K-means 군집분석을 이용한 전원유형별 뇌졸중 산재환자의 요양실태 분석
서울대학교 의과대학 재활의학교실
이구주ㆍ오병모ㆍ김기원ㆍ이상윤ㆍ천세웅ㆍ한태륜
K-means Cluster Analysis on Care Status of Injured Workers with Stroke According to Discharge Disposition Patterns
Goo Joo Lee, M.D., Byung-Mo Oh, M.D., Ph.D., Keewon Kim, M.D., Sang Yoon Lee, M.D., Sewoong Chun, M.D. and Tai Ryoon Han, M.D., Ph.D.
Department of Rehabilitation Medicine, Seoul National University College of Medicine
Objective: This study aimed to characterize the use of medical service and medical costs of each
cluster categorized by its discharge disposition pattern.Method: Data extracted from Electronic Data Interchange database of Korea Workers’ Compensation
and Welfare Service was analyzed. Among those who suffered from industrial accidents from Jan 1, 2006 to Dec 31, 2006, 422 were stroke patients. We categorized the subjects into 2 groups using k-means cluster analysis according to the discharge disposition pattern. Demographic characteristics, days of treatment, medical cost, initially admitted medical institution and disease type were analyzed in each group.Results: There was no difference between the 2 groups in age, sex, type of stroke (ischemic or
hemorrhagic stroke) and initially admitted medical institution. However medical cost and days of treatment were significantly different between 2 groups.Conclusion: K-means cluster analysis according to transferring pattern revealed a distinct group with
longer hospitalization and more medical cost in injured workers. Further study is necessary to find out the characteristics of this group. (Brain & NeuroRehabilitation 2011; 4: 132-136)Key Words: cluster analysis, stroke, transfer
접수일: 2011년 7월 15일, 1차 심사일: 2011년 8월 17일 2차 심사일: 2011년 9월 19일, 게재승인일: 2011년 9월 20일 교신저자: 한태륜, 서울시 종로구 연건동 28번지
110-744, 서울대학교병원 재활의학과 Tel: 02-2072-3218, Fax: 02-742-7473 E-mail: [email protected]
본 연구는 2008년도 노동부 연구비 지원에 의해 수행되었음.
서 론
뇌졸중 발병 후 급성기와 아급성기의 재활치료가 중요 함은 주지의 사실이며, 이미 여러 연구에서 뇌졸중 환자에 서 대부분의 기능적 회복이 초기 3∼6개월 내외에 이뤄짐 이 알려져 있다.1 Hendricks 등2에 따르면 뇌졸중 발생 후 15%의 환자만이 병전상태로의 완전한 운동기능 회복을 보이고 있어 사실상 대부분의 뇌졸중 환자에게 재활치료 가 필수적이라 할 수 있다. 이에 대한뇌신경재활학회에서 는 뇌졸중 발병 후 내외과적으로 안정화 된 후 가능한 이 른 시기에 집중적인 재활치료를 받을 것을 권고하고 있
다.3
그러나 조 등4에 따르면 대부분의 뇌졸중 환자가 대학 병원 재활의학과에 입원 치료를 받은 뒤 과반수의 환자가 2주 내ㆍ외에 전원 또는 퇴원을 하였으며, 한5의 보고에 따르면 2006년 뇌졸중 환자가 국내 수련병원 재활의학과 에서 입원치료를 받은 후 약 50%의 환자가 여러 이유로 인해 다른 병원으로 전원하였다.
전원시 적절한 재활치료가 이뤄질 수 있는 전문재활병 원으로 입원해야 하나, 현실적으로 환자 혹은 보호자가 의 료기관 선택 시 적절한 의료기관에 대한 정보 없이 의료기 관을 선택하고 있다.6,7 특정 질환에 소요되는 사회경제적 요인의 효율성을 규명하기 위해 보건환경을 구성하는 요 소 중 하나인 의료전달체계에 대한 고려가 필요하다. 상위 의료기관에서 하위의료기관을 거쳐 지역사회로 복귀하는 집단과 의료전달체계와 무관하게 의료기관을 이용하는 집단간에 치료기간 및 의료비의 차이가 규명하는 것이 필 요하다. 하지만 환자들의 입원 기간을 기준으로 한 장ㆍ단 기입원환자간의 관련된 요인에 대한 연구결과의 보고는
있었으나,8 환자들의 전원 유형에 따른 사회경제적 요인 을 분석한 연구는 없었다.
이에 본 연구에서는 재활치료 시작 시점부터 치료 종료 시까지 추적경로가 확인가능한 산재환자 중 뇌졸중 환자 를 대상으로, 전원 유형에 따른 치료기간, 비용 등의 차이 를 분석해 보고자 하였다. 또한, 전원 유형을 분류하는 방 법으로 대상의 이동시 상ㆍ하 방향 고려가 가능한 분석법 인 k-means 군집분석을 사용하여,9 k-means 군집분석이 뇌졸중 발병 후 입원치료를 받는 환자의 전원유형을 분석 에 적절한지를 검증해 보고자 하였다.
