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부산대학교 연구팀이 특정 질병과 연관성이 높은 유전자를 발굴하는 데 있어 한 단계 더 나아간 AI 시스템을 개발했다. 이를 바탕으로 환자별 맞춤 치료를 제공하는 ‘정밀 의료 시대’가 더욱 앞당겨질 것이라는 기대가 커지고 있다.

질병 치료 보조하는 AI 시스템

인공지능(AI)의 적용이 확산되면서, 의료 분야에서도 다양한 방법으로 AI가 활용되고 있다. 특히 최근에는 특정 질환과 연관성이 높은 유전자를 발굴하는 작업에서도 AI가 두각을 나타내고 있다. 이 분야에서의 AI는 기존까지 특정 유전자가 질병과 연관성이 있는지를 예측해내는 정도였다. 

부산대학교 연구팀은 최근 여기서 한 발 더 나아간 AI 시스템을 선보였다. 유전자와 질병의 연관성 예측과 함께, 해당 유전자가 질병 치료를 위한 표적이 될 수 있는지, 혹은 생체 지표로서 기능할 수 있는지까지 예측할 수 있는 방식이다.

부산대학교 정보컴퓨터공학부 송길태 교수는 부산대학교병원 순환기내과 이혜원 교수와의 공동연구를 통해 이와 같은 시스템을 개발했다. 특정 유전자가 질병의 발생 여부나 진행 정도를 평가할 수 있는지, 혹은 특정 유전자를 조작하거나 수정함으로써 해당 질병을 치료할 수 있는지를 AI가 판단할 수 있는 방식이다. 이는 질병의 조기 진단 및 예후를 예측할 때 중요한 정보가 된다.

유전자 간 복합적 상호작용 분석

질병은 보통 개인이 가지고 있는 유전적 요소들이 복합적으로 작용함으로써 발생한다. 하나의 질병은 여러 유전자들이 상호작용한 결과이기 때문에, 단순히 ‘질병과 유전자의 연관성’만 예측하는 것으로는 부족하다. 상호작용한 유전자들 가운데는 해당 질병과 보다 연관성이 높은, 혹은 보다 직접적으로 연관돼 있는 유전자가 있을 것이기 때문이다.

이에 연구팀은 유전자 간 상호작용을 통합적으로 반영하는 접근법을 채택했다. 상호작용 과정을 세밀하게 분석함으로써, 어떤 유전자가 질병의 바이오마커(생체 지표)가 될 수 있는지, 어떤 유전자가 치료 표적이 될 수 있는지를 예측할 수 있을 거라는 관점이었다.

연구팀은 ‘하이퍼그래프(Hypergraph)’와 ‘어텐션(Attention)’ 알고리즘을 사용했다. 질병에 관여하는 다양한 생물학적 요소들 사이에 어떤 상호작용이 일어나는지를 모델링하고, 이를 연산해 시각화함으로써 예측 결과에 대한 설명도 제공한다.

질병 원인 제거하는 정밀 의료 가능성

연구팀은 생물학 전문가들에 의해 큐레이션된 오픈소스 데이터베이스(DB)를 활용해, 개발한 AI 시스템을 검증하고자 했다. DB에서 유전자, 질병, 인간 표현형 온톨로지 등에 관련된 데이터를 확보해 시스템 검증을 진행했다.

송길태 교수는 “이번에 개발한 AI 시스템을 활용하면, 단시간 내 특정 질병을 치료하기 위한 유전자 후보군을 발굴할 수 있다”라며 “이를 기반으로 질병을 유발하는 유전자에 직접 작용해, 질병의 근본적인 원인을 제거하는 정밀 의료에 한 걸음 더 다가갈 수 있을 것”이라고  설명했다.

연구팀은 이 시스템에 대한 국내 특허 출원을 완료했다. 한편, 부산대학교 산학협력단의 지원을 받아 미국에서의 특허 출원도 진행 중이다. 이번 연구 성과는 영국 옥스퍼드 대학에서 발간하는 국제 학술지 「생명정보학 브리핑(Briefings in Bioinformatics)」에 지난 1월 22일 게재됐다.

인공지능 기술을 활용해 신장이식 수술의 성공률 및 환자 안전성을 향상시키는 방법이 발표됐다.

최근 개발된 인공지능 기반 ‘신장 피질 부피 측정 모델’이 신장 기증 후 기능 손실을 간편하면서 정확하게 예측할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 

기존에는 신장 평가를 위해 혈액 검사, 소변 검사, 영상 검사 등이 필요했으며, 경우에 따라 신장 조직 생검을 진행하는 경우도 있었다. 검사 시간 및 검사 결과 종합분석 등에 많은 시간이 필요했으며, 생검까지 진행할 경우 환자 부담이 가중되는 문제가 있었다. AI 모델을 활용한 신장 평가는 이러한 과정을 혁신적으로 개선할 것으로 기대된다.

