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PART 3 · 09 생존분석 · 10

반복사건 분석

한 사람이 여러 번 경험하는 사건의 시간과 발생 패턴 분석하기

반복사건Andersen–GillPWP취약성 모형

한 사람에게 사건이 여러 번A123B1C120 → 12개월

사건이 한 번으로 끝나지 않는 사람도 있습니다. 생존분석에서는 사건이 한 번 발생하기까지 걸리는 시간을 분석하는 경우가 많습니다. 하지만 한 환자가 치료 후 증상이 여러 번 재발하거나, 한 고객이 서비스를 해지했다가 다시 가입하고 또 해지하거나, 한 제품에서 고장이 반복될 수 있습니다. 이처럼 동일한 대상에게서 사건이 여러 번 발생하는 자료를 분석하는 방법을 반복사건 분석(Repeated Events Analysis)이라고 합니다. 이 장에서는 반복사건 자료의 구성과 대표적인 세 모형, 결과 해석을 알아봅니다.

SECTION 01

반복사건 분석은 언제 사용할까?

재발 빈도

환자별로 질병 재발이 얼마나 자주 발생하는가?

치료 효과

특정 치료가 반복되는 입원 횟수나 재발 위험을 줄이는가?

서비스 장애

고객이 서비스 장애를 반복적으로 경험하는 간격은 얼마나 되는가?

기계 고장

고장이 반복될수록 다음 고장까지의 시간이 짧아지는가?

복지 프로그램

참여자의 상담이나 응급실 방문이 시간에 따라 어떻게 달라지는가?

첫 사건만 분석ABC사용하는 사건 3개반복사건 분석ABC사용하는 사건 6개
그림 1. 첫 사건만 보면 버려지는 정보

그림 1처럼 일반적인 생존분석에서 첫 번째 사건만 분석하면 이후에 발생한 사건에 담긴 정보가 사라집니다. 반복사건 분석은 이러한 후속 사건까지 활용해 대상별 사건 발생 양상을 파악합니다.

SECTION 02

일반 생존분석과 무엇이 다를까?

세 명의 환자를 12개월 동안 추적했다고 가정해 보겠습니다.

환자첫 번째 재발두 번째 재발세 번째 재발
A2개월7개월10개월
B4개월——
C6개월9개월—
A123B1C12024681012개월 · × 재발 (숫자 = 몇 번째) · ○ 12개월 추적 종료 (원고 표)
그림 2. 세 환자의 재발 기록

그림 2에서 첫 번째 재발만 분석하면 A, B, C의 첫 사건 발생 시점인 2개월, 4개월, 6개월만 사용합니다. 그러나 반복사건 분석에서는 A와 C의 후속 재발 정보도 활용할 수 있습니다.

012345678+모두 같은 위험이라면사람마다 위험이 다르다면12개월 사건 횟수 (모의 300명, 평균은 둘 다 약 1.5회) · 0회와 많은 횟수가 함께 늘어난다
그림 3. 같은 사람의 사건은 서로 닮는다

다만 반복사건은 같은 대상 안에서 서로 독립적이지 않을 수 있습니다. 첫 번째 사건을 경험한 대상은 이후 사건을 경험할 가능성이나 위험이 달라질 수 있기 때문입니다. 그림 3처럼 사람마다 위험이 다르면 사건이 없는 사람과 사건이 아주 많은 사람이 함께 늘어납니다. 따라서 사건을 여러 개 모아 단순히 독립적인 관측값처럼 취급하기보다는, 같은 대상에서 발생한 사건들 사이의 관계를 고려하는 분석 방법을 선택해야 합니다.

SECTION 03

반복사건 자료는 어떻게 구성할까?

반복사건 분석에서는 자료를 구성하는 방식이 중요합니다. 대표적으로 두 가지 형태를 사용합니다.

