인공지능으로 영상진단 어려운 미세 기관지 찾아낸다
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인공지능으로 영상진단 어려운 미세 기관지 찾아낸다
  • 오민호 기자
  • 승인 2018.12.05 22:04
  • 댓글 0
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2분 만에 90% 분석…천식, COPD 등 중증 폐질환 조기 진단 가능
서울아산병원 김남국·서준범 교수팀, ‘의료 영상 분석(MIA)’ 논문 게재

컴퓨터단층촬영(CT)으로도 찾기 어려운 폐 속 미세한 기관지를 인공지능 기술로 빠르고 정확하게 알아낼 수 있는 기술이 국내 의료진들에 의해 개발됐다. 향후 천식 또는 만성폐쇄성폐질환(COPD) 등 중증 폐질환 조기 진단이 가능할 전망이다.

서울아산병원 융합의학과 김남국·영상의학과 서준범 교수팀은 자체적으로 개발한 인공지능 기술로 흉부 CT 영상을 분석한 결과, 체내 기관지를 평균 2분 만에 약 90%의 정확도로 분석했다고 최근 밝혔다.
천식, COPD, 간질성 폐질환 등 중증 폐질환을 정확하게 진단하기 위해서는 미세한 기관지까지 분석해야 한다. 특히 기관지의 벽 두께를 파악하는 것이 중요하다. 공기 중 균이나 알레르기를 일으키는 물질들과 싸우게 되면 벽 두께가 두꺼워지기 때문이다.하지만 기관지는 나뭇가지처럼 두께가 약 1mm 미만인 기관지로까지 계속 갈라져 의료영상에서 보이지 않는 경우가 많다. 호흡이나 심장의 움직임에 따라 영향을 쉽게 받아 정확하게 그 두께를 파악하는 것도 쉽지 않다. 실제 사람이 일일이 파악하더라도 시간이 매우 오래 걸리는 한계를 가지고 있다.

이러한 어려움을 김남국·서준범 교수팀은 아주 미세한 기관지의 구조뿐만 아니라 두께까지 빠르고 정확하게 분석해내는 인공지능 기술을 직접 개발해, 그동안 흉부 CT 검사로는 조기에 발견하기 쉽지 않았던 중증 폐질환을 빠르게 진단할 수 있게 된 것.

연구팀은 2.5D 합성곱신경망(CNN, Convolutional Neural Network)을 적용한 인공지능 기술을 자체적으로 개발해 59명의 폐 질환 환자의 흉부 CT 검사 영상 자료를 학습시켰다.

2.5D 합성곱신경망은 특정 물체의 가로, 세로, 높이 사진 여러 장을 종합해 3D 이미지를 만들어 학습하는 딥러닝(deep-learning) 기반 기술이다. 3D 이미지를 학습하기 때문에 다각도에서 정확하게 분석할 수 있다.

검사 영상 학습 후 연구팀은 폐 질환 환자 10명의 흉부 CT 검사 영상을 활용해 인공지능 기술의 유효성을 검증했으며, 최종적으로 폐 질환자 8명의 흉부 CT 검사 영상으로 인공지능 기술의 정확도와 분석 속도를 시험했다.

그 결과 사람이 직접 하는 것 대비 90% 정도의 정확도로 기관지 벽 두께를 파악해냈으며, 시간도 약 2분밖에 걸리지 않았다.

김남국 서울아산병원 융합의학과 교수는 “여러 상황적 제약으로 의료진이 의료영상에서 100% 정확하게 모든 기관지를 찾을 수가 없기 때문에, 사람 대비 90%의 정확도로 기관지를 2분 만에 찾아낸다는 것은 매우 정확하다고 볼 수 있다”며 “인공지능 기술로 흉부 CT 검사 영상을 분석해 미세한 기관지까지 찾아낸 후 영상의학 전문가가 추가적으로 분석하면 중증 폐 질환을 더욱 빠르게 진단하고 치료할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편 이번 연구 결과는 의료영상 분석 분야에서 전 세계적으로 가장 권위있는 저널인 ‘의료 영상 분석(Medical Image Analysis, IF=5.356)’에 최근 게재됐다.


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