[논문]췌장암 조기진단을 위한 조건부 확률 기반 지능형 진단 방식

장익규; 정준호; 고재호; 문현석; 조영호

doi:10.9718/jber.2017.38.5.227

췌장암 조기진단을 위한 조건부 확률 기반 지능형 진단 방식
Intelligent Diagnosing Method Based on the Conditional Probability for the Pancreatic Cancer Early Detection 원문보기

Journal of biomedical engineering research : the official journal of the Korean Society of Medical & Biological Engineering, v.38 no.5, 2017년, pp.227 - 231

장익규 (구미전자정보기술원 전자의료기술연구본부) , 정준호 (구미전자정보기술원 전자의료기술연구본부) , 고재호 (메디엇주식회사) , 문현석 (금오공과대학교 응용화학과) , 조영호 (국립암센터의공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Early diagnosis of pancreatic cancer had been considered one of the important barrier for successful therapy since the five year survival rate after treatment of pancreatic cancer was critically low. Nonetheless, patients often miss the golden time of treatment because they rarely visit the hospital until their symptoms are severe. To overcome these problems, a lot of information about the patient's symptoms should be applied as biomarkers for early diagnosis. For this reason, a biomarker for early detection of pancreatic cancer (CA19-9) has been developed as a diagnostic kit. However, since the diagnosis is not accurate enough, pancreatic symptoms (abdominal pain, jaundice, anorexia, diabetes, etc.) and biomarkers (CA19-9) should be considered together. We develop an intelligent diagnostic system that considers CA19-9 and the incidence of pancreatic cancer for pancreatic symptoms that was determined by studying a large number of patient information. It shows a higher accuracy than one using CA19-9 alone. It may increase the survival rate of pancreatic cancer because it can diagnose pancreatic cancer early.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

이 논문에서는 췌장암 환자들의 증상에 대한 통계를 이용하여 일반인을 추론(진단)하는데 활용 하는 방법을 제안한다. 췌장암 환자의 경우 증상이 나타나는 확률을 다음(표 1)과 같이 조건부 확률표와 수식으로 표현 할 수 있다.

제안 방법

이 논문에서는 췌장암 환자를 통하여 얻어낸 증상의 통계를 바탕으로 반대로 일반인에게 증상이 발생하였을 때 췌장암 여부를 판단할 수 있는 지능형 진단 방식을 베이지안 네트워크를 이용하여 구현하였다. 베이지안 네트워크는 췌장암 발병 여부는 불확실성을 계산해야 하는 대상(A)이며 증상에 대한 통계는 관측하여 값을 알아낼 수 있는 대상(B)으로 생각한다면, A의 확률은 B가 관측된 후 P(A)에서 조건부 확률 P(A|B)로 변화하며, 이 때의 변화를 계산하는 방법을 제공한다.

대상 데이터

췌장암 환자의 경우 증상이 나타나는 확률을 다음(표 1)과 같이 조건부 확률표와 수식으로 표현 할 수 있다. 사용된 통계는 동양인 236명(Peking Union Medical Collge; 중국 베이징)의 2009년부터 2014년까지의 췌장암 환자에 대한 증상을 조사하여 도출한 내용이며[9-10] 추가적으로 국립암정보센터의 “2014년 성별 10대암 발생률”(우리나라 2000년 주민등록연앙인구를 표준인구로 사용)를 사용하였다.

이론/모형

베이지안 네트워크에서 각 노드의 확률은 조건부 확률표(CPT, conditional probability table)를 사용해 표현한다. 췌장암 여부를 판단하는 노드의 확률을 부여한다.

성능/효과

39%를 보이던 것과는 많은 차이를 보인다. CA19-9와 다른 주요증상이 동시에 True경우에도 90% 내외의 높은 가능성을 보여주는데 이것은 베이지안 네트워크의 조건부 확률의 특성이 반영된 것으로 보이며 의사들이 췌장암 후보 군을 조기 선별하는데 중요한 역할로 작용할 것으로 보인다.
위의 결과(표 2)에서 보는 바와 같이 증상의 변화에 따라 췌장암 여부에 대한 진단 결과를 살펴볼 수 있었다. 실험 결과에서, 단지 하나의 증상으로는 췌장암 여부를 판단하기 어려울 정도로 낮은 확률이 도출 되었고 적어도 주요 증상(Abdominal pain, Nausea & Vomiting, Jaundice, Weight loss)에 두 가지 이상 나타나면 50% 이상의 췌장암 가능성이 나타나는 것을 확인 할 수 있다.

후속연구

또한 향후 진단 시스템으로 개발 시에 선택지를 True/False 만으로 판단하는 것이 아니라 증상의 강도를 여러 단계로 나누어 반영할 수 있도록 개발 하고 실제 췌장암 후보군을 발굴하여 검증하는 작업이 필요하다.
췌장암 환자가 가지고 있는 복통증상이 다른 복통과는 다른 불규칙한 증상을 보이지만 일반인들은 이 증상을 구별하지 못하기 때문이다. 복통에 대해서는 좀 더 상세한 증상을 정의하고 일반인들이 충분히 구별할 수 있도록 가이드가 마련되어야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	암중에서 치사율이 가장 높은 암은?	췌장암(Pancreatic cancer-PC)은 환자들이 겪는 암중에서 치사율이 가장 높은 질병에 속한다. 췌장암은 15~20% 정도의 절제를 통한 수술이 가능한 것으로 알려져 있으나 생존율이 일년 내에 25% 정도 이고 5년내 5%에 불과할 정도로 매우 공격적인 암 질병이다[1].
	췌장암의 생존율은 어느정도인가?	췌장암(Pancreatic cancer-PC)은 환자들이 겪는 암중에서 치사율이 가장 높은 질병에 속한다. 췌장암은 15~20% 정도의 절제를 통한 수술이 가능한 것으로 알려져 있으나 생존율이 일년 내에 25% 정도 이고 5년내 5%에 불과할 정도로 매우 공격적인 암 질병이다[1]. 미국에서는 53,070명의 새로운 췌장암 환자가 2016년에 발생하였고 그 중에 41,780명이 사망한 것으로 기록 되었다[2].
	췌장암의 조기 진단이 가능한 시스템이 중요한이유는?	미국에서는 53,070명의 새로운 췌장암 환자가 2016년에 발생하였고 그 중에 41,780명이 사망한 것으로 기록 되었다[2]. 췌장암은 절제술로 충분히 치료가 가능하지만 대부분의 환자들은 15~20%의 절제수준을 넘어선 상태에서 방문하는 경우가 많아 생존율이 낮다. 그러므로 증상이 경미하게 나타나는 시기에도 조기 진단이 가능한 시스템이 필요하다[3].

참고문헌 (10)

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