사건 발생 시점 기준

환자사건 번호관찰 시작사건 발생
A10개월2개월
A22개월7개월
A37개월10개월

이런 형태는 사건과 사건 사이의 시간을 분석할 때 활용할 수 있습니다.

전체 시간 (Total time)1번째0→22번째2→73번째7→10최초 관찰부터의 시계사건 간 시간 (Gap time)1번째2개월2번째5개월3번째3개월직전 사건부터 다시 0
그림 4. 환자 A의 두 가지 시간 척도

그림 4처럼 각 사건 사이의 시간(Gap time)으로 분석할지, 최초 관찰 시점부터 누적된 시간(Total time)으로 분석할지는 모형에 따라 달라집니다.

시작–종료 시점 기준

각 관찰 구간의 시작과 종료를 기록하는 방식으로, 대표적으로 Andersen–Gill 모형에서 사용하는 자료 구조입니다.

환자시작 시간종료 시간사건 발생 여부
A021
A271
A7101
A10120
B041
B4120

A의 마지막 행(10–12개월, 사건 0)처럼 마지막 사건 이후 추적이 끝날 때까지의 구간도 중도절단으로 포함합니다. 실제 분석에서는 시간 구간의 정의, 사건 발생 시점, 추적 종료 및 중도절단 여부를 일관되게 처리해야 합니다.

SECTION 04

대표적인 반복사건 분석 방법

반복사건 분석에는 여러 모형이 있으며, 어떤 사건을 비교하고 싶은지에 따라 적합한 방법이 달라집니다.

Andersen–Gill모든 사건을 하나의 위험 과정으로1번째2번째3번째같은 기준 위험 h₀(t)반복 입원 · 고장PWP사건 순서별로 위험집단 구분1번째 사건: 위험 h₀1(t)2번째 사건: 위험 h₀2(t)3번째 사건: 위험 h₀3(t)1차 vs 2차 재발 비교취약성사람마다 숨은 위험 수준× 0.5 (낮음)× 1 (보통)× 2 (높음)개인차가 큰 자료
그림 5. 세 가지 반복사건 모형
① Andersen–Gill 모형

Cox 비례위험모형을 반복사건 자료로 확장한 방법입니다. 대상별 사건 발생 과정을 하나의 위험 과정으로 다루며 여러 사건을 하나의 모형으로 분석합니다. 반복되는 입원, 장애 발생, 기계 고장에 쓰며, 같은 대상의 반복사건 간 의존성을 고려한 표준오차 추정 등이 필요할 수 있습니다.

② PWP 모형 (Prentice–Williams–Peterson)

사건 발생 순서를 고려해, 두 번째 재발은 첫 번째 재발을 경험한 사람에게서만 발생할 수 있다는 점을 반영합니다. 사건 순서별로 위험집단을 구분하며, 전체 시간(Total Time)을 쓰는 방식과 사건 간 시간(Gap Time)을 쓰는 방식이 있습니다.

③ 취약성 모형 (Frailty Model)

개인마다 관측되지 않은 고유한 위험 수준이 다르다는 점을 반영합니다. 관찰된 특성이 비슷해도 재발을 더 자주 경험하는 사람이 있을 때 유용하며, 취약성의 분포와 모형 가정에 영향을 받습니다.

SECTION 05

분석 방법은 어떻게 선택할까?

반복사건 전체의 발생 위험 → Andersen–Gill

반복사건을 하나의 위험 과정으로 분석합니다.

1차 · 2차 사건의 위험이 다르다면 → PWP

사건이 발생한 순서와 위험집단을 구분합니다.

사람마다 타고난 위험이 다르다면 → 취약성 모형

관측되지 않은 개인별 차이를 반영합니다.

이 방법들은 서로 완전히 대체 가능한 것이 아닙니다. 반복사건의 발생 과정, 사건 순서, 개인별 이질성 중 무엇이 연구의 핵심인지 먼저 정해야 합니다.

SECTION 06

결과는 어떻게 해석할까?

