19~ (2015)[DOI]
  5. Buttery, A. K., "Prevalence and correlates of f railty a mong older adults : Findings from the German health interview and examination survey", BMC Geriatrics, 15, pp.22~ (2015)[DOI]
  6. Cardona-Morrell, M., "Recognising older frail patients near the end of life : What next", European Journal of Internal Medicine, 45, pp.84~90 (2017)[DOI]
  7. "6 Tips for healthy aging" (2022)[URL]
  8. Cesari, M., "Frailty : An emerging public health priority", Journal of the American Medical Directors Association, 17(3), pp.188~192 (2016)[DOI]
  9. 차승은, "농촌 노인의 지각된 건강과 신체·정신·사회적 건강의 관련성에 관한 연구: 연령 집단간 차이를 중심으로", 한국노년학, 22(1), pp.173~190 (2002), 한국노년학회
  10. 장희경, "일 지역 농촌 노인의 허약수준에 따른 관련요인 비교", 한국노년학, 41(3), pp.295~308 (2021), 한국노년학회
  11. Chen, C., "Using random forest to learn imbalanced data", University of California, Berkeley, 110(1-12), pp.24~ (2004)
  12. 조성은, "연령집단에 따른 노인의 허약(Frailty) 예측요인 분석", 보건사회연구, 37(3), pp.139~169 (2017), 한국보건사회연구원[DOI]
  13. 최필선, "머신러닝 기법을 이용한 대졸자 취업예측 모형", 직업능력개발연구, 21(1), pp.31~54 (2018), 한국직업능력연구원[DOI]
  14. Clegg, A., "Frailty in elderly people", The Lancet, 381(9868), pp.752~762 (2013)[DOI]
  15. Cornwell, B., "The social connectedness of older adults : A national profile", American Sociological Review, 73(2), pp.185~203 (2008)[DOI]
  16. Duppen, D., "Social participation in the daily lives of frail older adults : Types of participation and influencing factors", Journals of Gerontology : Series B, 75(9), pp.2062~2071 (2020)[DOI]
  17. Ensrud, K. E., "Frailty and risk of falls, fracture, and mortality in older women : The study of osteoporotic fractures", Journals of Gerontology : Series A, 62(7), pp.744~751 (2007)[DOI]
  18. Etman, A., "Sociodemographic determinants of worsening in frailty among community-dwelling older people in 11 European countries", Journal of Epidemiology and Community Health, 66(12), pp.1116~1121 (2012)[DOI]
  19. Faller, J. W., "Instruments for the detection of frailty syndrome in older adults:A systematic review", PloS One, 14(4), pp.e0216166~ (2019)[DOI]
  20. Folstein, M. F., ""Mini-mental state" : A practical method for grading the cog nitive s tate o f patients for the c linician", Journal of Psychiatric Research, 12(3), pp.189~198 (1975)[DOI]
  21. Friedman, S. M., "Lifestyle(medicine)and healthy aging", Clinics in Geriatric Medicine, 36(4), pp.645~653 (2020)[DOI]
  22. Genuer, R., "Random forests with R", pp.1~8 (2020), Springer
  23. González-Vaca, J., "Frailty in INstitutionalized older adults from ALbacete, The FINAL study : Rationale, design, methodology, prevalence and attributes", Maturitas, 77(1), pp.78~84 (2014)[DOI]
  24. Hakeem, F. F., "Association between oral health and frailty : A systematic review of longitudinal studies", Gerodontology, 36(3), pp.205~215 (2019)[DOI]
  25. Han, H., "Variable selection using Mean Decrease Accuracy and Mean Decrease Gini based on Random Forest", 2016 7th IEEE International Conference on Software Engineering and Service Science, pp.219~224 (2016), IEEE
  26. Hastie, T., "The elements of statistical learning: Data mining, inference, and prediction" (2009), Springer
  27. Hoogendijk, E. O., "Frailty : Implications for clinical practice and public health", The Lancet, 394(10206), pp.1365~1375 (2019)[DOI]
  28. Hubbard, R. E., "Effect of smoking on the accumulation of deficits, frailty and survival in older adults: A secondary analysis from the Canadian Study of Health and Aging", Journal of Nutrition, Health & Aging, 13(5), pp.468~472 (2009)[DOI]
  29. Jacob, M. E., "Can a healthy lifestyle compress the disabled period in older adults?", Journal of the American Geriatrics Society, 64(10), pp.1952~1961 (2016)[DOI]
  30. Jang, E. H, "The effects of oral health on nutritional status among Korean elderly: Using data from the 2015 Korea National Health and Nutrition Examination Survey", Master, pp.2020
  31. Kang, Y., "A validity study on the Korean Mini-Mental State Examination(K-MMSE)in dementia patients", Journal of the Korean Neurological Association, 15(2), pp.300~308 (1997)
  32. Kim, S., "Lifestyle of one-person households and their preparation for old age", Doctor, pp.2016
  33. Sun Kim, "Correlation between Frailty and Cognitive Function in Non-Demented Community Dwelling Older Koreans", Korean Journal of Family Medicine, 35(6), pp.309~320 (2014), 대한가정의학회
  34. 김미혜, "한국노인의 성공적 노후 삶의 유형에 영향을 미치는 요인", 한국노년학, 26(1), pp.91~104 (2006), 한국노년학회
  35. 김창오, "기능장애, 장기요양 필요 및 사망 예측을 위한 허약측정도구의 개발", 한국노년학, 35(2), pp.451~474 (2015), 한국노년학회
