[GTC 2022] 메디컬 AI, 건강 수명 연장하는 AI 기술 개발 앞장서

일상 생활에서 활용할 수 있는 생체신호 기반 AI 의료 기술 개발
ECG(심전도) 신호를 분석하는 AI 기술을 통해 질병 진단 및 예방
심부전, 심실세농, 빈혈 등의 질병을 검진할 수 있는 AI 기술 개발
라이프스타일 디바이스의 ECG를 12리드 신호로 생성하는 AI 개발
바디프랜드와 미래의 홈 헬스케어의 허브가 될 안마의자 개발 중

 

AI(Medical AI)은 생체신호 특히 ECG(심전도, Electrocardiogram)을 분석하는 AI 기반 헬스케어 소프트웨어 개발에 주력하고 있다.(사진=메디컬 AI)

일상 생활에서 쉽게 활용할 수 있는 생체신호 기반 AI 기술을 통해 많은 사람들의 건강을 지키고 더 안전한 의료 환경을 만드는 기업이 눈길을 끌고 있다.

 

'메디컬 AI(Medical AI)'는 23일 엔비디아가 주최한 GTC 2022 행사에서 생체신호인 심전도(ECG, Electrocardiogram)를 분석하는 AI 기반 헬스케어 소프트웨어 개발에 주력하고 있다고 밝혔다. 메디컬 AI는 심장전문의, 중환자 및 응급 전문의, AI 연구원, 개발자 및 기타 의료진으로 구성된 국내 의료 AI 기업이다.

 

코로나19는 전 세계적으로 원격진료를 촉진시켰다. 비대면 진료가 많아졌고 의사 한 명이 여러 환자를 모니터링해야 하는 경우도 늘었다. 원격의료에서는 환자의 상태를 평가하고 결과를 원격 진료소로 보내는 기능이 중요하다. 메디컬 AI의 핵심 홈 헬스케어 기술이기도 하다.

 

그렇다면 어떤 정보를 환자로부터 측정하고 전송할 수 있을까? 대표적으로 환자 상태를 평가할 수 있는 정보는 생체 신호다. 예를 들어 체온, 산소 포화도, 혈압, 뇌파(EEG, electroencephalogram) 또는 심전도가 있다. 의료진은 이 정보를 바탕으로 환자를 평가하고 진단 및 치료를 한다. 

 

가장 중요한 생체신호는 심전도다. 이 생체신호는 심장의 전기 신호를 기록한다. 심전도에는 심장 전해질의 불균형과 기분 장애에 대한 정보가 들어 있다. 심장 문제를 빠르게 검출하고 심장 상태를 모니터링 하는데 사용하는 무통증 검사라고 불리는 이유다.

 

심전도는 2개 이상의 전극을 피부에 접촉시켜 간단히 측정할 수 있기 때문에 일상 생활에서 쉽게 측정할 수 있다. 스마트워치와 같은 다양한 디바이스에서 심장 박동수 측정 등에 사용되는 생체 신호가 바로 심전도다.

 

심전도는 150년 전에 개발된 검사 기술로 주로 부정맥이나 심근 경색 진단에 사용됐다. 하지만 과거 분석 방법은 특정 부분의 파형 폭이나 높이를 분석하기 때문에 인체의 특성을 반영한 판독에는 한계가 있다고 평가됐다. 정확도가 낮고 응용 범위도 좁았다.

 

그러나 3년 전 메이요 클리닉(Mayo Clinic)에서 심전도 기반으로 심부전 진단을 성공하면서 이 업체와 메디컬AI 등이 이런 진단 방식을 발전 시키기 위한 AI를 개발하고 검증했다. 이에 따라 다양한 연구가 쏟아지면서 이전에는 생각하지 못했던 다양한 질병에 심전도를 활용하거나 새로운 AI 기술을 심전도 연구에 활용하게 됐다.

 

메디컬 AI는 전에는 ECG로 검출할 수 없었던 심부전, 심실세농, 빈혈 등 다양한 질병을 검진할 수 있는 기술을 개발했다.(사진=메디컬 AI)

메디컬 AI는 전에는 심전도로 검출할 수 없었던 심부전, 심실세농, 빈혈 등 다양한 질병을 검진할 수 있는 기술을 개발했다. 또한 치명적인 부정맥과 심장마비 같은 주요 질병 발생을 예측하는 AI도 개발했다. 또한 좌심실 비대증을 검출하는 AI를 개발해 성능을 4명의 심장 전문의와 비교했다. 결과는 심장 전문의와 그밖의 머신러닝 기법보다 AI가 뛰어났다.

 

메디컬 AI는 빈혈 진단에서도 진전을 이뤘다.  빈혈은 증상이 뚜렷하지 않고 건강 검진만으로는 진단이 어렵다. 표준적인 진단 방법은 혈액 검사이지만 침습적이고 비용이 많이 들며 인프라가 필요하다. 이 때문에 저개발 국가나 집에서는 빈혈을 발견하기 어렵다.

 

메디컬 AI는 심전도만을 활용해 빈혈을 발견하는 AI를 개발했고 AI 적용으로 빈혈 검진이 가능함을 확인했다. 또한 심전도로 발작성 심실상빈맥 같은 빈혈을 예측하는 AI를 개발했고 심장마비를 예측하는 AI도 개발했다.

