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병원에 접목되는 인공지능(AI) 다양화…모델개발부터 임상 적용까지
  • 기사등록 2019-11-20 12:00:02
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병원들이 인공지능(AI)을 이용한 다양한 모델을 개발하고, 각 업체 등과 협약을 통해 시스템 구축 및 실용화 등을 추진하고 있다.  

일부 인공지능(AI)이 접목, 활용되는 모델들이 관심을 모으는 가운데 향후 발전방향에 기대감이 더 높아지고 있다.   

이에 현재 진행중인 인공지능(AI)의 현재 상황들을 소개한다.  


◆인공지능 활용 유전자가위 활성 예측모델 개발

유전자가위의 효율을 정확히 예측할 수 있는 인공지능 활용한 유전자가위 활성 예측 모델(DeepSpCas9)도 개발됐다. 

연세대학교 김형범 교수팀은 기존 예측 프로그램의 한계를 극복하기 위해 인공지능 딥러닝을 활용한 대량의 유전자가위 데이터를 수집, 분석했다. 

분석 결과, 유전자가위를 제작·검증 없이 간단한 방법으로 예측이 가능해졌으며, 염기편집이나 에피지놈 편집 등 유전자가위를 이용한 다양한 기술들에도 활용이 가능해졌다.

김형범 교수는 “유전자가위의 효율을 정확히 예측하고 높은 수준의 분석이 가능해진 만큼, 유전자 치료 및 신약개발 등 보건산업 분야를 넘어 다양한 분야에 널리 활용될 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구는 보건의료 R&D 사업(세계선도 의생명과학자 육성)을 통해 수행됐으며, 국제 학술지인 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 11월 6일자로 게재됐다.

한편 유전자가위는 유전자 특정 부위를 절단해 원하는 형태로 편집하는 기술로 유전자 편집 및 교정 분야의 기술이 급속도로 발전하고 있다.

유전자가위는 절단이 잘 일어나는 최적의 DNA 부위를 얼마나 잘 찾느냐에 따라 효율이 크게 달라진다. 기존에는 효율이 높은 부위를 찾기 위해 수많은 유전자가위를 일일이 제작하는 등 시간과 비용이 많이 들었다.


◆고려대학교 안암병원, AI 활용한 연구 박차

고려대학교 안암병원은 약 60명의 고려대학교 의료연구진을 중심으로 인공지능 활용 연구에 박차를 가하고 있으며, 그 내실을 다지기 위한 연구자 교육을 진행하는 등 다양한 노력을 하고 있는 것으로 나타났다.

최근 안암병원은 AI센터 4차 특강을 마치고 12명의 우수 수강자에게 수료증도 수여했다. 

또 고려대학교 안암병원은 고려대학교 의료원과 함께 에이브릴 항생제 추천 어드바이저(Aibril Antibiotics Advisor, 이하 3A)를 개발하고, 국가전략프로젝트 정밀의료사업단을 통해 암 진단 및 치료법, 정밀의료병원정보시스템도 개발했다.

고려대학교 안암병원 AI센터 손장욱 센터장은 “고대안암병원과 AI플랫폼 기업들의 공동연구 활성화를 기대한다”며, “안암병원이 앞으로도 한국을 대표하는 의료인공지능센터로서 국내외 의학발전을 이끌어 갈 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.


◆한림대의료원, 위내시경 영상 자동판독 AI 모델 개발 업무 협약

한림대학교의료원 의료인공지능센터, 한림대학교 뉴프론티어리서치연구소(NFRT, New Frontier Research Team), 한림대학교 산학협력단, 두다지(주)는 지난 10월 22일 한림대학교에서 ‘인공지능 기반 위내시경 영상 자동판독 시스템’ 개발과 실용화를 위한 4자 업무협약을 체결했다.

