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Rti 중앙방송국Rti 중앙방송국타이완 연구팀, 인공지능+ 뇌 MRI 영상으로 심혈관질환 조기진단 기술 개발

  • 2022.08.04
포르모사 링크
국립양명교통대학교 뇌신경과학연구소 린칭보 교수. [사진= 국립양명교통대학교 제공 via CNA DB]

포르모사링크시간입니다.

최첨단 과학으로만 여겨졌던 인공지능, A.I.(Artificial Intelligence)는 패션·스포츠 등 다양한 영역에서 실생활에 녹아들고 있습니다. 특히 이미 의료분야 전반에 걸쳐 녹아든 의료 AI기술은 딥러닝과 이미지 처리를 활용한 의료진의 진단 보조 역할부터 빠르고 정확하게 신약 후보 물질을 선별할 수 있게 했고, 그리고 외과 수술 영역에까지 그 분야가 다양하게 확장되고 있습니다.

4차 산업혁명을 주도하는 기술 중 가장 핵심적인 기술로 꼽히고 있는 인공지능! 오늘 포르모사링크시간에서는 의료 분야에서 진화되고 있는 AI 기술의 현황 그리고 최근 타이완 국내 연구진이 개발에 성공한 발병 전  혹은 증상 발현이 극히 미미한 최초기에 심혈관질환을 조기에 진단 할 수 있는 이 심혈관질환 조기 진단 인공지능, AI 에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

65세 이상 노인의 10% 이상이 앓고 있는 퇴행성 뇌 질환인 치매(dementia). 고령화사회가 급속하게 진행됨에 따라서 치매 환자는 기하급수적으로 증가하고 있지만 정작 수많은 연구에도 불구하고 정확한 발병 기전과  발병 원인은 명확하게 밝혀진 건 없습니다. 이로 인해 '고령화의 그늘'로 불리는 치매는 아직 효능이 뛰어난 치료제가 개발되지 못한 상황입니다.

하지만 분명한 것은 암과 마찬가지로 치료 효과의 극대화를 위해서 치매 발병 전 조기 진단이 매우 중요하다는 사실입니다. 치매 현상의 전(前)단계인 초기 알츠하이머병을 조기에 예측할 수 있다면 그 피해를 크게 줄일 수 있다는 것이 의료계의 설명입니다. 알츠하이머 치매를 정복하기 위한 인류의 첫걸음이자 그 대안으로 급부상하고 있는 것이 바로 인공지능!  AI 입니다.

AI를 활용한 치매를 조기 진단하는 연구 분야에서 영국 임피어리얼 칼리지 런던(ICL) 종합 암 영상센터 연구팀이 최근 발표한 연구 결과는 영국의 의학 전문지 '커뮤니케이션스 - 의학'(Communications Medicine) 6월호에 실리며 학계에서 큰 주목을 받고 있습니다.

지금으로부터 두 달 전인 지난 6월 영국 임피어리얼 칼리지 런던 종합 암 영상센터의 에릭 아보아게 교수 연구팀은 MRI로 찍은 뇌 영상을 분석해, 뇌 MRI 영상으로 초기 치매를 10~12시간 안에 최대 98%의 정확도로 진단해 낼 수 있는 인공지능 알리고즘을 개발하는 데 성공했습니다.

통상 알츠하이머 치매를 확인하기 위해서는 치매 관련 뇌 신경세포의 비정상 단백질을 측정하는 양전자 방출 단층촬영(PET)이나 두통이나 요통 등 고통이 수반되는 요추천자(lumbar puncture) 같은 번거롭고 경비가 많이 드는 검사가 필요했습니다. 이 가운데 뇌척수액 검사인 요추천자란 척추에 주삿바늘을 찔러 뇌척수액 샘플을 뽑아내 그 속에 들어있는 치매 관련 독성 단백질을 확인할 수 있는 치매 진단법으로, 앞서 말했듯 두통과 요통을 호소하거나 요추전자에 의한 경막하혈종, 신경근 손상 등 부작용이 나타날 수 있습니다.

영국 연구팀이 개발에 성공한 이 인공지능 기반 알고리즘은 두통이나 요통 등 고통이 수반되는 요추천자와 달리 고통 없이 일반 MRI로 찍은 뇌 영상을 기반으로 뇌의 115개 부위의 크기, 모양, 구조에 따라 총 660 가지 특징과 변화를 비교 분석해 치매 여부를 진단할 수 있고, 또 이 인공지능 알고리즘은 경도인지장애 단계에 있는 초기 치매 노인을 최대 98% 정확도로 찾아냈습니다.