연구대상 및 방법
1) 연구대상
근로복지공단의 전자 자료 교환(electronic data inter- change)의 청구 전수조사 자료를 분석에 이용하였다. 근로 복지공단으로부터 2006년 1월 1일부터 2006년 12월 31 일까지 산재승인을 받은 환자 총 11,523명 중 뇌경색, 뇌 출혈로 진단되어 입원한 환자 859명을 연구대상으로 하 였다. 질병분류는 제10판 국제질병분류(ICD-10, 2006년 판)에 따라 분류하였으며, 뇌경색은 I63, 뇌출혈은 I60∼2 의 질병코드에 해당하는 질환을 대상으로 하였다.
뇌졸중 환자 중 의료전달 현황을 정확하게 파악하기 어 려운 경우, 즉 입원치료 없이 외래 진료만 받은 자, 산재 비지정 의료기관에 입원한 자, 한방종합병원, 한방병원, 한의원, 치과종합병원, 치과병원, 치과의원에 입원한 자, 산재발생 후 요양 기간 중에 사망한 자, 그리고 데이터베 이스에서 완전한 자료(요양기관, 진료비 지급 내역 등)를 얻을 수 없는 경우는 분석에서 제외하였다. 상기 배제 기 준에 해당하는 대상자는 437명이었으며, 최종적으로 총 422명이 연구대상에 포함되었다.
2) 변수 선정
요양기간은 산재 승인 시점부터 승인 종료 시점까지로 정의하였으며, 1회 평균 입원일수와 입원기간, 외래진료 기간 및 총 요양기간 대해 조사하였다. 2006년에 요양을 시작하여 2008년 6월 30일까지 계속 치료 중인 환자는 자 료획득 시점인 2008년 6월 30일까지의 요양 기간을 분석 에 사용하였다. 1회 평균 입원일수는 여러 차례 전원을 다 닌 경우 한 의료기관에 입원한 평균 일수로 정의하였으며, 입원 시점부터 요양기간 종료 시까지의 전체 입원기간, 외 래진료기간, 총 요양기간에 대한 자료는 1개월 단위로 조 사하였으며 1개월은 30일로 정의하였다.
진료비는 근로복지공단에서 지급된 진료비를 기준으로
하였으며, 산업재해보상보호법 제 40조(요양급여) 5항에 해당하는 내역을 진료비로 정의하였다.
산재승인 요양기관은 의원(clinic), 병원(hospital), 종합 병원(general hospital), 종합전문병원(university hospital) 으로 분류하였다. 이중 의원, 병원, 종합병원의 구분은 의 료법 제3조의 내용에 따른 분류 체계를 따랐으며, 종합전 문병원은 종합병원 중 대학병원을 구분하여 명명하였다.
3) K-means 군집분석
본 연구에서는 군집 분석 방법 중에서도 구획분할 군집 분석(partitioning cluster analysis)의 대표적인 방법인 k- means 분석을 이용하였다. 데이터 세트 간에 같고 다름을 정의하는 거리 함수(distance measure)로는 변수 변화의 방향성도 고려하는 코사인 거리함수(cosine distance mea- sure)를 사용하였고, 각 군의 개체들 사이의 거리 합이 최 소가 될 때까지(추가적인 반복으로 거리 합이 더 이상 감 소하지 않을 때까지) 분류를 반복하게 된다. 국소적 최적 화(local optima)를 피하기 위해 각 군집 수에 대해 1,000 번의 군집 분석을 반복하도록 하였다. 군집 수를 늘려가면 서 위의 분석을 시행하여, 군집 수의 증가에 따른 군집 분 석의 성능(silhouette value)의 변화를 관찰하여, 군집 분석 성능이 모든 군에서 0.6을 넘을 때의 군집 수를 최적화된 군집 수로 결정하였다. 이에 최종적으로 2개를 최적화된 군집수로 결정하였으며, 2개의 군집 수에 대해 10,000번 의 군집 분석을 다시 반복하여 최적의 분류 결과를 얻었 다.
명목 변수인 각 의료기관의 유형을 수치화하기 위해 각 의료기관의 규모를 나타낼 수 있는 값을 정하였으며, 종합 전문병원, 종합병원, 병원, 의원, 퇴원 순으로 각각 4, 3, 2, 1, 0의 값이 배정되었다. 총 10회의 입원 정보에 대해 분석을 시행하였고, 같은 유형의 의료기관으로의 전원은 고려하지 않았다. 예를 들어 종합병원[3]에 입원하였다가, 다른 종합병원[3, 이전과 같은 수준의 의료기관이므로 무 시]으로 전원 후 의원[1], 병원[2], 의원[1], 의원[1, 이전과 같은 수준의 의료기관임으로 무시] 순으로 전원 후 퇴원 [0]하였을 때, 최종데이터 세트는[3 1 2 1 0]에 해당된다.