이번 협약에 따라 각 기관은 상부위장관 내시경 영상을 이용해 ▲조기위암 ▲진행성 위암 ▲암 전 단계병변(저도이형성 및 고도이형성) ▲양성병변 등 광범위한 병변을 자동으로 예측하고 분류하는 인공지능 기반 자동판독 시스템을 구축하고 실용화 하는데 협력한다.

연구진은 인공지능 모델이 다양한 단계의 위 신생물을 구별하도록 연구모델을 설계했고, 위 내시경 영상을 인공지능 모델에 기계 학습시켰다. 

그 결과 인공지능 모델이 5가지 병변을 판독하는데 정확도가 84.6%로 나타났다. 인공지능 모델의 성능을 평가하는데 사용하는 ‘곡선하면적(AUC, Area Under the Curve)’ 점수에서 위암의 경우 ‘위암’의 경우 0.877, ‘위 신생물’의 경우 0.927로 나타났다. 이는 연구에 참여한 내시경 의사 중 일부와 유의한 차이가 없는 결과이며, 이 인공지능 모델이 실제 임상에 적용 가능하다는 것을 의미한다.

한림대의료원 의료인공지능센터 조범주 센터장은 “현재 개발 중인 인공지능 모델이 실용화 된다면 기존 내시경 판독보다 객관적이고 일관적인 판독 결과를 빠르게 획득할 수 있다”며, “이 인공지능 모델이 빠른 시일 안에 내시경 전문의의 임상결정에 도움을 줄 수 있기를 소망한다”고 말했다.

한림대 뉴프론티어리서치연구소 이재준(춘천성심병원장) 소장은 “이번 인공지능 모델을 계기로 조기 위암 예측 및 진단 정확도가 높아질 것으로 기대한다”며, “이번 업무협약은 의료와 인공지능 기술이 만나 삶의 질을 개선할 수 있는 실질적인 실용화 모델을 개발하다는 점에서 의미가 크다”고 설명했다. 

한편 한림대학교 뉴프론티어리서치연구소는 과학기술정보통신부의 젊은 의과학자 중점 육성 연구사업인 ‘임상의과학자 연구역량강화 사업’에 선정돼 4년간 3D 프린팅 기술, 빅데이터 분석 등 신 의료기술을 활용한 연구를 추진하고 있다. 


◆인공지능(AI) 음성인식 전자의무기록 시대 열리다

서울성모병원 스마트병원(스마트병원장 이지열 교수)과 은평성모병원 음성인식 전자의무기록 연구소(소장 김병국 교수)가 국내 최초로 음성인식 인공지능을 기반으로 전자의무기록(EMR: Electronic Medical Record)과 의료영상저장전송시스템(PACS: Picture Archiving Communication System)에 완벽하게 연동하는 음성인식 전자의무기록 시스템(Voice EMR)을 공개했다. 

이번에 공개된 Voice EMR은 서울성모병원, 은평성모병원과 인공지능 스타트 업인 (주)퍼즐에이아이가 지난 2년간 공동 개발해 이루어진 결과로 음성 인식율이나 사용자 편의성 면에서 세계 수준에 도달했다.

시연된 Voice EMR은 현존 최고 수준의 인식률을 보이는 인공지능 음성인식기 모델을 탑재했고, 음성인식기의 성능을 높이기 위한 음성전처리 엔진을 보유하고 있어 다양한 의료 환경에서도 음성인식이 가능하다. 

외래 및 입원 등 모든 환자의 수술기록, 시술기록, 판독기록 뿐 아니라 다양한 서식을 포함한 모든 전자의무기록과 호환 및 연동이 가능하며, 음성 인식률은 한글 · 영문 혼합 시에도 95% 이상으로 세계 최고 수준이다.

특히 영상의학과, 병리과, 정형외과, 소화기내과에서 사용하는 의료 용어와 한국어, 영어를 동시에 인식할 수 있는 특화 엔진을 탑재해 병동, 외래, 수술실, 처치실, 검사실 등에서 의료진의 음성을 정확하고 편리하게 전자기록에 입력해 참석한 의료진들의 찬사를 받았다.  

