Information Systems Review (경영정보학연구)

The Korea Society of Management Information Systems (한국경영정보학회)
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A Study on Dementia Prediction Models and Commercial Utilization Strategies Using Machine Learning Techniques: Based on Sleep and Activity Data from Wearable Devices

머신러닝 기법을 활용한 치매 예측 모델과 상업적 활용 전략: 웨어러블 기기의 수면 및 활동 데이터를 기반으로

  • Youngeun Jo (Sejong Business School, Sejong University) ;
  • Jongpil Yu (Sejong Business School, Sejong University) ;
  • Joongan Kim (Sejong Business School, Sejong University)
  • Received : 2024.01.02
  • Accepted : 2024.04.01
  • Published : 2024.05.31
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Abstract

This study aimed to propose early diagnosis and management of dementia, which is increasing in aging societies, and suggest commercial utilization strategies by leveraging digital healthcare technologies, particularly lifelog data collected from wearable devices. By introducing new approaches to dementia prevention and management, this study sought to contribute to the field of dementia prediction and prevention. The research utilized 12,184 pieces of lifelog information (sleep and activity data) and dementia diagnosis data collected from 174 individuals aged between 60 and 80, based on medical pathological diagnoses. During the research process, a multidimensional dataset including sleep and activity data was standardized, and various machine learning algorithms were analyzed, with the random forest model showing the highest ROC-AUC score, indicating superior performance. Furthermore, an ablation test was conducted to evaluate the impact of excluding variables related to sleep and activity on the model's predictive power, confirming that regular sleep and activity have a significant influence on dementia prevention. Lastly, by exploring the potential for commercial utilization strategies of the developed model, the study proposed new directions for the commercial spread of dementia prevention systems.

본 연구는 웨어러블 기기에서 수집된 라이프로그 데이터를 활용하여 고령화 사회에서 증가하고 있는 치매를 조기에 진단하여 관리할 수 있는 예측 모델을 개발하고, 이를 기반으로 한 상업적 활용전략을 제안하는 것을 목표로 하였다. 이 연구는 전문의의 병리진단을 기반으로 한 60~80대 174명의 대상자로부터 수집된 12,184개의 라이프로그 정보(수면 및 활동 정보)와 치매 진단 데이터를 활용하였다. 연구 과정에서 수면과 활동 데이터를 포함하는 다차원적인 데이터셋을 표준화 하였고 다양한 머신러닝 알고리즘으로 분석하였으며, 가장 높은 ROC-AUC점수를 보여준 랜덤 포레스트 모델이 가장 우수한 성능을 보였다. 또한 ablation test를 통해 수면과 관련된 변수들과 활동과 관련 변수들의 제외가 모델 예측력에 미치는 영향을 평가하였고, 이러한 변수들이 모델의 예측력에 유의미한 영향력을 가지고 있음을 확인하였다. 마지막으로, 개발된 모델의 상업적 활용 전략의 가능성을 탐구함으로써, 치매예방 시스템의 상업적 확산을 위한 새로운 방향을 제안하였다.

Keywords

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