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암 진단 정밀도 끌어올리는 ‘AI’ 시대

김준수 / 기사승인 : 2018-11-06 13:15:47
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국내외 주요 사망 원인 ‘암’ 조기 발견 위해 진단 의료기기 진보 중 암은 국내외 주요 사망원인 중 하나이다.

세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구기관(IARC)에서는 올해 암으로 인한 전 세계 사망자가 960만명에 이를 것으로 전망하며, 21세기에 접어들면 암이 기대수명을 늘리는데 가장 큰 걸림돌이 될 것이라고 경고한 바 있다.

국내에서도 암은 2000년부터 현재까지 사망원인 1위 자리를 고수하고 있다.

암은 다양한 원인에 의해 발병해 조기에 진단해 치료하는 것이 매우 중요하다. 세계보건기구(WHO)에서도 암 발생 인구 중 1/3은 1차 예방이 가능하고, 1/3은 조기 진단시 완치까지 가능하며, 1/3은 적절한 치료를 통한 완화가 가능할 수 있다고 발표한 바 있다.

이에, 조기 암 진단을 위해 관련 의료기기도 계속해서 진보하고 있다. 최근에는 4차 산업혁명의 핵심기술 중 하나인 인공지능(AI)을 적용한 병리 진단 소프트웨어까지 속속 등장하고 있어 더욱 빠르고 정확하게 다양한 암을 판별해 낼 수 있을 것으로 기대된다.

위암은 암 발생 빈도도 사망률도 높은 암이다. 물론, 조기에 발견하면 완치까지 이어질 수 있지만, 늘어난 환자 수만큼 진단해야 할 표본 건수도 급격하게 증가해 임상병리사가 부족한 환경 속에서 단시간에 확실하게 암을 진단할 수 있는 솔루션이 필요한 상황이다.

올림푸스는 위암 진단 정밀도를 향상시키고자 2017년부터는 일본국립병원기구인 구레 의료센터 주고쿠 암센터(이하 구레 의료센터)의 임상연구부 병리진단과와 공동으로 ‘위 생검 검체를 이용한 AI 병리진단 지원 소프트웨어’를 연구해 왔다.




연구를 위해 올림푸스는 우선 구레 의료센터가 보유한 368건의 검체 이미지를 토대로 딥러닝 기술을 독자적으로 개발했다. 컴퓨터가 미리 입력된 정보를 바탕으로 스스로 정보를 찾아 학습해 위암을 판별하도록 함이다.

그 결과 최종 실험에서 소프트웨어는 목표로 했던 진단 정밀도에 근접하게 양성(선암)은 100%의 확률로, 음성(비선암)은 50.7% 확률로 판별해내는 성과를 거뒀다.

올림푸스의 AI 병리 진단 소프트웨어가 상용화될 경우, 위암의 양성 진단을 놓치는 것을 방지하면서 음성 진단 시의 이미지도 미리 스크리닝해 향후 진단의 정밀도를 향상시키는데 도움이 될 것으로 보인다고 회사 측은 설명했다.

폐암은 국내 사망률 1위를 차지하고 있는 암. 1차적으로 흉부 엑스선 검사를 통해 판별하지만 크기가 작거나 영상에 같이 찍힌 심장, 늑골, 폐 혈관 등 다른 장기에 결절이 가려지면 확인이 어려워 조기에 폐암을 진단할 수 있는 확률이 떨어졌다.

그러나, 최근 등장한 국내 스타트업 기업 루닛의 인공지능(AI) 기반 딥 러닝 기술이 적용된 ‘루닛 인사이트(Lunit INSIGHT)’로 인해 흉부 엑스선 영상을 통한 폐암 진단율이 한층 높아질 것으로 전망된다.

‘루닛 인사이트’는 흉부 엑스선 영상에서 폐암 결절로 의심되는 이상 부위를 검출해 의사의 판독을 보조하는 의료영상 검출 소프트웨어로 식품의약품안전처의 허가를 받았다.

‘루닛 인사이트’는 임상에서 의료진이 ‘루닛 인사이트’를 활용해 폐 결절을 진단한 결과 최대 97%의 정확도를 달성했으며, 갈비뼈나 심장 등 다른 장기에 가려 놓치기 쉬운 결절도 찾아낸 것으로 나타났다.

또한, 지난해 4월 서울대병원에서 실시한 연구에서는 ‘루닛 인사이트’의 도움을 받은 흉부 영상의학과 전문의를 포함한 18명의 의사의 폐 결절 진단 판독 정확도가 모두 향상됐으며, 일반 내과의 판독 정확도도 20% 향상된 것으로 확인됐다. 루닛 인사이트는 11월부터 서울대병원 등에서 실시되는 건강검진에도 활용될 예정이다.

유방암은 조기에 발견할 시 95% 이상이 완치가 가능한 비교적 착한 암으로 알려져 있다. 하지만, 유방암이 다른 곳으로 전이될 경우에는 예후가 매우 좋지 않다. 실제로 유방암 환자 사망 원인의 90%는 전이성 유방암으로 확인된다.

이에, 인공지능(AI) 기술을 선제적으로 도입해온 구글은 최근 샌디에고 해군의료센터 AI 연구팀과 새로운 유방암 진단 AI 시스템을 개발했다고 밝혔다.

LYNA로 불리는 이 시스템은 림프절 생검 이미지를 자율적으로 평가해, 유방암의 림프절 전이를 감지하고 판별한다. 이미지 인식 딥러닝 프로그램을 바탕으로 입력된 생검 이미지에서 픽셀 수준의 아주 작은 암까지 찾아내는 특징이 있다.

LYNA 시스템은 연구 결과, 전이성 유방암 영상진단 정확도 측정에서 99.3%의 정확도를 보였다. 또한, 기포, 출혈, 염색과다 등 진단 슬라이드 자체의 결함에 영향을 받지 않고 전이성 유방암을 검출해내며, 슬라이드 당 판독 소요 시간은 1분가량으로 병리 진단사의 판독 소요 시간의 절반 정도밖에 되지 않는다.

2009년 미국에서 발표된 연구에 따르면 유방암 환자 4명 가운데 1명은 부족한 검사 및 진단 등 관리 단계에서의 실수를 경험한 것으로 나타났으며, 지난해 연구에서는 베테랑 병리의 조차도 제한된 시간의 한계 속에서 미세한 암 전이의 62%를 놓치고 있다는 결과가 발표된 바 있어, LYNA 시스템이 의료진의 전이성 유방암 진단 효율성 향상과 오류 감소에 도움을 줄 수 있을 것으로 보인다.

 

메디컬투데이 김준수 (junsoo@mdtoday.co.kr)

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