이번 의료음성인식 인공지능 개발에 참여한 (주)퍼즐에이아이의 카이스트 출신 전하린 연구소장은 “서울성모병원과 은평성모병원의 축적된 빅데이터와 독자 개발한 첨단 엔진을 기반으로 세계적 수준의 인식율과 사용자 편의성을 갖춘 의료 음성 인식기를 만들 수 있었다”고 말했다.

퍼즐에이아이와 공동 개발에 참여한 은평성모병원 음성인식 전자의무기록 연구소 김병국 소장은 “독자 개발한 음성 보안 기술을 통해 의료음성인식의 보안과 함께 의료정보 투명성까지 확보했다”며, 우수성을 높이 평가했다. 

이번 연구를 주도한 이지열 스마트병원장은 “Voice EMR의 개발로 의료진의 기록 업무 시간이 획기적으로 줄어들고 기록 정확도가 높아져 의료진이 본연의 업무에 충실하면서도 각종 입력 실수로 인한 안전사고를 예방할 수 있게 됐다”며, “향후 연구도 가톨릭영성을 기초로 인간을 대체하는 인공지능이 아니라 인간을 도와주는 인공지능 개발에 집중할 것이다”고 밝혔다.  

한편 은평성모병원(병원장 권순용)은 세계 최초로 음성으로 간호기록을 작성하는 인공지능 기반 간호전자의무기록(Voice Electronic Nursing Record) 시스템도 구축했다. 

그간 간호기록은 간호사가 환자 간호 후 스테이션에서 일괄 입력해왔다. 이 과정에서 기록 입력을 위한 시간이 늘어나 간호사들의 업무가 과중되는 일이 비일비재하고 기록 입력이 누락되거나 지연되는 경우가 발생하기도 한다. 

하지만 Voice ENR은 간호사들이 병실에서 간호나 처치를 하면서 실시간으로 음성으로 기록을 할 수 있게 함으로써 간호사들이 기록 업무에 쏟는 시간을 줄이는 대신 환자 간호와 소통에 집중할 수 있도록 했다.  

권순용 병원장은 “인간을 대체하는 인공지능 기술보다는 환자를 중심에 두고 의료진을 도와주는 따뜻한 인공지능 기술이 도입돼 매우 기쁘다”며, “의료데이터에 인공지능을 결합하는 집중적인 연구개발로 의료진이 환자에게 더욱 집중하고, 환자가 만족하는 환경을 지속적으로 육성 개발하겠다”고 밝혔다.


◆비앤빛 강남밝은세상안과, ‘AI 시력교정예측 시스템’ 국내 최초 개발

비앤빛 강남밝은세상안과는 국내 안과 최초로 ‘인공지능(AI) 시력교정예측 시스템’을 개발도입했다고 밝혔다. 

이 시스템은 수술 전 60가지 검사를 진행해 인공지능 기술로 개인별 정교한 데이터를 만든 후, 빅데이터와 비교 분석을 통해 가장 적합하고 안전한 수술법을 추천한다. 

98%의 정확도로 수술 가능여부 진단이 가능하며, 라식, 라섹, 스마일라식 등 모든 수술이 가능한 눈의 경우 각 수술별 교정 시력까지 예측해 환자들에게 최적화된 수술법을 제안한다.

비앤빛 강남밝은세상안과 류익희 대표원장은 “머신러닝 기반의 AI 시력교정예측 시스템은 여러 종류의 검사 결과값을 종합 분석하여 환자에게 가장 적합한 수술 방법을 정확하게 제시할 수 있다”며, “객관적인 빅데이터를 기준으로 탄생한 비앤빛 A.I 시력교정예측 시스템은 진정한 의미의 개인 맞춤형 수술을 실현하는 데 도움을 주는 의학 보조도구로서 쓰일 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

[메디컬월드뉴스 김영신 기자]


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