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인공지능으로 치매 조기 진단 시대 연다
인공지능으로 치매 조기 진단 시대 연다
  • 김수진 기자
  • 승인 2021.07.23 15:05
  • 댓글 0
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뇌 MRI에 인공지능 적용해 치매 조기 진단 가능성 제시
뇌 위축 정도 정량화 및 알츠하이머병 위험도 점수로 제시
게티이미지뱅크
ⓒ게티이미지뱅크

[바이오타임즈] 지난 6월 미국 식품의약국(FDA)이 알츠하이머병 치료제를 승인하면서 치매에 대한 관심이 다시 한번 높아졌다. FDA가 알츠하이머 관련 신약을 승인한 건 2003년 이후 무려 18년 만의 일이다.

전 세계의 알츠하이머 환자는 약 5,000만 명으로 알려졌다. 특히 미국 내 환자 수가 빠른 속도로 늘고 있다. 미국 알츠하이머 협회는 2020년 통계자료에서 미국 노인 인구 3명 중 1명이 알츠하이머병이나 관련 질환으로 사망에 이르고 있으며, 사회적 비용이 1,000조에 이른다고 발표했다. 또한 미국 내 환자 수가 2050년에는 지금의 2배가 넘는 1,300만 명에 육박하게 된다,

우리나라 치매 환자 증가율도 연평균 16%에 달할 정도로 가파르며, 치매 유병률 역시 높아 65세 이상 노인의 10명 중 1명이 앓고 있다.

치매의 주요 원인으로 꼽히는 알츠하이머는 베타-아밀로이드(Aβ) 반점(plaque)과 타우(Tau) 신경 섬유 엉킴이 특징적으로 나타난다. 발병 원인은 뇌 속 아밀로이드, 콜린성 뉴런, 수상돌기 뉴런, 미토콘드리아, 대사이상, 그 외에 산화 스트레스와 신경염증이 서로 영향을 주고받으며 연결되어 있을 것으로 생각된다. 이런 다양한 장애 요인으로 인하여 근본적인 치료제 개발이 어려운 실정이다.

치매는 초기에 발견하면 증상을 완화 및 경과를 둔화시킬 수 있기 때문에 조기 발견이 중요하다. 더욱이 국가 치매 관리비용도 2019년 연간 16.5조 원에서 2040년 약 63.1조 원까지 증가할 것으로 추정되는 만큼, 대응책 마련이 시급하다.

그러나 치매는 조기 진단이 매우 어려운 질환이다. 우리 뇌는 인지기능의 문제가 발생하기 전부터 신경퇴화로 인한 뇌 위축이 발생하기 시작하는데, 이를 미리 발견하지 못해 진단의 ‘골든타임’을 놓치는 경우가 많다.

신경퇴화로 인한 뇌 위축은 뇌 MRI 검사를 통하여 어느 정도 그 위축의 정도를 파악할 수 있다. 이처럼 뇌 MRI를 통한 치매 조기 진단의 가능성이 확인된 가운데, 의료 인공지능 기업 뷰노가 뇌 MRI를 기반으로 의료진의 치매 진단을 돕는 뷰노메드 딥브레인과 뷰노메드 딥브레인 AD의 상용화에 성공하면서 AI로 치매 조기 진단 시대를 열었다.

 

VUNO Med®-DeepBrain®(사진=뷰노)
VUNO Med®-DeepBrain®(사진=뷰노)

◇닥터앤서 인공지능 의료기기, 주요 뇌 영역의 위축정도 정보 제공

뷰노는 지난 2019년 6월 뷰노메드 딥브레인®의 식품의약품안전처 인허가를 획득해 상용화에 성공했다. 해당 솔루션은 서울아산병원과 함께 한국형 인공지능 ‘닥터앤서’ 사업의 일환으로 개발됐는데, 이는 해당 사업에서 최초로 식약처 인증을 획득한 사례이기도 하다.

