딥러닝 장착한 인공지능 기술, 치매 발생 예측한다 
딥러닝 장착한 인공지능 기술, 치매 발생 예측한다 
  • 원종혁 기자
  • 승인 2022.09.27 17:15
  • 댓글 0
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美마운트시나이병원, 인공지능 모델 개발 착수
미엘린 양 및 분포 변화 추적, 긍정적 평가 나와

인공지능(AI) 기술을 접목한 새로운 알츠하이머 치매 진단법이 전문가 논의 테이블에 오를 전망이다.

환자들의 뇌 부검 조직을 통해 인지장애 발생 환경을 학습시킨 '딥러닝(deep learning)' 인공지능 진단 전략을 평가한 결과, 비교적 예측 정확도가 높았다는 긍정적인 성과가 도출된 것이다.

최근 의료계에 따르면, 미국 뉴욕 소재 마운트 시나이병원(Mount Sinai Hospital) 연구팀은 인공지능 기술을 적극 활용한 진단툴 개발에 착수한 것으로 나타났다. 해당 연구의 주요 결과물은 국제학술지 'Acta Neuropathologica Communications' 저널 2022년 9월 21일자 온라인판에 공개되기도 했다(연구명: Interpretable deep learning of myelin histopathology in age-related cognitive impairment).

병원 연구팀은 "기존 검사법들에 비해 보다 객관적인 진단 프로세스를 활용할 수 있다"며 "의료진의 관리 감독을 최소한으로 줄일 수 있으며, 인지장애의 발생 여부를 정확하게 예측할 수 있도록 AI 프로그램을 학습시킬 수 있다"고 밝혔다.

통상 알츠하이머병 진단 분야에는 환자와 보호자들의 증상 문진을 비롯해 신체검사, 뇌에 베타 아밀로이드나 타우 단백의 축적 정도를 평가하는 PET 스캔검사, 뇌척수액(CSF) 검사 등이 이용되고 있다. 하지만 이들 검사법에는 비용적인 문제와 함께 정보의 분석기간, 정확도, 침습성 부분 등에 있어 여러 제한점이 지적됐던 상황이기도 하다.

이러한 가운데 연구팀은 편의성과 접근성, 객관적인 평가툴을 구축하는 데 주목했다. 특히 인공지능 프로그램을 개발하기 위해 뇌의 내측 및 측두엽, 전두엽 피질 부위의 뇌 신경세포와 해부학적 구성을 분석하는 것에 일차적인 목표를 잡은 것이다.

이에 따라 700명 이상의 노인 환자들로부터 수집한 뇌 부검 조직의 슬라이드를 만들어 인공지능 딥러닝 알고리듬에 학습을 시켰다. 여기서 딥러닝 기술은 컴퓨터가 스스로 외부 데이터를 조합하고 분석해 학습하는 신기술을 의미한다.

더불어 이렇게 제작된 인공지능 프로그램에는 뇌 신경 주변을 보호하는 층이자, 신경섬유의 축삭을 감싸는 피막인 미엘린(myelin)의 양적 변화를 파악하도록 교육을 진행했다.

연구팀은 "인공지능 모델은 이 같은 훈련을 통해 인지장애와 관련된 미엘린의 특이적인 특성들을 정확히 포착해냈다"며 "뇌 신경 보호층의 양이 감소하는 것 외에도 뇌조직 전반에 걸쳐 미엘린이 일정치 않은 패턴으로 흩어져 있는 분표 비율을 계산한다거나, 학습과 신경기능과 관련된 뇌 영역인 백질(white matter) 부위에서 미엘린이 감소하는 정도 등을 확인할 수 있었다"고 소개했다.

이어 "딥러닝 기술을 적용한 인공지능 프로그램은 인지장애 발생을 예측하는 정확도가 굉장히 높았다"며 "알츠하이머병 및 기타 퇴행성 신경계 질환의 진단을 개선하는 보조툴이 될 수도 있을 것"이라고 강조했다.

그럼에도, 여전히 딥러닝 인공지능 모델을 광범위하게 적용하는 데엔 추가적인 평가 절차가 뒷받침돼야 한다는 전제조건을 달았다.

연구팀은 "아직은 해당 인공지능 모델이 알츠하이머병 발생을 예측하는 프로세스를 완전히 이해하기 어려운 상황"이라며 "앞으로 연구에서는 정확도와 신뢰성을 높이기 위한 작업과, 인공지능 프로그램이 결론 도출에 사용한 알고리듬을 합리적으로 따져봐야 할 것"이라고 설명했다.

한편 이번 연구의 교신저자인 마운트 시나이병원(아이칸의과대학) Kurt Farrell 박사는 "인공지능 기술을 활용하면 인간의 뇌와 같은 복잡한 체계를 보다 더 잘 이해할 수 있다"며 "딥러닝 기술의 발전이 알츠하이머병 및 관련 인지장애에 대한 진단 및 치료 접근 방식을 더욱 안전하고 효과적인 방식으로 개선시킬 수 있도록 활발한 연구가 시행돼야 할 것"이라고 전했다.

<논문> McKenzie, A.T., Marx, G.A., Koenigsberg, D. et al. Interpretable deep learning of myelin histopathology in age-related cognitive impairment. acta neuropathol commun 10, 131 (2022). https://doi.org/10.1186/s40478-022-01425-5.


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