윤순호 메디컬아이피 의료총책임자·서울대병원 영상의학과 교수

[라포르시안] 2차원의 흉부 단일 X-선 영상을 3차원으로 확장, 폐와 병변 수치 정보를 확인해 코로나19·폐결핵과 같은 폐질환의 정량적 분석과 폐 용적 측정까지도 가능한 인공지능(AI) X-ray 영상 정량화 기술 ‘티셉’(TiSepX).

메디컬아이피(대표이사 박상준)가 독자 기술과 알고리즘으로 구현한 티셉은 X-ray 영상에서 뼈·폐·병변 등을 자동 분할하고 면적과 비율 등 3차원 정보를 수치화함으로써 질병 정보를 제공하는 동시에 치료경과 모니터링 및 추적관찰이 가능한 혁신기술로 기대를 모으고 있다.

티셉 개발자인 윤순호 서울대병원 영상의학과 교수는 현재 메디컬아이피 CMO(Chief Medical Officer·의료총책임자)를 맡고 있다.

윤순호 CMO는 라포르시안과 가진 인터뷰에서 티셉의 X-ray 정량화 기술을 소개하면서 폐질환 등 병증 추이를 계층화해 사망 위험도를 예측하는 것은 물론 환자들의 의료접근성 확대와 의료비용 절감에도 도움이 될 것으로 내다봤다.

티셉의 X-ray 정량화 기술은 고도화된 의료영상 AI 분할(segmentation) 기술을 토대로 의료영상에서 각각의 장기·병변 영역을 분할한 학습 데이터를 기반으로 AI 딥러닝을 수행해 병변의 정확한 수치 정보를 산출해내는 AI 모듈이 핵심이다.

윤 CMO는 “2차원 X-ray 영상에서는 조직·장기들이 중첩돼 보인다. 기존 AI 기술은 X-ray 영상에서의 진단에 초점을 맞춘 반면 티셉은 중첩된 다양한 해부학적 구조물을 분리·분할한다”며 “즉 AI 딥러닝으로 3차원 CT 데이터를 학습해 2차원의 X-ray 영상에서 원하는 조직 및 장기 등 대상을 정확하게 분할해 특정된 X-ray 영상을 생성한다”고 설명했다. 

이 같은 X-ray 정량화 기술은 흉부 X-ray 이미지에서 3차원 정보를 담고 있는 폐·혈관·뼈·연부조직 등 각각의 분할된 영상을 생성해 기존에 여러 장기들이 중첩된 X-ray 영상에서 가능하지 않았던 3차원 용적이나 분포를 계산하고 그 정보를 제공한다.

윤 CMO는 특히 “가장 최근 업데이트된 티셉을 적용한 흉부 X-ray의 경우 CT를 촬영하거나 폐기능 검사를 시행해 전체 3차원 폐 용적을 측정한 것과 유사한 결과 값을 계산할 수 있다는 점을 입증해 곧 논문이 출판될 예정”이라고 전했다.

이 같은 언급은 흉부 X-ray 촬영이 CT 또는 폐기능 검사의 대체 가능성을 시사한다는 점에서 주목할 만하다. 하지만 윤순호 CMO는 “흉부 X-ray가 CT·폐기능 검사를 대체하려면 비슷한 진단결과를 보여야한다. 하지만 티셉의 경우 2차원에 투영된 3차원 정보를 담고 있기 때문에 기존 검사를 대체하기보다는 보강·보완하는 역할부터 수행할 수 있을 것”이라고 말했다.

그는 “기존 흉부 X-ray로 폐렴·폐결핵 및 폐 용적을 정량화하는 것은 불가능했다. 사람의 눈으로는 중첩된 영상에서 2차원 영역을 계산하는 것이 쉽지 않고 판독자가 시간을 들여 주관적으로 해석해야하기 때문에 통상적인 판독업무에서 제공될 수 없을뿐더러 판독자에 따라 많은 차이를 보였다”며 “이 때문에 검사 방법이 복잡하고 고가의 검사비용이 드는 흉부 CT나 폐기능 검사를 이용해 그 수치를 정량화했었다”고 환기했다.