분석을 위해서 MATLAB 7.4 (The MathWorks, Inc., Natick, MA)를 사용하였다.
4) 통계적 분석
전원 유형별 나이, 요양기간, 진료비의 차이를 확인하기 위해 독립 T 검정을 하였고, 성별, 뇌졸중 유형(뇌경색, 뇌 출혈)에 따른 전원 유형 차이를 확인하기 위해 카이제곱 검정을, 최초 입원 의료기관별 전원 유형의 차이를 검정하
Fig. 1. Results of K-means cluster analysis of stroke patients according to the discharge disposition patterns. (A) Left box is cluster by silhouette value graph. Almost silhouette values are more than 0.6. (B) Right boxes show transferring pattern (upper one is cluster 1, lower one is cluster 2).
Table 1. Demographics of Cluster 1 and Cluster 2
Cluster 1 Cluster 2 p value Age (yrs) 49.1 ± 0.7 49.0 ± 0.8 0.896
Sex 0.372
Male 194 (55.7%) 154 (44.3%) Female 37 (50.0%) 37 (50.0%)
Stroke type 0.224
Ischemic 31 (63.3%) 18 (36.7%) Hemorrhagic 200 (53.6%) 173 (46.4%) Initial admitted medial institution 0.059 Clinic 0 (0.0%) 2 (100.0%) Hospital 15 (40.5%) 22 (59.5%) General hospital 107 (59.4%) 73 (40.6%) University hospital 109 (53.7%) 94 (46.3%)
Values are mean ± standard deviation for age. Values are number of subjects (percentage) for sex, stroke type and initial admitted medical institution.
기 위해 Fisher 정확검정을 시행하였다. 모든 자료는 SPSS 19.0 K를 사용하여 통계처리 하였으며, 통계학적 유의수 준은 0.05에서 양측 검정 하였다.
결 과
1) K-means 군집분석
전원 유형에 따라 2개의 군집(cluster)으로 분류하였으 며, 두 군 모두에서 군집분석 성능은 0.6 이상이었다. 의료 전달체계에 따라 상위의료기관에서 하위의료기관 혹은 동급의 의료기관만으로 이동한 환자 군을 1군(cluster 1), 초기 입원 후 의료전달체계에 역행하여 상위의료기관과 하위의료기관을 반복하여 입원하였다가 퇴원하는 경우를 2군(cluster 2)로 정하였다. 1군은 231명, 2군은 191명이었 다(Fig. 1).
2) 군집별 변수분석 (1) 인구학적 요인
연령, 성별간 군집분포의 차이는 관찰되지 않았다 (Table 1). 허혈성 뇌졸중과 출혈성 뇌졸중 모두에서 1군 의 비율이 많았으나 이는 통계적으로 유의하지 않았다 (p=0.224). 뇌졸중 발생 후 종합병원과 종합전문병원에
입원하여 초기 치료를 받은 환자의 경우 1군이 2군보다 많았으나, 통계적으로 경계적 유의성을 보였다(p=0.059).
(2) 요양기간
2006년 1월 1일부터 산재승인 후 입원하여 치료를 받 은 뇌졸중 환자 422명 중 118명(28.0%)이 6개월 이상 입 원치료를 받았으며, 평균 입원회수는 2.1회였다. 평균 입
Table 2. Comparison of Treatment Periods between Cluster 1 and Cluster 2
Treatment periods (days) Cluster 1 Cluster 2 In-patient 91.6 ± 8.1 224.4 ± 15.6*
Out-patient 325.7 ± 12.5 268.7 ± 14.5*
Total 417.3 ± 11.6 493.1 ± 13.8*
Treatment period per hospitalization 70.3 ± 6.2 68.9 ± 4.7 Values are mean ± standard deviation. *p＜0.05.
Table 3. Comparison of Medical Cost between Cluster 1 and Cluster 2
Cluster 1 Cluster 2 Medical cost (1,000 won) 8,471.7 ± 941.4 22,177.5 ± 1,664.7*
Values are mean ± standard deviation. *p＜0.05.
원기간은 1군이 91.6일, 2군이 224.4일로 1군이 유의하게 짧았다(p＜0.001). 평균 외래진료기간은 1군이 325.7일, 2 군이 268.7일로 1군이 유의하게 길었으며(p=0.003), 평균 총 요양기간은 1군이 417.3일, 2군이 493.1일로 1군이 유 의하게 짧았다(p＜0.001). 그러나, 1회 평균 입원일수는 두 군 간 유의한 차이가 관찰되지 않았다(p=0.861) (Table 2). 전원 양상에 따라 분류한 1군과 2군의 평균 입원 기간 을 살펴볼 때, 1군이 단기요양군, 2군이 장기요양군에 해 당하였다(Fig. 1).
