건강관련 삶의 질 측정도구에 대한 PLS-SEM의 적용 An application of partial least square structural equation models(PLS-SEM) on health-related quality of life(HRQoL) measures원문보기
사람의 건강을 평가함에 있어 전통적으로 사용하였던 객관적 임상검사 결과와 더불어 환자 본인의 주관적인 보고를 포함한 포괄적인 결과물 평가가 일반화함에 따라 환자의 관점에서 본인이 안녕(well-being)하다고 주관적으로 느끼는 정도를 평가하는 건강관련 삶의 질(Health-Related Quality of Life, HRQoL)의 중요성이 부각되고 있다. HRQoL 도구는 다차원적인(multidimensional) 도구로서 각각의 하부개념들은 반영적 또는 형성적 측정구조를 가질 수 있고 그러한 하부개념들을 종합하는 HRQoL은 하부개념들과 형성적 관계를 가지는 것으로 보인다. 그러나 기존 연구에서 HRQoL 도구들은 심리측정적 전통을 따라 반영적인 구조와 관계로만 설정되어 연구되고 있다. 본 연구에서는 HRQoL 도구로 대표적인 Short Form-36(...
논 문 개 요
사람의 건강을 평가함에 있어 전통적으로 사용하였던 객관적 임상검사 결과와 더불어 환자 본인의 주관적인 보고를 포함한 포괄적인 결과물 평가가 일반화함에 따라 환자의 관점에서 본인이 안녕(well-being)하다고 주관적으로 느끼는 정도를 평가하는 건강관련 삶의 질(Health-Related Quality of Life, HRQoL)의 중요성이 부각되고 있다. HRQoL 도구는 다차원적인(multidimensional) 도구로서 각각의 하부개념들은 반영적 또는 형성적 측정구조를 가질 수 있고 그러한 하부개념들을 종합하는 HRQoL은 하부개념들과 형성적 관계를 가지는 것으로 보인다. 그러나 기존 연구에서 HRQoL 도구들은 심리측정적 전통을 따라 반영적인 구조와 관계로만 설정되어 연구되고 있다. 본 연구에서는 HRQoL 도구로 대표적인 Short Form-36(SF-36), EuroQoL-5D(EQ-5D), Oral Health Impacts Profile for Children(COHIP) 및 Oral Impacts on Daily Performances for Children(COIDP)의 측정구조를 심층적으로 고찰하여 내용과 부합하는 적절한 구조방정식 모형으로 도출한 후 실증적인 자료를 이용하여 Partial Least Square Structural EquationModel (PLS-SEM)을 적용하여 분석하였다. 첫째, 본 연구에서는 다양한 HRQoL 측정도구를 내용적으로 검토하고 각 차원의 측정구조 및 차원들과 상위 개념과의 관계가 반영적인지 형성적인지를 고찰함으로써 HRQoL 측정도구 각각에 적합한 구조모형을 수립하여 이를 실증 분석의 기초 모형으로 사용하였다. 고찰의 결과, SF-36의 일차 구성개념들은 반영적 측정구조를 가지며, 일차 구성개념과 이차 구성개념은 형성적 관계를 가지는 구조모형으로 규정하였다. COHIP의 일차 구성개념들은 반영적 측정구조와 형성적 측정구조가 혼재된 것으로 보았고, 일차 구성개념과 이차 구성개념은 형성적 관계를 가지는 구조모형으로 규정하였다. EQ-5D와 COIDP는 형성적 측정모형으로 규정하였다. 둘째, PLS-SEM은 형성적 측정모형의 원리에 의하여 복합지수를 기반으로 추정하므로 반영적 특성을 가진 자료에 PLS-SEM을 적용하였을 때 발생하는 추정 오류의 정도를 평가하고자 하였다. 가상 데이터 생성 및 분석 결과, 요인별 지표변수의 수가 3개이면서 요인계수가 0.6 이하인 모든 경우와 요인계수가 0.4로 낮으면서 동시에 요인별 지표변수의 수가 6개 이하인 경우 심각한 추정 오류를 나타내었다. 