반복사건 자료에 Cox 계열 모형을 적용하면 위험비(HR)를 통해 설명변수와 사건 발생 위험의 관계를 해석할 수 있습니다. 다음은 가상의 Andersen–Gill 모형 결과입니다.

설명변수위험비(HR)95% 신뢰구간p값
예방 프로그램 참여0.750.60–0.940.012
연령 10세 증가1.201.05–1.370.008
0.50.7511.52예방 프로그램 참여0.75 (0.60–0.94)p = 0.012연령 10세 증가1.20 (1.05–1.37)p = 0.008원고 표 (가상) · 반복사건의 순간적 발생 위험
그림 6. Andersen–Gill 결과 (원고 예시)

그림 6처럼 다른 조건이 같을 때 예방 프로그램 참여는 반복사건의 순간적인 발생 위험이 비교 집단보다 25% 낮게, 연령 10세 증가는 사건 발생 위험이 20% 높게 추정되었습니다.

비참여 1.6회예방 프로그램 참여 1.1회036912Andersen–Gill: 참여 HR = 0.73 (0.58–0.92) · 연령 10세 HR = 1.19개월 · 1인당 평균 누적 사건 수 (모의 400명, 실제 0.75 · 1.20, 대상별 군집 표준오차)
그림 7. 1인당 누적 사건 수와 Andersen–Gill 모형

그림 7은 실제 위험비 0.75와 1.20으로 만든 모의 자료 400명을 Andersen–Gill 모형으로 적합한 결과입니다. 참여 위험비는 0.73으로 추정되었고, 1인당 평균 누적 사건 수도 참여 집단에서 더 천천히 늘어납니다. 다만 HR 0.75는 사건 횟수가 반드시 25% 줄어든다는 뜻은 아니며, 사건이 발생할 확률이나 사건 사이의 시간이 직접 얼마나 달라지는지를 나타내는 지표도 아닙니다. 해석은 선택한 모형과 가정에 따라 달라집니다.

SECTION 07

반복사건 분석에서 주의할 점

사건 간 의존성

같은 대상에서 발생한 사건들은 서로 연관될 수 있으므로 이를 고려해야 합니다.

시간 척도

최초 관찰 이후의 전체 시간과 사건 간 경과 시간은 서로 다른 질문에 답할 수 있습니다.

사건 순서

두 번째 사건이 첫 번째 사건을 경험한 사람에게만 발생할 수 있다면 위험집단을 구분해야 합니다.

추적 종료

관찰 기간이 끝나거나 대상이 추적에서 이탈한 경우를 적절히 처리해야 합니다.

결과 해석

위험비, 사건 발생 횟수, 사건 간 시간은 서로 다른 지표입니다.

보고 문장 예시

12개월 동안 발생한 모든 재발을 분석에 포함하고, 같은 환자의 재발 간 상관을 고려해 군집 표준오차를 사용한 Andersen–Gill 모형을 적합하였다. 예방 프로그램 참여자의 반복 재발 위험은 비참여자보다 낮았으며(HR = 0.75, 95% CI 0.60–0.94, p = .012), 연령이 10세 증가할 때 재발 위험은 20% 높았다(HR = 1.20, 95% CI 1.05–1.37).

✓ 핵심 정리

후속 사건까지 활용하되, 같은 사람의 사건끼리 닮았다는 점을 고려합니다.


다음은 11 다상태 모형입니다. 한 사람이 건강 상태에서 질병 상태로, 다시 회복이나 사망 상태로 이동하는 것처럼 여러 상태 사이의 전환 과정을 어떻게 분석하는지 알아봅니다.

KEY TAKEAWAYS

반복사건 분석은 첫 사건 이후의 정보까지 활용합니다. 같은 사람의 사건은 서로 독립이 아니므로, 연구 질문에 따라 Andersen–Gill(전체 과정), PWP(사건 순서), 취약성 모형(개인차)을 고르고 의존성을 반영해 해석합니다.