목적 본 연구는 이전 2상 임상시험에서 검증된 임상 생체지표 데이터를 기반으로 머신러닝 모델을 활용하여 황련해독환이 ‘실열화독’ 증후 개선 및 임상 생체지표와의 상관관계를 탐구하고, 알려진 임상 생체지표 수치를 이용한 ‘실열화독’ 증후 주요 증상의 효과적인 예측 가능성을 평가하고자 하였다. 방법 선정 기준을 충족하는 ‘실열화독’ 증후 환자 229명을 대상으로 무작위로 황련해독환 군과 위약 군으로 배정하였다. 구강궤양, 인후종통, 치은종통 3가지 주요 ‘실열화독’ 증후 증상에 대해 각각 황련해독환 군과 위약 군의 증후 점수 전이 행렬을 구축하였으며, 3종 증상 환자의 증후 데이터를 통합하여 전체 분석을 진행하고, 각 군의 증후 변화 추이를 히트맵 형태로 시각화하였다. ‘염증-산화 스트레스-에너지 대사’를 중심으로 이전에 검증된 임상 생체지표 데이터를 바탕으로 스피어만 상관분석을 실시하여 임상 생체지표와 증후 개선 간 상관관계를 평가하고, 군 간 차이 비교를 통해 황련해독환 작용을 반영할 수 있는 핵심 임상 생체지표를 선별하였다. 주요 증상 분류 예측 모델은 엑스트림 그라디언트 부스팅(XGBoost) 알고리즘을 사용하여 구축하였고, 10겹 교차 검증으로 분류 성능을 평가하였으며, 특성 중요도 분석을 통해 예측 결과에 가장 크게 기여하는 변수를 확인하였다. 결과 증후 전이 행렬 결과 황련해독환이 구강궤양, 인후종통 및 전체 증상 개선에 위약군보다 우수한 효과를 보였으며, 특히 인후종통 및 전체 증상 분석에서 치료 효과가 유의미하였다(P <0.01). 스피어만 상관분석 결과 ‘실열화독’ 증후 및 주요 증상 개선과 양의 상관관계(‘상화 관련’)를 보이는 임상 생체지표에는 숙신산, α-케토글루타르산, 글리신, 젖산, 아데노신 단인산(AMP), 종양괴사인자(TNF-α), 인터페론-γ(IFN-γ), 인터루킨(IL)-1β, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10 등이 포함되었고, 음의 상관관계(‘강화 관련’)를 보인 임상 생체지표에는 말산, 푸마르산, 순우두산, 부신피질자극호르몬(ACTH), IL-1β, IL-4, IL-8, 숙신산, 구연산 등이 포함되었다. XGBoost 분류 모델은 52개의 임상 생체지표를 변수로 사용했을 때 평균 테스트 정확도 0.754 및 평균 F1 점수를 기록했으며, 특성 중요도 분석 결과 타액 내 글루탐산과 IL-6가 각각 0.081과 0.080으로 모든 변수 중 가장 높은 점수를 받았다. 14개의 핵심 변수를 선별하고 파라미터를 최적화한 후 모델 성능은 평균 정확도 0.758, F1 점수 0.798로 향상되었으며, 특성 중요도 분석을 통해 이들 핵심 임상 생체지표 기반 모델이 우수한 증상 예측 능력을 지님을 재확인하였다. 결론 본 연구는 황련해독환이 ‘실열화독’ 증후 개선과 임상 생체지표 간 상관관계를 체계적으로 밝히고, 핵심 임상 생체지표 기반 XGBoost 분류 모델을 성공적으로 구축하여 ‘실열화독’ 증후 관련 증상인 구강궤양과 인후종통의 효과적인 예측을 실현하였으며, 한의학 증후의 객관적 인식에 새로운 방향을 제시한다.

황련해독환; ‘실열화독’ 증후; 임상 생체지표; 머신러닝; 상관관계 분석