분석 대상인 HRQoL 도구 중 반영적 측정구조를 포함하는 SF-36과 COHIP의 자료들은 요인계수가 비교적 크고 요인 당 지표변수의 수도 커서 예상되는 오류수준이 크지 않을 것으로 판단하였다. 셋째, PLS-SEM을 이용하여 HRQoL 측정도구에 대한 실증분석을 실시한 결과 모형이 잘 적합되었다. 상기한 HRQoL 도구에 대한 PLS-SEM 적용 결과 반영적 측정모형은 내적일관성, 지표변수 신뢰성, 수렴타당성 및 판별 타당성이 대체로 충족되었고 형성적 측정모형을 가지는 차원 역시 다중공선성 및 외부 가중치 타당성 면에서 적절하였다. 일차 구성개념들과 이차구성개념이 형성적 관계로 정의된 이차 계층 구조를 포함한 전체 구조방정식에도 PLS-SEM이 잘 적용되었다. 넷째, 여러 차원들을 다양한 방법으로 통합하어 HRQoL로 요약점수로 표현하여 비교한 결과, SF-36 및 COHIP 도구의 경우 PLS-SEM모형에서 산출된 차원 간을 통합하는 가중치를 이용한 경우 일반적으로 요약점수로 사용되고 있는 차원점수 평균이나 전체 문항점수 평균과의 상관 정도가 매우 높은 것으로 나타났다. PLS-SEM 적용 결과 산출된 가중치로 계산한 요약점수는 EQ-5D 도구의 선호도 기반 점수와 비교하였을 때에도 상당한 정도로 유사하였다. 따라서 본 연구의 결과에 따르면 사용자의 편리성 면에서 유리한 합산 점수나 평균 점수를 구성개념의 요약점수로 사용하는 것이 대체로 적절하다고 사료되었다. 본 연구에서는 대표적인 HRQoL 도구들을 분석함에 있어서 전체 측정도구의 구조를 아우르는 통계적 모형을 적용하였다. 통계적 모형 적용의 장점은 다음과 같다. 첫째, 측정모형의 타당성 평가가 가능하다. 모형 적용 후 분석 결과에 대하여 다양한 신뢰도 및 타당도검증방법을 적용함으로써 전체 측정구조의 적합도, 개별 변수의 신뢰도 및 구성개념의 타당도 등을 평가할 수 있다. 둘째, 다양한 표본에 대한 분석 결과를 비교하거나 평가할 수 있고 교차타당도 등의 검증을 통하여 측정모형의 일반화가 가능하다는 장점이 있다. 교차타당화를 시도하고 상이한 분석 결과에 대하여 차이의 원인을 규명하는 과정은 해당 도구의 측정모형에 대한 일반화를 위한 노력의 출발점이 될 수 있다. 본 연구에서는 HRQoL 도구의 측정모형에 PLS-SEM 모형을 적용하였는데 구성개념에 대한 측정모형의 관점에서 볼 때 몇 가지 의문점이 제기되었다. 첫째, 모형 식별을 위하여 함께 포함된 다른 변수로 인하여 추정치의 큰 변화가 나타난다는 점이다. 둘째, 반영적 측정모형의 경우, 수렴타당도 기준이 평균추출분산(average variance extracted) 0.5인데 이는 전체 지표변수 분산의 50% 만을 공통성으로 한다. 그럼에도 불구하고 지표변수의 전체 변동을 포함하는 복합지수(composite)를 구성개념 값으로 이용하는 것은 상호 모순적일 수 있다. 셋째, 형성적 모형의 수렴타당성을 평가하기 위하여 중복 분석이 시행되었다. 그러나 현실적으로 서로 다른 방법으로 조사한 유사 구성개념간의 구조계수가 0.8을 상회하기는 쉽지 않으므로 중복 분석의 실효성에 의문을 제기할 수 있다. 넷째, 계층구조인 도구에서 형성적 관계의 이차 구성개념을 가지는 경우 모형의 결정계수는 대부분 1이 산출되어 모형의 예측력이나 적합도를 평가하는 데 활용할 수 없었다. 다섯째, 특수 분산 간 상관을 모형에 반영하고 있는 CB-SEM과 달리 PLS-SEM에서는 이러한 특수 분산 간 상관의 설정이 가능하지 않다. 