고령자의 수면패턴과 신체활동이 치매 발병률에 미치는 영향 : UK Biobank Cohort Study

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Introduction: The prevalence of dementia continues to increase as the global population ages. Sleep and physical activity are key modifiable lifestyle factors for preventing dementia. Sleep appears to be a multidimensional health behavior that affects health outcomes through multiple biological and behavioral pathways. However, most researchers have generally focused on single sleep indicators, such as sleep duration, independently examining sleep and physical activity. Researchers have relied on self-report questionnaires, which are subject to recall bias. Therefore, various aspects of sleep patterns and physical activity must be objectively measured to clarify their independent and joint associations with the risk of dementia.
Objective: The aim in this prospective cohort study was to investigate the individual and joint associations of sleep patterns and physical activity with the risk of dementia using UK Biobank (UKB) accelerometry data.
Methods: Accelerometer data from the UKB of 39,091 older adults were used. All incidences of dementia were obtained from national hospital admissions, primary care, and death registries. The sleep patterns and physical activity were measured using a wrist-worn triaxial accelerometer. Cox proportional hazards models were used to examine the independent and joint associations among sleep patterns, physical activity, and the risk of developing dementia after adjusting for covariates.
Results: Short sleep duration (<6 hours; hazard ratio (HR) = 1.32; 95% CI: 1.13–1.53), low sleep efficiency (<85%; HR = 1.32; 95% CI: 1.00–1.73), low standard deviation of sleep duration (>30 min; HR = 1.62; 95% CI: 1.1–2.31), early sleep onset (before 23:00; HR = 1.33; 95% CI: 1.08–1.64), and early sleep midpoint (before 03:00; HR =1.20; 95% CI: 1.01–1.42) were associated with a significantly higher risk of dementia. Physical activity was associated with a significantly lower risk of dementia (≥150 min/week; HR = 0.61; 95% CI: 0.49–0.75). In the interaction analysis, high physical activity levels (≥150 min/week) were associated with a significant lower risk of dementia when combined with short sleep (<6 h; HR = 0.64; 95% CI: 0.45–0.90), low sleep efficiency (<85%; HR = 0.52; 95% CI: 0.35–0.78), or irregular sleep (<50 Sleep regularity index (SRI); HR=0.62; 95% CI: 0.40–0.97).
Conclusions: Unhealthy sleep patterns, including insufficient quantity, continuity, regularity, and timing, were associated with a higher risk of dementia. The benefits of higher physical activity levels were mitigated by the detrimental effects of inadequate sleep quantity, continuity, and regularity on the risk of developing dementia. Collectively, these findings suggest that the integrated management of sleep patterns and physical activity is beneficial for preventing dementia.
KEY WORDS: Accelerometry, Dementia, Older adults, Physical activity, Sleep, UK Biobank

국문 초록 (Abstract)