(3) 진료비
평균 총 진료비는 1군이 8,471천원, 2군이 22,177천 원으로 1군에서 통계적으로 유의하게 적었다(p＜0.001) (Table 3).
고 찰
본 연구에서는 장기간 여러 병원을 다니며 입원치료를 받는 환자들의 특성을 파악하기 위해, 2006년 산재승인을 받은 뇌졸중 환자를 대상으로 전수조사를 시행 후 전원 유형 별로 k-means 군집분석을 이용하여 환자를 그룹화하 였다. 이는 특정 질병에 대한 전원 유형 파악을 위한 첫 시도이며, 본 연구에서 사용한 k-means 군집분석은 단기 요양군과 장기요양군을 적절히 구분하는 것으로 나타났 다. 이는 두 군집간에 평균 입원기간과 평균 총 요양기간 이 통계적으로 유의하게 나타난 것을 통해 알 수 있다.
장단기요양군의 간에 연령, 성별, 뇌졸중 유형, 초기 입 원 의료기관의 종류 등은 통계적으로 유의한 차이를 보이 지 않았다. 이는 산재환자의 요양기간에 연령, 성별은 영 향이 없었다고 보고한 이전연구와 일치하는 결과이다.10 이 등11이 산재환자를 대상으로 시행한 단면연구에서 종 합병원에 장기입원환자가 많다고 보고하였으나, 본 연구 를 통해 2006년 발생한 뇌졸중 산재환자의 퇴원 시까지 총 입원기간을 분석한 결과는 종합병원과 종합전문병원 등의 상위의료기관에 최초 입원한 환자의 경우 단기요양
군에 속한 분율이 더 많았으며, 통계적으로 경계적 유의성 을 보였다(p=0.059).
장 등12은 대학병원에 입원한 뇌졸중 환자의 입원비용 결정에 입원기간이 중요 변수로 작용함을 보고하였고, 본 연구 결과에서도 2군의 경우 입원기간과 총 진료기간의 차이로 인해 의료 비용이 통계적으로 의미있게 높음을 알 수 있었다.
뇌졸중 발생 후 입원치료를 받고 있는 환자의 치료기간 이 장기화 되는 것에는 여러 요인이 있지만, 진폐증 산재 환자 중 시설(5.3%)이나 치료효과(5.0%)보다는 연고지 (67.2%)가 요양기관 선정에 가장 중요한 요소였다는 연구13 에 근거할 때, 뇌졸중 환자에서도 초기 내ㆍ외과적 치료 후 재활치료의 여건보다는 다른 외부환경적 요인에 영향 을 받아 전원병원이 결정되기 때문에, 적절한 재활치료가 이뤄지지 않아 입원이 장기화 되는 것으로 여겨진다.
환자의 초기 중증도나 치료 방법 등을 고려하지 못했다 는 한계가 있으나 의료전달체계와 무관하게 의료기관을 이용한 2군이 의료전달체계에 따라 의료기관을 이용한 1 군보다 입원기간과 총 치료기간이 길었으며, 진료비가 증 가하였다는 사실에 비춰볼 때, 의료기관 이용 유형이 뇌졸 중 환자의 요양기간 및 진료비에 영향을 끼치는 요인 중 하나로 사료된다. 그리고 K-means 군집분석을 통한 전원 유형 분석은 전원 유형에 따른 환자의 의료비용, 치료기간 등의 평가를 시행할 수 있는 방법으로 사용될 수 있을 것 으로 사료된다.
하지만 본 연구에서 사용한 산재환자 자료에 초기 치료 방법, 수술여부, 중환자실 입원력, 중복 상병, 초기 기능적 상태 등을 포함한 초기 의학적 상태에 대한 기록 및 기능 평가, 장애여부 등의 자료가 포함되어 있지 않아 전원 유 형에 따른 사회경제적 요인 분석에 의학적 요인을 고려하 지 못하였다. 또한 의료전달체계에 따라 의료기관을 분류 하여 분석하였기 때문에 재활의학적 측면에서 의료기관 의 질적 평가가 되지 못한 점이 한계점으로 생각된다. 추 후 뇌졸중 환자의 의학적 요인과 전문재활병원과 비전문 재활병원을 분류하여 보는 후속연구가 필요할 것으로 사 료된다.
결 론
뇌졸중 환자에서 전원 유형별 K-means 군집분석은 의 료전달체계 내에서 의료기관 이용 유형에 따른 장ㆍ단기 입원환자를 효과적으로 구분하였으며, 보건학 분야에서 사회경제적 요인 분석의 기준으로 사용되던 요양기간을 대체하는 새로운 대안으로써의 가능성을 보였다.
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