그러면서 “티셉은 절차가 복잡하고 고비용 검사 대신 흉부 X-ray 촬영으로 간단하게 정량화된 수치를 객관적으로 확인할 수 있다”며 “따라서 어떤 환자에게 고가 검사를 시행할 지 스크리닝을 통해 선별하거나 비용 경제적으로 지속적인 추적검사가 가능한 잠재적 임상 유용성이 크다”고 강조했다.

윤 CMO가 언급한 임상 유용성은 폐섬유화 환자 사례에서 그 가능성을 짐작할 수 있다. 폐섬유화 환자가 치료경과에 대한 모니터링 목적으로 폐 용적 측정을 위해 매번 상급종합병원 외래를 찾아 흉부 CT나 폐기능 검사를 받기란 결코 녹록치 않다. 방사선 노출 우려나 복잡한 검사절차와 비용부담은 둘째 치고 상급종합병원 여건상 검사 자체가 많이 밀려 있기 때문이다.

반면 흉부 X-ray는 외래 방문 시 기본검사처럼 시행되는 만큼 티셉을 이용해 폐섬유화 환자의 3차원 폐 용적을 계산해 정보를 제공한다면 ▲방사선 노출 우려 ▲고비용 ▲검사 복잡성 등으로 자주 시행하는데 어려움이 있는 CT·폐기능 검사와 달리 지속적인 추적관찰이 가능하다는 분석이다.

“1·2차 의료기관서 활용도 높아…의료자원 효율적 분배 도움”

윤순호 CMO는 티셉의 임상적 활용가치 확대에도 주목했다. 대표적인 적응증 가운데 하나가 골다공증이다. 골다공증 진단은 DEXA 방식의 X-ray 검사인 골밀도 측정기를 통해 이뤄지는데, 환자 입장에서는 골밀도 측정을 위해 추가적인 X-ray 검사비용을 지불해야한다.

그는 “의료적 관점에서 골다공증은 약은 있지만 진단이 제대로 되지 못하고 있는 실정"이라며 "티셉을 통해 뼈의 밝기 값을 측정해 기존 검사와 비교해 80~90%의 정확한 진단 정보를 제공한다면 골밀도 측정검사가 필요한 환자만을 선별해 시간과 비용을 절감하는 한편 환자들의 골다공증 진단기회 또한 확대될 것”이라고 내다봤다.

윤순호 CMO가 지난 9월 16일 메디컬아이피 '2022 기술세미나'에서 티셉의 임상적 가치에 대해 설명하고 있다.

기존의 복잡한 절차와 고비용 검사를 줄이거나 꼭 검사가 필요한 환자만 선별해 추가검사를 시행할 수 있는 가이드 제공의 가능성을 입증하고 있는 티셉은 1·2차 의료기관 대부분이 X-ray 장비를 사용하고 있는 만큼 규모가 작은 병의원에서도 환자의 폐질환을 사전에 스크리닝 하거나 또는 국가검진 시 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이는 한정된 의료자원의 효율적 활용과 건강보험 재정 건전성에도 도움이 될 수 있다는 점에서 유의미하다.

윤순호 CMO는 “티셉의 개발 목적 중 하나가 의료자원의 효율적 분배와 활용에 도움이 돼야한다는 점이었다"며 "X-ray 영상에서 중첩된 조직과 장기를 분할하고 수치 정보까지 제공하는 티셉은 의료영상을 판독할 수 있는 판독의사를 비롯한 인적 자원과 시설이 잘 갖춰져 있는 상급종합병원보다는 1·2차 의료기관 및 보건소와 의료 환경이 상대적으로 열악한 국가에서 활용도가 더욱 클 것”이라고 말했다.

덧붙여 “흉부 X-ray 영상에서 빠르고 정확하게 폐렴·폐결핵 등 병변을 정량화할 수 있다면 치료경과를 효율적으로 판단할 수 있다. 이는 환자가 치료경과에 대한 설명을 듣고자 먼 곳에 있는 의사를 만나기 위해 많은 시간을 기다리는 수고를 덜 수 있다는 것을 의미한다”며 “티셉은 궁극적으로 환자의 치료반응 여부를 판단하는 객관적 지표로도 활용 가능할 것으로 기대된다”고 부연했다.

