수면 단계를 비접촉방식으로 측정하는 기술이라는 점에서 의의 커
가정환경, 다인종 검증 연구는 물론 수면무호흡증 검증 등 다양한 연구로 확장할 예정
[바이오타임즈] 슬립테크 스타트업 에이슬립은 분당서울대병원 김정훈·윤인영 교수 연구팀과 공동으로 ‘스마트폰으로 녹음한 숨소리를 기반으로 의학적인 수준의 수면 단계를 분석하는 AI(인공지능) 모델을 세계 최초로 개발했다"고 20일 밝혔다.
이번 연구를 통해 개발한 AI 모델을 통해 스마트 기기와 앱 서비스 등이 출시될 것으로 보인다.
에이슬립은 수면다원검사를 수행하는 과정에서 스마트폰과 수면다원검사실 장비로 사람이 자는 동안 내는 숨소리를 녹음해 AI 모델이 수면 단계를 분석할 수 있는지 분석했다.
이번 연구는 2019년부터 2020년까지 분당서울대병원 수면센터에서 검사받은 환자를 대상으로 실시됐다. 이 기간 환자가 받은 수면다원검사에서 녹음된 1,154건의 수면 중 숨소리 데이터와 스마트폰으로 녹음된 수면 중 숨소리 데이터 327건이 연구에 활용됐다.
논문 저자인 에이슬립 홍준기 CTO는 이번 연구에 사용된 데이터에 대해 “수면다원검사 결과와 함께 측정된 숨소리 데이터로는 현재까지 국내외에 공개된 것 중 최대 규모”라며 “스마트폰으로 측정한 숨소리를 통해 수면다원검사의 분석정확도와 비슷한 의학적 수준으로 수면 단계를 분석하는 AI 모델을 개발한 것은 세계 최초”라고 밝혔다.
숨소리를 기반으로 수면 단계를 측정한 기존 연구들은 약 25cm 정도로 가까운 거리에서 녹음하거나 목에 마이크를 부착하는 접촉 방식으로 숨소리 데이터를 수집해 왔다. 이외에도 기존 연구에서는 전문가용 고품질 마이크를 활용해야만 수면 단계를 분석할 수 있는 수준의 숨소리를 얻을 수 있었다. 반면 이번 논문에서는 멀리서 스마트폰으로 측정한 작은 숨소리까지도 분석할 수 있는 AI 기술을 연구했다.
수면 단계는 크게 깨어있는 상태와 얕은 수면, 깊은 수면, 렘(REM) 수면으로 구분된다. 렘수면은 꿈을 꾸는 수면으로 알려져 있으며 대표적인 특징은 안구가 빠르게 움직이는 것이다. 잠든 상태지만 렘수면 단계에서의 신체 반응은 각성 상태와 비슷하다. 반면 ’깊은 수면‘ 단계에서는 몸과 뇌가 모두 잠들어 호흡과 심박수가 줄어든다.
이번 연구에 참여한 분당서울대병원 김정훈 교수는 “이번 연구는 편안하게 가정에서 수면을 취하는 동안에 본인의 수면 단계를 비접촉방식으로 측정하는 기술이라는 점에서 의의가 크다"며 “향후에는 가정환경에서 손쉽게 수면 단계를 측정할 수 있는 기술과 낮 시간 활동 및 수면 위생 습관을 연계시킴으로써 수면의 질을 향상하는데 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
윤인영 교수 역시 “이번 연구는 일상생활에서 몸에 기기를 착용하지 않는 비접촉방식인 스마트폰을 통해 녹음된 숨소리 분석만으로 수면 단계 측정이 가능해질 수 있는 AI 모델 개발의 첫걸음”이라며 “스마트폰을 통해 얻은 숨소리 데이터 분석으로 수면의 4단계를 측정하는 데 우수한 성능을 보였다”고 덧붙였다.
연구팀은 특히 이번에 개발된 AI 모델을 통해 스마트 워치 등 몸에 착용하는 웨어러블 기기보다도 정확하게 수면 단계를 측정했다고 밝혔다. 수면 단계 변화에 반응하는 정도를 측정하는 평균 민감도에서 웨어러블 기기 중 가장 높은 결과는 0.63인 반면 이번에 개발된 AI 모델은 이를 넘어서는 0.66으로 나타났다.
에이슬립 이동헌 대표는 “세계적으로 가정환경 수면 검사가 주목받는 가운데, 이번 분당서울대학교병원과의 공동연구를 통해 스마트폰만으로 수면 검사를 받을 수 있는 공간적 확장성과 측정을 위해 기기를 착용하지 않아도 되는 편의성, AI를 도입하여 높은 정확성을 달성하게 됐다"며 “향후 병원을 넘어 가정환경, 다인종 검증 연구는 물론 수면무호흡증 검증 등 다양한 연구로 확장할 예정”이라고 밝혔다.
이번 연구 결과는 국제저명학술지인 '네이처 앤 사이언스 오브 슬립’(Nature and Science of Sleep) 최신 호에 게재됐다.
[바이오타임즈=최진주 기자] news@biotimes.co.kr
