코세라 Clinical Problem Solving-전문가는 어떻게 진단하는가(3)
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코세라 Clinical Problem Solving-전문가는 어떻게 진단하는가(3)
  • 승인 2013.09.05 09:57
  • 댓글 1
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임정태

임정태

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임 정 태
이제마뛰어넘기
근거중심한의학을 통한 역동적 복지국가를 꿈꾸는 한방내과전문의http://blog.naver.com/julcho
(전호에 이어)

■ 특정 검사 소견이 양성/음성이면 특정한 질환이 있다/없다고 말할 수 있는가? - 검사 전 확률, 우도비, 검사 후 확률, Fagan’s nomogram

위의 질문에 대해 답하기 전에 잠시 국가고시 예방의학 공부를 했던 기억을 되돌려 보겠습니다. 민감도와 특이도, 우도비(LR, Likelihood ratio)라는 단어를 기억하실 겁니다. <표 1참조>

민감도: 질환이 있는 사람 중에서 실제로 검사가 양성일 확률. a/(a+b)

특이도: 질환이 없는 사람 중에서 실제로 검사가 음성일 확률. d/(c+d)

민감도가 아주 높은 검사는 음성 소견이 나왔을 경우 그 질환을 배제할 수 있고, 특이도가 아주 높은 검사는 양성 소견이 나왔을 경우에 그 질환을 확진할 수 있습니다.

양성우도비(LR+): 질환이 있을 때 검사결과 양성일 확률/ 질환이 없을 때 검사결과 양성일 확률. 민감도/(1-특이도)

음성우도비(LR-):
질환이 있을 때 검사결과 음성일 확률 / 질환이 없을 때 검사결과 음성일 확률. (1-민감도)/특이도

우도비가 높을수록 검사 결과에 따라 해당진단으로 진단을 내릴 가능성이 높아지고 우도비가 0에 가까울수록 검사결과가 해당진단을 배제할 가능성이 높아지며 우도비가 1이면 검사를 통해서 아무 정보도 얻을 수 없습니다.

검사후 확률이라는 것은 검사전 확률(유병률)과 검사의 특성(민감도 및 특이도, 결국 이를 통해 표현되는 우도비)에 의해서 결정되는 조건부확률입니다. (임상 역학 교과서들에는 ‘사후 오즈비 = 사전 오즈비 x 우도비’로 설명하고 있는데 그 부분은 언급하지 않겠습니다)

위의 질문으로 돌아가서, 흔히들 특정한 질환에 관련된 어떤 검사에서 양성 소견이 나오면 그 질환 양성이고 음성 소견이 나오면 그 질환이 없다고 생각해 버리는 경우가 많습니다. 하지만 검사결과를 해석할 때의 주의점은 그것이 특정질환이라는 것을 100% 보장하는 것이 아니라 불확실성을 줄여준다고 생각해야 한다는 것입니다. 특정 검사를 시행했을 때나 특정한 증상이 있을 때, 그 질환이 양성(혹은 음성)일 확률은 검사전 확률에 (ex: 그 인구집단의 유병률) 영향을 받습니다.


예를 들어 보겠습니다. 60세의 당뇨, 고혈압, 고지혈증, 흡연 병력을 가진 남자 환자 A와 20세의 건강한 여자환자 B가 둘 다 호흡곤란과 함께 갑작스런 흉통을 호소할 때 허혈성 심장질환이 있을 확률은 서로 다릅니다. A와 B를 대표하는 인구집단의 허혈성 심장질환의 유병률 (즉 검사전 확률)이 서로 다르기 때문입니다. (수치는 온라인 강의에 나온 내용을 그대로 인용했고 계산과정은 생략하겠습니다.)

민감도는 77%로 좀 낮고, 특이도 97%로 높은 검사가 있다고 가정합니다. 이 검사의 양성우도비는 0.77/(1-0.97) = 대략 25 정도입니다. 이 검사의 음성우도비는 (1-0.77) / 0.97 = 대략 0.24 정도입니다. 이때 60세 남성환자 A의 검사전 확률은(이런 인구집단의 유병률) 80%라고 가정합니다. 이 경우에 검사결과가 양성이면 검사후 확률은 99%로 계산되고 검사결과가 음성인 경우 허혈성 심장질환일 검사 후 확률은 49%로 계산됩니다.

유병률이 높은 질환인 경우 즉 검사전 확률이 높은 질환인 경우 하나의 검사에서 음성 소견이 나왔다고 해서 그 질환을 완전히 배제할 수 없다는 것을 뜻합니다. 반대로 유병률이 높은데 양성소견이 나왔다면 그 질환일 확률이 아주 높아지는 것을 알 수 있습니다.

반대로 20세 여성환자 B가 흉통을 호소하여 허혈성 심장질환을 의심하는 경우를 생각해 봅시다. 유병률(검사전 확률)은 10%라고 가정합니다. 같은 검사를 시행한 경우 검사 양성이면 검사후 확률이 74% 정도로 올라가고 검사 음성이면 검사후 확률은 3% 정도로 낮아집니다.

즉 유병률이 낮은 질환에 있어서는 하나의 검사에서 양성인 결과가 나왔다고 하더라도 그 질환이 아닐 가능성이 여전히 상당하다는 것을 뜻합니다. 유병률이 낮은 경우에 검사결과가 음성이면 그 질환을 거의 배제할 수 있습니다.