윤 CMO는 “티셉은 단순히 특정 질환을 타깃팅하지 않더라도 1·2차 병원 및 보건소 등 X-ray 장비가 설치된 여러 의료기관에서 어렵지 않게 촬영할 수 있는 X-ray 영상으로 폐 기능과 용적을 측정할 수 있어 국민 편익까지 증대할 수 있는 솔루션”이라고 강조했다.

티셉은 또한 국가암검진 효율성을 높이는데 도움이 될 수 있다. 예를 들어 국가폐암검진은 폐암 발견을 목적으로 시행되는데, 폐암의 경우 기본적으로 흡연량이 많으면 걸릴 확률이 높지만 ‘폐기종’이 있는 사람은 그보다 훨씬 더 확진 가능성이 높다. 문제는 폐기종 유무를 확인하려면 CT 촬영을 해야 되지만 일단 폐암 검진을 통해 CT 검사를 시행하기 전에는 그 정보를 알 수 없다는 점이다.

따라서 티셉을 이용해 흉부 X-ray 영상에서 폐기종 여부를 확인할 수 있다면 고위험군 환자를 선제적으로 선별해 더 적극적인 폐암검진을 유도함으로써 암검진 효율성을 높일 수 있다.

“메디컬아이피, 티셉 기술 고도화·후향적 연구 진행”

메디컬아이피는 티셉을 활용한 코로나19 폐렴 정량화 등 다수의 후향적 연구를 진행 중이며, 내년 중순 가시적인 연구 성과가 나올 것으로 전망된다.

윤순호 CMO는 “개인적으로 관심 있는 분야가 폐결핵이나 비결핵항상균(NTM) 폐질환이다. 특히 다제내성 결핵은 치료기간이 길고 약제 부작용도 심한데, 문제는 치료효과를 모니터링 할 수 있는 툴이 기존 객담검사나 환자의 주관적인 증상 호전 등에 국한돼있을 뿐 아니라 흉부 X-ray 영상으로 모니터링 하는 것 또한 권고되지 않는다”고 설명했다.

이어 “상급종합병원 호흡기내과와 진행한 연구 결과 티셉을 이용해 비결핵항산균 병변을 정량화했을 때 환자의 치료반응이나 생존을 예측할 수 있다는 점을 확인했다”며 “티셉은 후향적 연구를 통해 기존에 제공하지 않았던 다제내성 결핵이나 비결핵항상균 폐질환 환자의 치료반응을 모니터링 할 수 있는 새로운 가능성을 높여가고 있다”고 강조했다.

의학분야 국제학술지 'PLOS ONE'에 게재된 코로나19 확진자 X-ray 영상 및 티셉을 활용한 폐렴 분석 이미지

메디컬아이피는 현재 연구용으로 출시된 티셉에 대한 식품의약품안전처 품목허가를 진행 중인 것으로 전해졌다.

윤순호 CMO는 “티셉은 식약처 품목허가를 받고 공식 출시가 되면 연구 목적부터 임상활용까지 다양하게 적용할 수 있을 것이라 판단한다. 그럼에도 내 스스로가 개발자이자 첫 번째 유저로서 지속적인 기술 고도화가 필요하다고 생각한다”며 “앞서 3년 가까이 진행된 티셉 개발과정은 끊임없이 도전하고 부족한 점을 발견해 보완해가는 여정이었다”고 설명했다.

그러면서 “티셉은 향후 충분한 임상 근거를 쌓아 의료 현장에서 X-ray 영상으로 각종 적응증에 대한 고위험군 환자를 선별·관리하는 한편 치료경과를 모니터링 하는 혁신기술이 될 수 있게끔 지속적인 기술 고도화와 후향적 연구를 진행할 예정”이라고 덧붙였다. 

정희석 기자  leehan28@rapportian.com

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