서론: 세계적인 인구 고령화와 함께 치매 유병률 증가로 인한 사회적 부담이 높아지고 있다. 치매는 뇌신경세포의 영구적 손실이나 뇌 구조변화와 같은 비가역적 특성으로 점진적으로 악화되며 완전한 치료가 어려워 조기에 위험요인을 파악하고 관리하여 예방하는 것이 권고되고 있다. 최근 선행연구 따르면 수면과 신체활동은 치매 예방을 위한 수정가능한 주요 생활습관 요인으로 보고되고 있다. 수면 관련 연구에서는 수면을 단순히 시간적인 개념을 넘어 수면의 질, 효율, 규칙성 등 다차원적인 행동으로 구성된 개념으로 정의하고 있으며, 이러한 다양한 특성이 건강 결과에 영향을 미칠 수 있음을 제시하고 있다. 그러나 대부분의 선행연구에서 수면시간의 단일지표와 신체활동을 연구하거나, 자가보고식 설문지에 의존하여 종합적인 수면패턴과 신체활동의 독립적∙상호작용 효과를 동시에 검증한 근거가 부족한 실정이다.
연구 목적: 영국에서 수집된 UK Biobank(UKB) 대규모 코호트 자료를 이용하여 가속도 기반 웨어러블 디바이스로 평가한 수면패턴 및 신체활동과 치매 발병 위험률의 연관성을 분석하고 상호작용 효과를 검증하는 것을 목적으로 하였다.
연구 방법: 본 연구는 UKB의 가속도계 모니터링 연구자료를 이용하였으며, 총 39,091명의 참여자가 선정되었다. 치매진단은 국가보건서비스와 연계된 병원진료기록, 입원기록, 사망등록 자료에 등록된 국제질병분류 코드에 기반하여 판정하였으며, 수면패턴과 신체활동은 손목형 3차원 가속도계를 이용하여 평가하였다. 수면패턴과 신체활동의 독립적, 상호작용과 치매 발병 위험률 사이의 연관성을 알아보기 위해 Cox 비례위험 분석을 실시하였다.
연구 결과: 6시간 미만의 짧은 수면시간 (Hazard ratio (HR) = 1.32; 95% CI: 1.13-1.53), 85% 미만의 수면효율성 (HR = 1.32; 95% CI: 1.00-1.73), 30분 이상의 수면시간 편차 (HR = 1.62; 95% CI: 1.13-2.31), 23시 이전의 취침시각 (HR = 1.33; 95% CI: 1.08-1.64), 3시 이전의 수면중심시각 (HR = 1.20; 95% CI: 1.01-1.42)은 치매 발병 위험률이 유의하게 증가하였다. 또한 주당 150분 이상의 높은 신체활동 참여 (HR = 0.61; 95% CI: 0.49-0.75)는 치매 발병 위험이 유의하게 감소하는 것으로 나타났다. 신체활동 수준은 짧은 수면 (HR = 0.64; 95% CI: 0.45-0.90), 85% 미만 수면효율성 (HR = 0.52; 95% CI: 0.35-0.78), SRI 50점 미만의 불규칙한 수면 (HR = 0.62; 95% CI: 0.40-0.97), 30분 이상 수면시간 편차 (HR=0.63; 95% CI: 0.46-0.86)의 부정적 영향을 완화시키고 치매 위험을 감소시키는 것으로 나타났다.
결론: 수면의 양, 연속성, 규칙성에 대한 부정적인 수면패턴은 치매 발병 위험을 증가시키며, 높은 신체활동 수준은 치매 위험을 감소시키는 것으로 나타났다. 수면과 신체활동의 상호작용에서 높은 신체활동의 수준은 부적절한 수면패턴이 치매 발병에 미치는 부정적인 영향을 부분적으로 완화시키고 치매 발병 위험을 감소시키는 것으로 나타났다. 또한 높은 신체활동 수준과 적절한 수면의 조합은 치매 발병 위험에 가장 큰 감소를 보였다. 이는 신체활동이 치매 발병에 미치는 부정적인 영향을 완화하거나 치매 예방 효과를 강화시킬 수 있음을 시사한다. 따라서, 본 연구의 결과는 치매 예방을 위하여 수면패턴과 신체활동을 동시에 관리하는 것이 긍정적인 효과를 가질 수 있음을 시사한다.
KEY WORDS: 가속도계, 고령자, 수면, 신체활동, 치매, UK Biobank

목차 (Table of Contents)

• List of Tables ⅳ
• List of Figures ⅴ
• List of Abbreviation ⅵ
• Abstract ⅶ
• 1. 서론 1
• 1.1. 연구의 필요성 1
• 1.2. 연구의 목적 4
• 1.3. 연구의 가설 5
• 2. 이론적 배경 6
• 2.1. 치매 및 생활습관 요인 6
• 2.1.1. 인구 고령화와 치매 부담 6
• 2.1.2. 치매의 위험요인과 수정 가능한 생활습관 9
• 2.2. 노화에 따른 생활습관 변화 10
• 2.2.1. 노화에 따른 수면의 생리적 변화 10
• 2.2.2. 노화에 따른 신체활동의 변화 12
• 2.3. 수면 및 신체활동이 치매에 미치는 영향 14
• 2.3.1. 수면패턴에 따른 치매 발병 14
• 2.3.2. 신체활동에 따른 치매 발병 16
• 2.3.3. 치매에 대한 수면과 신체활동의 상호작용 효과 17
• 3. 연구방법 20
• 3.1. 연구자료 20
• 3.2. 연구 참여자 및 설계 21
• 3.3. 측정항목 및 변인 24
• 3.3.1. 가속도계 데이터 처리 24
• 3.3.2. 수면패턴 26
• 3.3.3. 신체활동 28
• 3.3.4. 치매진단 28
• 3.3.5. 공변량 29
• 3.4. 자료처리 30
• 4. 결과 32
• 4.1. 참여자 특성 32
• 4.2. 수면패턴과 신체활동 수준 34
• 4.3. 수면패턴 및 신체활동 수준에 따른 치매 발병 위험률 38
• 4.4. 신체활동 수준에 따른 치매 발병 위험률 43
• 4.5. 치매 발병 위험률에 대한 수면패턴과 신체활동의 상호작용 43
• 5. 논의 및 검토 58
• 5.1. 수면패턴에 따른 치매 발병 위험률 58
• 5.2. 신체활동 수준에 따른 치매 발병 위험률 61
• 5.3. 치매 발병 위험률에 대한 수면패턴과 신체활동의 상호작용 63
• 5.4. 연구의 강점과 제한점 65
• 5.5. 향후 연구과제 67
• 6. 결론 68
• 참고문헌 69
• 부록 79
• 국문초록 83