그런데 임상 현장에서 의사가 매번 계산할 수 없기 때문에 Fagan’s Nomogram을 이용하면 간단하게 대략적 수치를 알 수 있습니다. 환자 A의 경우 검사전 확률은 80%이므로 왼쪽의 pre-test probability 선상에서 0.80을 찍고 환자가 검사결과 양성이면 양성우도비가 25이기 때문에 가운데 likelihood ratio 선에서 25에 해당하는 점을 찍고 둘을 연결하는 직선을 그으면 그 선이 우측 post-test probability 선과 대략 99% 정도에서 만납니다. 같은 방식으로 검사결과 음성인 경우에는 유병률은 여전히 0.80이고 음성우도비가 0.24이기 때문에 0.80과 0.24를 잇는 선을 우측 검사후 확률 선까지 연장하면 대략 49% 정도의 확률이 나옵니다. 환자 B에 있어서도 같은 방법으로 선을 이어보면 검사가 양성으로 나온 경우 0.10에서 25를 이으면 post-test probability가 대략 0.74 정도가 나오고 검사가 음성으로 나온 경우 0.10에서 0.24를 이으면 검사 후 확률이 대략 0.03 정도 나옵니다.

 ◇ Fagan’s Nomogram

 

또 다른 상황을 예로 들어보겠습니다. 이번에는 민감도가 95%로 높고 특이도가 80%로 좀 낮은 다른 검사를 시행한다고 가정합니다. 이때 양성우도비는 4.75 음성우도비는 0.0625입니다.

검사전 확률이 80% 인 경우에 있어서는 검사 양성이면 검사후 확률이 대략 97% 정도가 나옵니다. 검사 음성이면 검사후 확률이 대략 19% 정도 나옵니다.

검사전 확률이 50% 인 경우에는 검사가 양성이면 검사 후 확률이 대략 82% 정도가 나오고 검사가 음성이면 검사후 확률이 6% 정도 나옵니다.

여기서도 마찬가지로 유병률이 높으면 검사가 음성이어도 그 질환을 완전히 배제하기 어려우며, 유병률이 낮으면 검사 양성이어도 그 질환이 아닐 가능성이 상당합니다.

이상에서 살펴 본 결과와 같이 같은 검사결과라 하더라도 환자가 그 질환을 가지고 있을 확률에 따라 그에 따른 질환의 가능성이 달라집니다.

검사전 확률이 아주 높으면 검사에서 음성이 나와도 위음성>진음성일 가능성이 높고 검사전 확률이 아주 낮으면 검사에서 양성이 나와도 위양성>진양성일 가능성이 높습니다.

이러한 과정을 매번 계산하거나 Nomo gram에 대입시키기 어렵기 때문에 이 강의를 진행하는 Lucey 교수는 다른 방법을 제시합니다. 질환의 가능성을 0~100까지의 연속적인 숫자로 표현된 확률이 아니라 범주화 하는 겁니다. <표 2참조>

Lucey 교수에 의하면 경험적 법칙을 통해 하나의 test에서 양성(음성)이 나오면 하나의 단계만 윗단계(아랫단계)로 이동할 수 있다고 합니다. 따라서 Uncertain한 단계에서는 Very likely가 되려면 두 개의 검사가 양성이 되어야 하며 반대로 Very unlikely가 되려면 두 개의 검사가 음성이 되어야 합니다. Very (un)likely 단계에서는 일반적으로 추가적인 검사가 필요 없습니다.

만약 한 번의 검사만으로 특정 질환을 확진하려면 특이도가 99% 이상인 검사에서 양성이 나와야 하며, 한번의 검사만으로 특정질환을 배제하려면 민감도가 99% 이상인 검사에서 음성 소견이 나와야 한다.
(이 내용에 대한 설명은 Evid Based Med. 2011에 게재된 A qualitative approach to Bayes’ theorem 라는 논문을 읽어보면 더 자세히 알 수 있습니다. 논문링크 : http://www.ncbi.nlm.nih. gov/pubmed/21862499)
따라서 일반적으로 한 번의 검사가 양성/음성이 나왔다고 해서 그것이 명확하게 그 질환을 확진/배제한다라고 볼 수 없다는 사실을 잘 알아둬야 한다는 것입니다. 검사결과를 해석할 때의 주의점은 언제나 검사 결과가 100%를 보장하는 것이 아니라 불확실성을 줄여준다는 것 입니다. 또한 검사 전 확률을 고려하지 않고 검사를 남용하게 되면 비용은 물론이고 위양성과 오진의 위험으로 환자에게 위해가 증가한다는 사실도 일차진료에서 고려해야 할 사항입니다.

전공의 기간 동안에도 검사 음성이라고 해서 그 질환을 함부로 배제해서는 안된다는 것은 다들 알고 있지만 단순히 ‘의사는 항상 조심해야 한다’ 는 정도로만 이해하고 있었는데 민감도 특이도가 100%인 검사는 없고 양성예측률과 음성예측률이 100%가 될 수 없어서 그 질환을 100% 배제할 수는 없다는 것을 계산과 Nomogram을 통해서 통계적, 시각적으로 그 이유를 이해하게 해 주는 강좌입니다.
(계속)



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중경 2020-03-14 22:46:06
정말 대단하십니다. 2013년에 귀한 글을 이렇게 읽게 되네요.

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