이 연구주제와 관련하여 필요하다고 여겨지는 후속 연구는 첫째, 이 연구의 방법론을 보건학 분야의 다양한 구성개념으로 확대 적용하여 그들의 구조를 이론적으로 고찰하고 또한 경험적 데이터 분석을 실시하여 각 구성개념들의 올바른 구조 관계를 연구할 필요성이 있다. 둘째, 이차 계층구조를 포함하여 다양한 조건과 구조를 설정하고 모의실험을 실시하는 연구의 필요성이 있다. 조건에 맞는 데이터를 생성하여 CB-SEM 및 PLS-SEM 적용 결과를 비교하고 그 수행을 평가하는 연구가 필요하다. 셋째, 이 연구에서는 반영적 및 형성적 측정모형의 구별이 이론적 내용적인 면에서 한정되어 다소 주관적인 판단에 의하여 결정할 우려가 있으므로 판단 기준을 객관화시킬 수 있는 방법론의 개발이 요망된다. 넷째, PLS-SEM 전체 모형의 적합도 평가 방법을 정교화 하는 후속연구가 필요하다고 사료된다. 결론적으로 본 연구의 의의는 전통적으로 반영적 구조에만 의거하여 측정구조를 분석하던 여러 HRQoL 측정도구에 대하여 형성적 및 반영적 관계를 적절하게 규정하고 올바르게 정의된 측정모형에 PLS-SEM을 적용하여 경험적으로 구현하였으며 구현된 모형의 결과를 기반으로 다차원적 HRQoL 측정도구의 차원을 통합하는 방법을 제안하였다는 점에 있다.
주요어: 건강관련 삶의 질(HRQoL), Partial Least Square 구조방정식(PLS-SEM), 공분산 구조방정식, 형성적 측정모형, 복합지표변수.
논 문 개 요
사람의 건강을 평가함에 있어 전통적으로 사용하였던 객관적 임상검사 결과와 더불어 환자 본인의 주관적인 보고를 포함한 포괄적인 결과물 평가가 일반화함에 따라 환자의 관점에서 본인이 안녕(well-being)하다고 주관적으로 느끼는 정도를 평가하는 건강관련 삶의 질(Health-Related Quality of Life, HRQoL)의 중요성이 부각되고 있다. HRQoL 도구는 다차원적인(multidimensional) 도구로서 각각의 하부개념들은 반영적 또는 형성적 측정구조를 가질 수 있고 그러한 하부개념들을 종합하는 HRQoL은 하부개념들과 형성적 관계를 가지는 것으로 보인다. 그러나 기존 연구에서 HRQoL 도구들은 심리측정적 전통을 따라 반영적인 구조와 관계로만 설정되어 연구되고 있다. 본 연구에서는 HRQoL 도구로 대표적인 Short Form-36(SF-36), EuroQoL-5D(EQ-5D), Oral Health Impacts Profile for Children(COHIP) 및 Oral Impacts on Daily Performances for Children(COIDP)의 측정구조를 심층적으로 고찰하여 내용과 부합하는 적절한 구조방정식 모형으로 도출한 후 실증적인 자료를 이용하여 Partial Least Square Structural Equation Model (PLS-SEM)을 적용하여 분석하였다. 첫째, 본 연구에서는 다양한 HRQoL 측정도구를 내용적으로 검토하고 각 차원의 측정구조 및 차원들과 상위 개념과의 관계가 반영적인지 형성적인지를 고찰함으로써 HRQoL 측정도구 각각에 적합한 구조모형을 수립하여 이를 실증 분석의 기초 모형으로 사용하였다. 고찰의 결과, SF-36의 일차 구성개념들은 반영적 측정구조를 가지며, 일차 구성개념과 이차 구성개념은 형성적 관계를 가지는 구조모형으로 규정하였다. COHIP의 일차 구성개념들은 반영적 측정구조와 형성적 측정구조가 혼재된 것으로 보았고, 일차 구성개념과 이차 구성개념은 형성적 관계를 가지는 구조모형으로 규정하였다. EQ-5D와 COIDP는 형성적 측정모형으로 규정하였다. 둘째, PLS-SEM은 형성적 측정모형의 원리에 의하여 복합지수를 기반으로 추정하므로 반영적 특성을 가진 자료에 PLS-SEM을 적용하였을 때 발생하는 추정 오류의 정도를 평가하고자 하였다. 