  36. 김경희, "70세 이상 지역사회 거주노인의 허약 영향 요인", 한국산학기술학회논문지, 18(2), pp.313~323 (2017), 한국산학기술학회[DOI]
  37. Kojima, G., "Adherence to mediterranean diet reduces incident frailty risk: Systematic review and metaanalysis", Journal of the American Geriatrics Society, 66(4), pp.783~788 (2018)[DOI]
  38. Kuhn, M., "Applied predictive modeling", pp.13~ (2013), Springer
  39. Lane, A. P., "Cross-sectional associations of neighborhood third places with social health among community-dwelling older adults", Social Science & Medicine, 258, pp.113057~ (2020)[DOI]
  40. 이인숙, "KDSQ-C의 대상노인과 보호자 측정 간 신뢰도와 타당도 평가", 지역사회간호학회지, 23(4), pp.446~450 (2012), 한국지역사회간호학회
  41. Liao, W. C., "Healthy behaviors and onset of functional disability in older adults : Results of a national longitudinal study", Journal of the American Geriatrics Society, 59(2), pp.200~206 (2011)[DOI]
  42. Makizako, H., "Physical frailty predicts incident depressive symptoms in elderly people : Prospective findings from the Obu Study of Health Promotion for the Elderly", Journal of the American Medical Directors Association, 16(3), pp.194~199 (2015)[DOI]
  43. Mandel, D. R., "Lifestyle redesign: Implementing the well elderly program" (1999), American Occupational Therapy Association
  44. Meisner, B. A., "Do or decline? : Comparing the effects of physical inactivity on biopsychosocial components of successful aging", Journal of Health Psychology, 15(5), pp.688~696 (2010)[DOI]
  45. Mello, A. C., "Health-related and socio-demographic factors associated with frailty in the elderly : A systematic literature review", Cadernos de Saude Publica, 30(6), pp.1143~1168 (2014)[DOI]
  46. Newman, A. B., "Associations of subclinical cardiovascular disease with frailty", Journals of gerontology : Series A, 56(3), pp.M158~M166 (2001)[DOI]
  47. Ngandu, T., "A 2 year multidomain intervention of diet, exercise, cognitive training, and vascular risk monitoring versus control to p revent c og nitive d ecline i n at-risk elderly people(FINGER) : A randomised controlled trial", The Lancet, 385(9984), pp.2255~2263 (2015)[DOI]
  48. O’Caoimh, R., "ICT-supported interventions targeting prefrailty:Healthcare recommendations from the Personalised ICT Supported Service for Independent Living and Active Ageing (PERSSILAA) study", Information and Communication Technologies for Ageing Well and e-Health. ICT4AWE 2017. Communications in Computer and Information Science, 869 (2017), Springer, Cham
  49. 박강현, "건강과 삶의 질에 영향을 미치는 지역사회 고령자의라이프스타일 구성요소에 관한 사전연구: 델파이 조사", 대한작업치료학회지, 27(3), pp.105~120 (2019), 대한작업치료학회[DOI]
  50. Park, J. H., "Modification of the mini-mental state examination for use in the elderly in a non-western society. Part 1. Development of Korean version of mini-mental state examination", International Journal of Geriatric Psychiatry, 5(6), pp.381~387 (1990)[DOI]
  51. Peek, M. K., "Social support, stressors, and frailty among older Mexican American adults", Journals of Gerontology : Series B, 67(6), pp.755~764 (2012)[DOI]
  52. Puts, M. T. E., "Interventions to prevent or reduce the level of frailty in community-dwelling older adults : A scoping review of the literature and international policies", Age and Ageing, 46(3), pp.383~392 (2017)[DOI]
  53. Scardina, G. A., "Good oral health and diet", Journal of Biomedicine & Biotechnology, 2012, pp.720692~ (2012)[DOI]
  54. Serrat, R., "Fifty-five years of research into older people's civic participation: Recent trends, future directions", future directions. The Gerontologist, 60(1), pp.e38~e51 (2020)[DOI]
  55. "Statistics on the elderly" (2022)[URL]
  56. Tanaka, T., "Oral frailty as a risk factor for physical frailty and mortality in community-dwelling elderly", Journals of Gerontology : Series A, 73(12), pp.1661~1667 (2018)[DOI]
  57. Vermeiren, S., "Frailty and the prediction of negative health outcomes : A meta-analysis", Journal of the American Medical Directors Association, 17(12), pp.1163.e1~1163.e17 (2016)[DOI]
  58. Walters, K., "Home-based health promotion for older people with mild frailty : The HomeHealth intervention development and feasibility RCT", Health Technology Assessment, 21(73), pp.1~128 (2017)[DOI]
  59. Woo, J., "Social determinants of frailty", Gerontology, 51(6), pp.402~408 (2005)[DOI]
  60. Active ageing: A policy framework, "World Health Organization", World Health Organization, ~ (2002)
  61. 양정민, "노인 구강건강평가지수와 삶의 질의 연관성 분석", 보건사회연구, 40(4), pp.245~263 (2020), 한국보건사회연구원[DOI]
  62. 유진은, "랜덤 포레스트: 의사결정나무의 대안으로서의 데이터 마이닝 기법", 교육평가연구, 28(2), pp.427~448 (2015), 한국교육평가학회

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