조기 진단이 핵심인 파킨슨병, 인공지능을 활용하다
조기 진단이 핵심인 파킨슨병, 인공지능을 활용하다
  • 나지영 기자
  • 승인 2020.08.13 17:55
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

인공지능 활용해 파킨슨병 진단부터 진행 정도 파악 가능
IBM, 웨어러블 기구로 연속 신호 측정해 실험군과 대조군 비교
파킨슨병 조기 진단을 위해 국내외 연구 진행 중

[바이오타임즈] 파킨슨병 진단에 인공지능(AI) 기술을 적용한 연구가 의료계의 주목을 받고 있다. 이 연구에 적용된 인공지능 기술은 환자의 움직임을 분석해 병의 진행 정도를 파악하는 데 도움을 준다. 또한, 파킨슨병뿐만 아니라 운동장애를 동반하는 알츠하이머병, 당뇨병, 근위축성 측경화증(ALS) 등에도 활용이 가능할 것으로 보인다.

출처: 게티이미지뱅크
출처: 게티이미지뱅크

IBM, 파킨슨병 진단하는 인공지능 기술 공개

파킨슨병은 중뇌의 도파민 신경 세포가 파괴되면서 발생하는 대표적인 퇴행성 뇌 질환이다. 알츠하이머병과는 달리 인체의 움직임과 관련된 뉴런이 손상되기 때문에 근육이 떨리거나 움직임이 느려지고, 경직, 자세 불안 등의 운동장애가 생길 수 있다. 병이 많이 진행된 환자일수록 몸을 자신의 의지대로 움직일 수 없어 심하면 일상생활을 할 수 없게 된다.

파킨슨병은 아직 명확한 생물학적 분석이 이뤄지지 않아 환자의 증상만으로는 병의 진행 정도를 파악하기 어렵다. 또한, 환자마다 증상이나 약물 치료의 효과도 제각각이다. 따라서 임상의들은 적절한 치료법이 있어도 섣불리 실행하지 못한다.

최근 IBM과 마이클 제이 폭스 재단이 파킨슨병의 진행 정도를 파악하는 인공지능 기술을 개발 중이라고 밝혀 화제다. IBM은 환자 개인마다 환자의 병세가 얼마나 진행됐는지 파악할 수 있는 맞춤형 학습 모델을 설계하고 있다. 또한, 어느 정도 범주를 두기 위해 파킨슨병의 진행 단계를 정의하는 연구도 하고 있다. 이를 위해 정상인에서부터 초기 파킨슨병 환자와 일상생활이 불가능한 중증 파킨슨병 환자의 행동 데이터를 기반으로 데이터셋을 확보하는 작업에 착수했다.

 

인공지능 어떻게 활용?

인공지능 모델이 어떻게 만들어지고 활용되고 있는지는 다음과 같다. 먼저 웨어러블 기기로 정상인의 행동을 측정해 연속 신호를 공통적인 “실라블(Syllable)” 단위로 변환한다. 변환한 실라블 통계적 분포를 여러 실험군과 대조하는데, 파킨슨병 환자의 경우 기호 순서가 체계적이지 않은 것으로 나타난다.

인공지능 모델은 산만해지는 움직임 사이의 전환을 포착해 파킨슨병 환자의 보행 장애와 심각성을 추정할 수 있다. 실험에는 파킨슨병 환자와 건강한 일반인, 일상활동을 하는 파킨슨병 환자에게서 수집한 데이터를 사용했다.

이러한 진단법을 비감독(Unsupervised) 방식이라고 하는데, 기존의 방식에 비해 매우 효율적인 것으로 나타났다. 비감독 방식으로 안정적인 추정치를 생성하기 위해서는 평균 10분 미만의 활동 데이터가 필요하다. 그에 비해 기존의 운동 장애 협회(MDS)의 진단 방식은 일반적으로 1년에 몇 번만 측정하고 시간이 오래 걸리며, 환자 개개인의 보고에 의존하기 때문에 연구 데이터가 주관적인 편이다. 연구팀은 이 모델의 상용화가 이뤄진다면 인간의 신경학적 상태를 상시 파악하고 분석해 진단을 내릴 수 있게 될 것으로 기대하고 있다.

출처: 게티이미지뱅크
출처: 게티이미지뱅크

파킨슨병 질병 예측이 중요한 이유는…

보다 정확하고 빠른 파킨슨병 진단법이 필요한 이유는 적절한 치료 시기를 놓치지 않기 위해서다. 파킨슨병은 병이 진행될수록 환자는 물론 보호자의 부담이 알츠하이머병 이상으로 커진다. 또한, 파킨슨병보다 예후가 좋지 않은 비 전형 파킨슨병이나 약물(소화제, 항정신병약) 등으로 인한 파킨슨병 등은 따로 적절한 치료법을 마련해야 한다. 이러한 이유로 국내외에서는 파킨슨병 진행 정도를 예측하는 다양한 연구가 진행 중이다.

미국의 미카엘 제이 폭스 재단은 파킨슨병 환자를 파악하기 위해 언어 이해 변화를 분석한 인공지능 실험 연구와 파킨슨병 환자의 언어 변동을 장기적으로 감지하는 머신러닝 알고리즘을 개발할 계획이다. IBM 역시 2018년 인공지능을 활용한 신경 퇴행 장애 추적 및 진단이 가능한 손톱 센서를 개발한 바 있다.

국내에서도 사람의 표정 변화를 감지하는 센서를 개발 중이다. 또한, 피검사나 MRI 검사로 질환을 확인하는 바이오마커 연구와 인공지능을 활용한 환자의 행동 장애와 자세 불안정 등을 수치화하는 위험예측모델을 개발 중이다. 이처럼 의학계는 공학자들과 협업해 융합 연구에 힘쓰고 있다.

파킨슨병 치료의 핵심은 조기 진단을 통한 적절한 치료다. 하지만 아직 연구가 많이 부족한 데다 사람들의 인식도 저조해 정확한 진단이 어려운 상황이다. 이에 정부는 최근 화두인 인공지능 기술을 도입해 의료계 다방면에서 적용할 수 있도록 지원을 아끼지 않아야 할 것이다.

[바이오타임즈=나지영 전문기자] jyna19@biotimes.co.kr


관련기사

댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.