가상 데이터 생성 및 분석 결과, 요인별 지표변수의 수가 3개이면서 요인계수가 0.6 이하인 모든 경우와 요인계수가 0.4로 낮으면서 동시에 요인별 지표변수의 수가 6개 이하인 경우 심각한 추정 오류를 나타내었다. 분석 대상인 HRQoL 도구 중 반영적 측정구조를 포함하는 SF-36과 COHIP의 자료들은 요인계수가 비교적 크고 요인 당 지표변수의 수도 커서 예상되는 오류수준이 크지 않을 것으로 판단하였다. 셋째, PLS-SEM을 이용하여 HRQoL 측정도구에 대한 실증분석을 실시한 결과 모형이 잘 적합되었다. 상기한 HRQoL 도구에 대한 PLS-SEM 적용 결과 반영적 측정모형은 내적일관성, 지표변수 신뢰성, 수렴타당성 및 판별 타당성이 대체로 충족되었고 형성적 측정모형을 가지는 차원 역시 다중공선성 및 외부 가중치 타당성 면에서 적절하였다. 일차 구성개념들과 이차구성개념이 형성적 관계로 정의된 이차 계층 구조를 포함한 전체 구조방정식에도 PLS-SEM이 잘 적용되었다. 넷째, 여러 차원들을 다양한 방법으로 통합하어 HRQoL로 요약점수로 표현하여 비교한 결과, SF-36 및 COHIP 도구의 경우 PLS-SEM모형에서 산출된 차원 간을 통합하는 가중치를 이용한 경우 일반적으로 요약점수로 사용되고 있는 차원점수 평균이나 전체 문항점수 평균과의 상관 정도가 매우 높은 것으로 나타났다. PLS-SEM 적용 결과 산출된 가중치로 계산한 요약점수는 EQ-5D 도구의 선호도 기반 점수와 비교하였을 때에도 상당한 정도로 유사하였다. 따라서 본 연구의 결과에 따르면 사용자의 편리성 면에서 유리한 합산 점수나 평균 점수를 구성개념의 요약점수로 사용하는 것이 대체로 적절하다고 사료되었다. 본 연구에서는 대표적인 HRQoL 도구들을 분석함에 있어서 전체 측정도구의 구조를 아우르는 통계적 모형을 적용하였다. 통계적 모형 적용의 장점은 다음과 같다. 첫째, 측정모형의 타당성 평가가 가능하다. 모형 적용 후 분석 결과에 대하여 다양한 신뢰도 및 타당도 검증방법을 적용함으로써 전체 측정구조의 적합도, 개별 변수의 신뢰도 및 구성개념의 타당도 등을 평가할 수 있다. 둘째, 다양한 표본에 대한 분석 결과를 비교하거나 평가할 수 있고 교차타당도 등의 검증을 통하여 측정모형의 일반화가 가능하다는 장점이 있다. 교차타당화를 시도하고 상이한 분석 결과에 대하여 차이의 원인을 규명하는 과정은 해당 도구의 측정모형에 대한 일반화를 위한 노력의 출발점이 될 수 있다. 본 연구에서는 HRQoL 도구의 측정모형에 PLS-SEM 모형을 적용하였는데 구성개념에 대한 측정모형의 관점에서 볼 때 몇 가지 의문점이 제기되었다. 첫째, 모형 식별을 위하여 함께 포함된 다른 변수로 인하여 추정치의 큰 변화가 나타난다는 점이다. 둘째, 반영적 측정모형의 경우, 수렴타당도 기준이 평균추출분산(average variance extracted) 0.5인데 이는 전체 지표변수 분산의 50% 만을 공통성으로 한다. 그럼에도 불구하고 지표변수의 전체 변동을 포함하는 복합지수(composite)를 구성개념 값으로 이용하는 것은 상호 모순적일 수 있다. 셋째, 형성적 모형의 수렴타당성을 평가하기 위하여 중복 분석이 시행되었다. 그러나 현실적으로 서로 다른 방법으로 조사한 유사 구성개념간의 구조계수가 0.8을 상회하기는 쉽지 않으므로 중복 분석의 실효성에 의문을 제기할 수 있다. 넷째, 계층구조인 도구에서 형성적 관계의 이차 구성개념을 가지는 경우 모형의 결정계수는 대부분 1이 산출되어 모형의 예측력이나 적합도를 평가하는 데 활용할 수 없었다. 다섯째, 특수 분산 간 상관을 모형에 반영하고 있는 CB-SEM과 달리 PLS-SEM에서는 이러한 특수 분산 간 상관의 설정이 가능하지 않다. 