 

이 회사는 의료 분야에 기술이 사용되는 만큼 AI 윤리도 고려했다. 최근 딥러닝은 블랙박스라는 큰 숙제를 안고 있다. AI가 내놓은 결과를 설명하지 못하는 구간을 말하는데 신뢰 확보을 위해선 설명이 가능해야 한다. 

 

메디컬 AI는 이 문제를 해결하기 위해 심전도와 관련해 '설명가능한 AI'를 세계 최초로 개발 했다. 또한 의료팀과 AI팀의 협업을 통해 실제 의료 분야에서 적용할 수 있는 기술을 상용화 했다. 이 회사는 지난 3년 동안 생체신호 AI 분야에서 약 30건의 SCI 논문을 발표했다. 이는 세계 1~2위에 해당하는 성과다.

 

AI 기반 SaMD(Software-as-Medical Device)의 신뢰성 문제가 관심을 끌고 있는데 따라 메디컬 AI는 AI 검증을 위한 전향적 연구를 대규모로 시작했다. 9개월에 걸쳐 19개의 3차 병원을 방문하는 흉통 환자들을 대상으로 AI와 전문가의 심근 경색 진단의 정확성을 비교해 정확하고 안전하게 AI를 검증하고 현실에 도입할 계획이다.

 

이 AI 기술에 기반한 심전도 판독 전문 서비스 센터 운영을 통해 많은 생명을 구하고 있다.  최근에 심전도 판독 센터가 임신 35주인 여성에게 'WPW 증후군'이라는 치명적인 심장 질환이 있다는 것을 마취 전에 파악해 생명을 구한 사례가 있었다. 심전도 판독이 없었다면 이 임산부는 수술 도중 사망할 가능성이 높았다. 심전도 판독 센터를 중심으로 코로나19 환자도 모니터링 한다. 코로나 환자의 심장 상태를 10일 동안 모니터하고 비정상적 신호를 찾으면 응급센터로 보낸다.

 

메디컬 AI는 스마트 워치, 12 리드 ECG 디바이스등 일상 생활에 쓰이는 디바이스를 활용한 홈 헬스케어 기술을 개발하고 있다. 그러나 이런 라이프 스타일 디바이스에는 한계가 있다. 병원에서는 12리드 심전도 신호를 획득하고 다양한 방향에서 심장을 평가한다. 하지만 일상생활용 디바이스는 6리드 또는 1리드 심전도만 측정하기 때문에 정보의 절반 또는 12분의 1만 사용할 수 있어 정확도가 떨어지고 응용 범위가 매우 좁다. 

 

메디컬 AI는 6리드 또는 단일 리드 심전도에서 12리드 신호를 생성하는 AI 기술을 개발했다. 이 기술을 사용하면 일상용 디바이스의 심전도 측정치를 활용해 다양한 단계를 진단하고 예측할 수 있다. 이 기술은 심근경색 환자 에 대한 일상용 디바이스의 심전도 측정치로 심근경색을 발견한 연구 사례를 통해 효과가 입증됐다.

 

메디컬 AI와 바디프랜드는 ECG 등 다양한 생체신호를 측정하고 치료하는 안마의자를 개발 중이다.(사진=메디컬 AI)

메디컬 AI는 바디프랜드와 협업을 통해 심전도를 활용하는 안마 의자인 ‘팬텀 메디컬 하트(Phantom Medical Heart)'를 개발했다. 이 안마의자의 흥미로운 점은 사용자가 신체를 접촉한 채로 30분 이상 사지를 포함해서 몸이 고정된 상태인 데 따라 생체 신호를 수집하고 스피커 등을 통한 물리적 자극을 활용해 치료를 제공하는 기기 역할도 한다는 점이다.

 

손과 발의 전극을 통해 6리드 ECG 신호를 얻고 AI를 통해 12리드 ECG를 생성해 사용자 상태를 평가할 수 있다. 중요한 점은 사용자가 별다른 노력 없이 매일 편안하게 건강을 측정하고 검사할 수 있다는 것이다.

 

메디컬 AI는 스마트워치에서 12리드 심전도를 생성하고 이를 기반으로 질병 진단을 제공하는 기술도 개발했다. 이 연구에서는 환자 780명의 애플 워치와 갤럭시 워치로 심전도를 측정한 후 12리드 ECG를 생성하고 AI로 분석해 스마트워치의 측정치만으로 95%의 확률로 심부전을 진단할 수 있었다.

 

메디컬 AI는 다양한 의료 및 라이프스타일 생체 신호 디바이스를 인간과 AI가 협업하는 'AiTiA ECG 판독 센터'에 연결했다. 이 플랫폼을 기반으로 많은 사람이 더 건강해질 수 있을 것으로 기대된다.

 

메디컬 AI의 CTO 권준명 박사는 “메디컬 AI의 목표는 일상 생활에서 쉽게 획득할 수 있는 생체 신호 기반 AI 기술을 통해 10억명에게 10년 이상 보다 건강한 삶을 제공하는 것이다”라고 말했다.

 

AI타임스 박찬 위원 cpark@aitimes.com

 

Copyright © '인공지능 전문미디어' AI타임스 (http://www.aitimes.com/)
무단전재 및 재배포 금지

 

[GTC 2022] 메디컬 AI, 건강 수명 연장하는 AI 기술 개발 앞장서 - AI타임스