또 해당 연구에서 MRI 분석 대상에는 치매인지 아닌지를 아직 모르는 상태로 진단 검사를 받고 있었던 83명도 포함됐는데 이 인공지능은 이들 연구 참가자 마저도 98%의 정확도로 MRI로 찍은 영상을 기반으로 반복된 훈련과 검증을 거쳐 치매를 조기에 예측해내는데도 성공했고, 이밖에 이 새로운 인공지능 기술은 치매 초기인지 말기인지도 79%의 정확도로 구분해 냈습니다.

한편 최근 타이완 국내 연구진은 뇌의 노화 상태를 분석해 간편하게 심혈관질환을 미리 예측하는 인공지능, AI를 개발했습니다.

나이가 들면서 피부가 노화되는 것처럼 우리의 뇌도 나이가 들수록 노화현상이 나타납니다. 나이가 들면서 뇌의 두께가 얇아지기 때문인데요.

다시말해 최근 국립양명교통대학교 뇌신경과학연구소 린칭보(林慶波)교수팀은 뇌가 얼마나 노화했는지 뇌의 노화 상태를 분석함으로써 최대 10년 전에 심혈관질병 위험을 조기에 예측하고 사전에 경고할 수 있는 인공지능, AI 개발에 성공한 것입니다.

신경내과 전문의, 영상의학과 전문의 등 신경과학자와 영상의학 전문가들로 이뤄진 국립양명교통대학교 뇌신경과학연구소 린칭보 교수팀은 뇌 MRI 영상을 인공지능(AI) 기반의 기계학습알고리즘(machine learning algorithms)과 결합해 컴퓨터가 뇌의 백질(white matter) 용적에 따라 심혈관 나이를 산정하도록 훈련된 인공지능, AI로 연구 참가자 1천 2백명의 노인들을 대상으로 그들의 뇌 MRI 영상을 분석한 결과 실제 나이보다 노화한 뇌의 백질을 가진 노인들은 평균 10년 내 심혈관질환 발병 위험이 5% 증가할 수 있다는 점을 밝혀냈습니다. 이번 연구 결과는”Brain white matter hyperintensities-predicted age reflects neurovascular health in middle-to-old aged subjects”라는 제목으로 지난 5월 영국 노인의학회(British Geriatrics Society) 학술지 '나이와 노화'(Age and Ageing)에 실렸습니다.

뇌의 나이가 실제 나이보다 어리게 측정된 실험군(DA )은 앞으로 10년 안에 심혈관질환 발병 위험이 적은 것으로 나타났고, 실제 나이보다 노화한 뇌의 백질을 가진 실험군(AA)의 경우 린칭보 교수팀이 개발한 인공지능, AI가 뇌 MRI영상을 판독한 결과에서 평균 10년 내 심혈관질병으로 이어질 수 있는 것으로 나타났다. [사진 = 연구팀 논문 일부 캡처]

다시 말해 일반 뇌 MRI 영상을 국립양명교통대학교 뇌신경과학연구소 린칭보 교수팀이 개발한 인공지능, AI가 판독한 뒤 만약 건강한 뇌의 백질 즉 뇌의 나이가 실제 나이보다 어리거나 큰 차이가 없다면 앞으로 10년 안에 심혈관질환 발병 위험이 적다는 것을 의미하고, 반대로 린칭보 교수팀이 개발한 인공지능, AI가 뇌 MRI영상을 판독한 후 그 결과 만약 실제 나이보다 노화한 뇌의 백질을 가진 사람의 경우 평균 10년 내 심혈관질병으로 이어질 수 있다는 것을 미리 예측하고 사전에 예방할 수 있게 된 것입니다.

실제 나이와 뇌의 나이를 비교함으로써 노화 진전에 따라 발병 전에 심혈관 질병이 발병할 수 있는 위험을 미리 예측하고 인지하여 치료 계획까지 체계적으로 세울 수 있게 끔 한 국립양명교통대학교 뇌신경과학연구소 린칭보 교수팀이 개발한 심혈관질환 조기 진단 인공지능, AI가 모든 이에게 기분 좋은 선물이 되기를 희망하며, 오늘 엔딩곡으로 타이완 인기 래퍼 E-SO(瘦子)의 So Good To Me를 띄어드리며 마치겠습니다. 이상으로 포르모사링크시간의 손전홍입니다.

프로그램 진행자

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