이 연구주제와 관련하여 필요하다고 여겨지는 후속 연구는 첫째, 이 연구의 방법론을 보건학 분야의 다양한 구성개념으로 확대 적용하여 그들의 구조를 이론적으로 고찰하고 또한 경험적 데이터 분석을 실시하여 각 구성개념들의 올바른 구조 관계를 연구할 필요성이 있다. 둘째, 이차 계층구조를 포함하여 다양한 조건과 구조를 설정하고 모의실험을 실시하는 연구의 필요성이 있다. 조건에 맞는 데이터를 생성하여 CB-SEM 및 PLS-SEM 적용 결과를 비교하고 그 수행을 평가하는 연구가 필요하다. 셋째, 이 연구에서는 반영적 및 형성적 측정모형의 구별이 이론적 내용적인 면에서 한정되어 다소 주관적인 판단에 의하여 결정할 우려가 있으므로 판단 기준을 객관화시킬 수 있는 방법론의 개발이 요망된다. 넷째, PLS-SEM 전체 모형의 적합도 평가 방법을 정교화 하는 후속연구가 필요하다고 사료된다. 결론적으로 본 연구의 의의는 전통적으로 반영적 구조에만 의거하여 측정구조를 분석하던 여러 HRQoL 측정도구에 대하여 형성적 및 반영적 관계를 적절하게 규정하고 올바르게 정의된 측정모형에 PLS-SEM을 적용하여 경험적으로 구현하였으며 구현된 모형의 결과를 기반으로 다차원적 HRQoL 측정도구의 차원을 통합하는 방법을 제안하였다는 점에 있다.
주요어: 건강관련 삶의 질(HRQoL), Partial Least Square 구조방정식(PLS-SEM), 공분산 구조방정식, 형성적 측정모형, 복합지표변수.
An Application of Partial Least Square Structural Equation Models (PLS-SEM) on Health-Related Quality of Life(HRQoL) Measures
Hae-Young Kim Department of Psychology Graduate School of Sungshin Women’s University
Interest on Health-Related Quality of L...
ABSTRACT
An Application of Partial Least Square Structural Equation Models (PLS-SEM) on Health-Related Quality of Life(HRQoL) Measures
Hae-Young Kim Department of Psychology Graduate School of Sungshin Women’s University
Interest on Health-Related Quality of Life (HRQoL) measures is increasing as the comprehensive evaluation of health status including objective clinical examination and subjective report of patients predominates gradually. HRQoL measures are multidimensional inventories which are composed of multiple dimensions with reflective measurement structures, and a secondary factor summarizing lower dimensions as formative relationships. However, traditionally HRQoL measures have been treated as having only reflective structures and reflective relationships according to the psychometric methodology.