이 솔루션은 뇌 MRI를 기반으로 뇌 영역을 100여 개 이상으로 분할(Parcellation)하고 주요 뇌 영역의 위축 정도 정보를 제공한다. 의료진에게 뇌의 영역별 위축 정도의 정상군 대비 비교수치와 이를 기반으로 계산한 뇌 나이, 그리고 뇌 건강순위를 알려주기 때문에 치매 등 퇴행성 뇌질환 진단에 활용될 수 있다.

뷰노는 서울아산병원과 공동으로 미국신경영상의학회지(AJNR)에 작년 12월 게재한 연구에서 자사의 인공지능 알고리즘의 치매 질환 예측 정확도를 확인했다. 연구 결과, 뷰노의 알고리즘은 영역분할(Segmentation) 및 분류(Classification) 2단계의 딥러닝 기술이 적용돼 환자의 뇌 MRI에서 알츠하이머병 및 경도인지장애를 높은 정확도로 예측했다. 해당 알고리즘은 AUC(곡선하면적) 0.840-0.982로 알츠하이머병을 예측했고, AUC 0.668-0.870로 경도성인지 장애를 예측해 우수한 성능을 보였다.

서울아산병원 영상의학과 김상준 교수는 “기억 장애 등 인지기능 장애를 호소하는 환자에서 본격적인 치매 증상이 나타나기 전 뇌의 영역별 위축 정도 등 환자의 상태를 정확하게 파악함으로써 치매 질환을 조기 진단하는 데 도움을 줄 수 있다”며 “인공지능 기술이 임상 환경에서 의료진에게 치매 진단을 위한 다양한 보조적 정보를 제공해 궁극적으로 국가 치매관리에도 기여할 것으로 기대된다”라고 말했다.
 

VUNO Med®-DeepBrain AD™(사진=뷰노)
VUNO Med®-DeepBrain AD™(사진=뷰노)

◇뷰노메드 딥브레인 AD™, 알츠하이머병 위험도 점수로 제시

전체 치매의 약 75%를 차지하는 알츠하이머병 진단을 위해서는 일반적으로 뇌의 기능적인 변화를 확인하는 PET(양전자 방출 단층촬영) 검사가 시행된다. 하지만 해당 검사는 비용이 많이 들고, 시행하는 병원이 많지 않아 환자의 접근성이 낮아 한계가 지적돼 왔다.

뷰노는 상대적으로 비용이 낮고 접근성이 높은 뇌 MRI를 기반으로 일관성 있는 알츠하이머병 가능성을 제시하는 뷰노메드 딥브레인 AD™로 지난 2020년 12월에 허가를 획득했다.

이 솔루션은 알츠하이머병에서 특이적으로 나타나는 뇌의 구조적 변화 및 질감을 분석하는 인공지능 기반의 알고리즘으로 뇌 MRI를 분석해 알츠하이머병의 위험도를 점수로 제공한다. AUC 0.88 이상의 우수한 알츠하이머병 진단 정확도를 입증함으로써 알츠하이머병의 조기 진단을 위한 비용 효과적인 임상 도구로 활용될 수 있다.

정규환 뷰노 CTO는 “뷰노메드 딥브레인 AD™는 기존에는 불가능하다고 여겨졌던 뇌 MRI를 기반으로 한 알츠하이머병 위험도를 확인할 수 있기 때문에, 치매 진단 과정을 혁신적으로 개선할 수 있는 솔루션”이라며 “뷰노메드 딥브레인®, 뷰노메드 딥브레인 AD™와 같이 우수한 성능을 입증한 두 솔루션을 필두로 뷰노의 인공지능 기술력이 막대한 사회적 비용과 삶의 질 하락을 초래하는 치매 문제를 해결하는 데 보탬이 될 수 있도록 최선을 다할 것”이라고 말했다.

 

[바이오타임즈=김수진 기자] sjkimcap@biotimes.co.kr



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