△ 국내 연구진들이 신개념 의료 AI를 잇따라 개발했다.

국내에서 인공지능(AI)을 활용한 질병 예측·진단 기술이 잇따라 개발돼 의료기기 상용화 기대감을 높이고 있다

29일 의료계 등에 따르면 국내 연구진이 PET 영상만으로 림프종 아형 예측, 담낭절제삼각 식별, 뇌전증 환자별 치료 반응 예측 AI 솔루션을 개발하는데 성공했다.

아주대병원 방사선종양학과 허재성 교수팀과 핵의학과 박용진 교수팀은 최근 병원마다 다른 장비와 환경에서도 일관된 기준으로 림프종 아형을 분류하도록 PET 영상과 임상 정보를 함께 분석하는 인공지능 모델 'LymphoMAP'을 개발했다.

이번 연구에는 2000~2022년 국내 12개 의료기관에서 수집된 1424명의 림프종 환자 데이터가 활용됐다.

연구진은 PET 영상 이미지와 연령, LDH 수치, 혈액 검사 결과 등 주요 임상 정보를 함께 분석하고 PET/CT 장비 차이는 AI가 스스로 보정하며 학습하도록 설계해 진단 정확도를 높였다.

연구 결과 LymphoMAP은 호지킨·비호지킨 림프종을 연구 참여 병원과 다른 병원 데이터 모두에서 높은 정확도(AUC 0.89, 0.84)로 구분했으며 임상 정보를 함께 활용했을 때 성능이 뚜렷하게 향상(AUC 0.77 → 0.89)돼, 영상과 임상 정보를 함께 분석하는 다중 모달 접근법의 효과를 입증했다.

연구팀은 이 연구가 조직 검사 이전 단계에서 PET 영상과 임상 정보만으로 림프종 아형을 예측할 수 있는 가능성을 제시한 것으로 향후 병리 진단을 대체하기보다는 진단 지연이나 조직 확보가 어려운 상황에서 임상 의사결정을 보조하는 AI 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대했다.

한림대동탄성심병원 외과 유태석 교수팀은 최근 영상인식 AI를 활용해 담낭절제삼각을 실시간으로 식별하는 모델을 개발했다.

연구팀은 2018년~2021년 한림대의료원에서 복강경 및 로봇 담낭절제술을 받은 환자들로부터 추출한 총 3796장의 고품질 영상 데이터를 분석했다.

연구팀은 특히 육안으로 구별이 어려운 담낭절제삼각 부위를 명확히 시각화하는 '담관조영술' 이미지를 활용해 AI를 훈련시켰다.

개발된 AI 모델은 객체 인식 알고리즘을 기반으로 하며 수술 중 영상 속에서 담낭절제삼각의 패턴을 실시간으로 분석해 경계 부위를 생성한다.

성능 검증 결과 평균 정확도는 86%를 기록했으며 특히 AI가 찾아낸 담낭절제삼각이 실제 구조물과 일치할 확률인 '정밀도'는 91%, 실제 존재하는 담낭절제삼각 구조물을 빠트리지 않고 찾아낼 확률인 '재현율'은 81%로 나타나 수술 중 실시간 보조 도구로서의 신뢰성을 입증했다.

또 이러한 정확도는 환자의 해부학적 구조나 수술 조명의 변화와 같은 다양한 조건에서도 유지됐다.

담낭절제술은 비만 등 환자의 체형이나 담낭염의 심각도에 따라 해부학적 구조가 크게 변하며 수술 중 조명 수위나 연기 발생 등으로 시야가 제한될 때가 많다. 연구팀은 데이터를 정제하고 강화하는 기법을 통해 이러한 조건 변화 속에서도 AI가 안정적으로 담낭절제삼각을 포착할 수 있도록 설계했다.

연구팀은 이번에 개발한 AI 모델이 집도의에게 제2의 눈이 되어줌으로써 환자들이 정밀하고 안전한 담낭절제술을 받을 수 있는 환경을 조성할 것으로 내다봤다.

서울대병원 신경과 박경일·이상건 교수팀은 최근 융합의학과 김영곤 교수팀과 함께 2008~2017년 원내에서 진료받은 뇌전증 환자 2600여명의 임상 데이터를 토대로 항경련제 치료 반응을 예측하는 AI 모델을 개발했다.

연구팀은 뇌전증 환자의 약물 사용 패턴, 경련 형태와 치료 경과 등 3년 동안의 임상 데이터를 수집한 뒤 처방 빈도가 높은 주요 항경련제(레비티라세탐·옥스카르바제핀·발프로산·라모트리진)를 추렸다.

이후 연구팀은 총 84개의 임상 변수를 학습시킨 뒤 주요 항경련제의 치료 반응성을 예측하는 AI 모델을 설계해 분석했다. 치료 반응성은 사용 후 경련 빈도가 50% 이상 감소한 경우로 정의했다.

그 결과 주요 항경련제 단일요법 가운데서는 발프로산(0.686), 라모트리진(0.674), 옥스카르바제핀(0.633)에 대한 AI의 치료 반응 예측력(AUC)이 높은 편이었다. AUC 값은 1에 가까울수록 예측 정확도가 높다는 의미다.

임상 변수별로는 전신 경련을 동반한 환자는 발프로산에, 고령에 발병했거나 유병 기간이 짧은 환자는 라모트리진에 대해 치료 반응을 보일 가능성이 각각 높은 것으로 나왔다.

연구팀은 뇌전증 환자의 항경련제 선택은 그동안 전문의의 경험적 판단에 의존해왔으나 이번 연구로 치료 반응성을 예측할 수 있게 됐으며 AI 모델이 임상 판단을 보조하는 도구로 발전할 수 있도록 연구를 확대할 계획이다.

Tag

#의료#AI#개발