This study investigated the theoretical contextual structures of several major HRQoL measures such as Short Form-36(SF-36), EuroQoL-5D(EQ-5D), Oral Health Impact Profile for Children(COHIP), and Oral Impacts on Daily Performances for Children (COIDP) in a viewpoint of reflective and formative measurement models. Also we empirically applied PLS-SEM models on data of several major HRQoL measures. First, we meticulously considered the contents of several major HRQoL measures and postulated the relevant relationships between dimensions and the upper construct. According to the results, we established appropriate conceptual models with reflective or formative relationships and used the model in the following empirical analyses. Second, we assessed the degree of estimation errors of PLS-SEM models when applied on data from reflective structures by simulation of data. According to the analysis results, there were significant amount of estimation errors in all the conditions with small number of indicators of 3, and with small number of indicators of 6 and low factor coefficients of 0.4 coincidently. However, our empirical data appeared not to have such disadvantageous conditions. Third, it was appropriate to apply PLS-SEM models on empirical HRQoL data. Forth, the summary HRQoL measures, using various methods including application of weights estimated by PLS-SEM, showed similar results and had high inter-correlations. There were several questions related to the application of PLS-SEM. First, there was considerable variation in the size of factor coefficients or outer weights as models included different variables. Second, a reflective model with 0.5 of average variation extracted(AVE) can be accepted. However it may be unreasonable using the composite score summarizing all the variation of the indicators. Third, one condition to evaluate formative measurement models is to obtain at least 0.64 of R-square value in redundancy analysis. However, it may not be attainable in actual situations. In conclusion, the importance of this study lies on the fact that we tried to apply appropriate relation of reflective and formative measurement models on HRQoL measures and empirically examined the results by using PLS-SEM. In addition, we suggested the summary measure of HRQoL using weights from PLS-SEM models.
Key words: Health-related quality of life (HRQoL), Oral health-related quality of life (OHRQoL), Partial Least Square Structural Equation Modeling (PLS-SEM), Covariance-based Structural Equation Modeling (CB-SEM), Formative measurement model, Composite indicator variable.
ABSTRACT
An Application of Partial Least Square Structural Equation Models (PLS-SEM) on Health-Related Quality of Life(HRQoL) Measures
Hae-Young Kim Department of Psychology Graduate School of Sungshin Women’s University
Interest on Health-Related Quality of Life (HRQoL) measures is increasing as the comprehensive evaluation of health status including objective clinical examination and subjective report of patients predominates gradually. HRQoL measures are multidimensional inventories which are composed of multiple dimensions with reflective measurement structures, and a secondary factor summarizing lower dimensions as formative relationships. However, traditionally HRQoL measures have been treated as having only reflective structures and reflective relationships according to the psychometric methodology.
This study investigated the theoretical contextual structures of several major HRQoL measures such as Short Form-36(SF-36), EuroQoL-5D(EQ-5D), Oral Health Impact Profile for Children(COHIP), and Oral Impacts on Daily Performances for Children (COIDP) in a viewpoint of reflective and formative measurement models. Also we empirically applied PLS-SEM models on data of several major HRQoL measures. First, we meticulously considered the contents of several major HRQoL measures and postulated the relevant relationships between dimensions and the upper construct. According to the results, we established appropriate conceptual models with reflective or formative relationships and used the model in the following empirical analyses. Second, we assessed the degree of estimation errors of PLS-SEM models when applied on data from reflective structures by simulation of data. According to the analysis results, there were significant amount of estimation errors in all the conditions with small number of indicators of 3, and with small number of indicators of 6 and low factor coefficients of 0.4 coincidently. However, our empirical data appeared not to have such disadvantageous conditions. Third, it was appropriate to apply PLS-SEM models on empirical HRQoL data. Forth, the summary HRQoL measures, using various methods including application of weights estimated by PLS-SEM, showed similar results and had high inter-correlations. There were several questions related to the application of PLS-SEM. First, there was considerable variation in the size of factor coefficients or outer weights as models included different variables. Second, a reflective model with 0.5 of average variation extracted(AVE) can be accepted. However it may be unreasonable using the composite score summarizing all the variation of the indicators. Third, one condition to evaluate formative measurement models is to obtain at least 0.64 of R-square value in redundancy analysis. However, it may not be attainable in actual situations. In conclusion, the importance of this study lies on the fact that we tried to apply appropriate relation of reflective and formative measurement models on HRQoL measures and empirically examined the results by using PLS-SEM. In addition, we suggested the summary measure of HRQoL using weights from PLS-SEM models.
Key words: Health-related quality of life (HRQoL), Oral health-related quality of life (OHRQoL), Partial Least Square Structural Equation Modeling (PLS-SEM), Covariance-based Structural Equation Modeling (CB-SEM), Formative measurement model, Composite indicator variable.
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