컨볼루션신경망을 이용한 시계그리기검사의 알츠하이머 치매 선별 가능성 확인 (The Feasibility of the Clock Drawing Test with Convolutional Neural Networks for Detecting Alzheimer’s Disease)

서지정보

· 발행기관 : 대한인지재활학회
· 수록지 정보 : 대한인지재활학회지 / 12권 / 2호 / 5 ~ 20페이지
· 저자명 : 이시안, 홍준화, 김나연, 민혜민, 양하민, 이시현, 최서진, 박진혁

초록

목적: 본 연구의 목적은 컨볼루션신경망을 이용한 시계그리기검사의 알츠하이머 치매 선별 가능성을 확인하기 위함이다.
연구방법: 정상 노인 40명, 초기 알츠하이머 치매 20명을 대상으로 시계그리기검사를 시행한 후 결과 이미지를 증강기법을 적용하여 총 600장의 이미지를 확보하였다. 600장의 이미지를 8:2 비율로 훈련과 검증용으로 분류한 뒤 5겹 교차 검증하여 컨볼루션신경망 학습 및 검증을 실시하였다. 총 10회 검증의 평균으로 검증 결과를 분석하였고, 정확도, 민감도, 특이도를 계산하였다.
결과: 정상 노인과 알츠하이머 치매 노인은 인지선별검사(Cognitive Impairment Screening Test)를 제외하고 성별, 나이, 교육수준에서는 차이를 보이지 않았다. 컨볼루션신경망의 알츠하이머 치매 선별 정확도는 85%, 민감도는 87.5%, 특이도는 80.0%를 보인 반면 인지선별검사의 정확도는 80%, 민감도는 87.0%, 특이도는 65.0%를 보였다.
결론: 비교적 적은 양의 자료를 기반으로 하였음에도 불구하고 컨볼루션신경망을 이용한 시계그리기검사는 인지선별검사보다 높은 정확도를 보였다. 특히 높은 특이도는 기록하였는데, 이는 지역사회 보급 시 위양성을 줄일 수 있다는 선별검사로서의 장점과 인지선별검사의 대체재로 활용될 수 있음을 시사한다.

영어초록

Objective: This study was to examine the feasibility of the Clock Drawing Test (CDT) with convolutional neural networks (CNNs) for detecting Alzheimer’s disease (AD).
Methods: 40 healthy older adults and 20 patients with mild AD conducted the CDT and then a total of 600 result images were established using augmentation techniques. 600 images were randomly allocated into training or test data sets, and 5-fold cross validation was applied. The CNN model was validated by 10 repetition tests, and its accuracy, sensitivity, and specificity were calculated.
Results: No significant difference in demographic characteristics between both groups with exception of the Cognitive Impairment Screening Test (CIST) score. The CNN model achieved the accuracy of 85.0%, sensitivity of 87.5%, and specificity of 80.0%, whereas the CIST showed the accuracy of 80.0%, sensitivity of 87.0%, and specificity of 65.0% Conclusion: Despite being based on a small amount of data, the CDT with CNNs showed higher accuracy than the CIST. Notably, it achieved a high specificity, which suggests that it has an advantage as a screening test in reducing false positives when disseminated in community settings and it could be a surrogate of the CIST.

참고자료

· 없음