신장 기능의 핵심, ‘신장 피질’ 부피

서울대병원 이식혈관외과 민상일 교수는 중앙대병원 조은아 교수, 세브란스병원 이주한 교수, 온코소프트 김진성 대표와 함께 연구팀을 꾸려 연구를 진행했다. 2010년부터 2020년까지 각 기관에서 신장 기증 수술을 받은 1,074명의 데이터를 확보하고, 이를 바탕으로 AI 기반 CT 이미지를 활용해 신장 피질 부피를 측정했다. 그 결과를 이식 수술 후 신장 기능 저하 추세와 비교해 둘 사이의 연관성을 분석했다.

신장 피질은 신장 기능을 담당하는 중요한 부분이다. 혈액 여과 및 노폐물 제거를 담당하는 첫 단계인 ‘사구체’가 피질에 위치하기 때문이며, 여러 호르몬을 생성하고 전해질 균형, 수분 균형 등 생리적 과정을 조절하는 역할을 하기 때문이다. 즉, 신장 피질 부피를 정확하게 측정할수록 신장 기능 예측의 정확도 역시 높아진다.

AI를 활용한 정확도 높은 부피 측정

기존에는 CT나 MRI 촬영 후 신장 구조를 시각화한 다음, 이를 통해 피질 부위를 수작업으로 측정하는 방식을 주로 사용했다. 이는 시간 소요는 물론 측정자의 경험에 따라 결과가 달라질 수 있었다. 기술이 발달하면서 자동화 소프트웨어를 사용하려는 시도가 없었던 것은 아니지만, 정확성이나 효율성 면에서 한계가 있었다.

연구팀이 활용한 AI 모델은 기증 전 CT 이미지를 분석하여 신장의 피질 부피를 자동으로 측정하는 방식이다. 가장 먼저 정확성이 중요한 만큼, 연구팀은 AI로 측정한 신장 피질의 부피와 수작업으로 직접 측정한 부피를 비교함으로써 정확성을 검증했다. 

그 결과 AI 모델로 측정한 부피가 유사 계수 1중 0.97을 기록해 수작업으로 직접 측정한 것과 거의 흡사하다는 점을 확인했다. 또한, AI 예측 경계와 실제 측정된 경계 간의 최대 오차는 0.76mm로, 매우 정확도가 높다는 결론을 얻었다.

60세 이상 기증자, 수술 후 기능 저하 경향 커

다음으로 연구팀은 AI 모델을 사용해 측정한 신장 피질 부피와 기증 후 신장 기능 사이의 연관성을 분석했다. 신장 기능 평가의 핵심 지표인 ‘추정 사구체 여과율(eGFR)’의 변화를 통해, 기증 후 시간 경과에 따라 신장 기능이 얼마나 감소하는지를 확인했다.

분석 결과, 60세를 기점으로 그보다 고령의 기증자일수록 eGFR이 더 크게 감소하는 경향을 보였다. 다만, 수술 전 신장 피질 부피가 큰 기증자의 경우, 기증 후 기능 저하가 덜 발생하는 경향을 보였다. 

연구팀은 이를 바탕으로 AI를 활용해 신장 피질 부피를 높은 정확도로 측정하고, 이를 기증 후 신장 기능 저하를 예측하기 위한 중요 지표로 활용할 수 있다고 강조했다. 또한, 이 모델을 활용한다면 신장이식 수술의 성공률은 물론, 기증자 안전성을 향상시키는데 크게 기여할 것으로 보았다.

이번 연구는 국제외과학저널(International Journal of Surgery, IF=12.5) 온라인판에 게재됐다.

의료 인공지능 기업 ‘뷰노(Vuno)’가 15일(월) 중앙대학교병원과 양해각서(Memorandum of Understanding, 이하 MOU)를 체결했다. 이번 MOU는 ‘미래형 의료 서비스’에 대한 공동연구 및 학술 연구사업에 대한 협력을 골자로 하고 있다. 이를 통해 뷰노는 중앙대학교병원과 협력하여 의료 임상 현장에서 인공지능 기술을 적용하여 연 1건 이상 공동 연구 성과를 발표한다는 계획이다.

뷰노의 인공지능 솔루션 현황

뷰노는 2014년 설립한 이래 “View the Invisible, Know the Unknown”이라는 슬로건을 토대로 하고 있다. “보이지 않던 것을 보고, 알지 못하던 것을 새롭게 알아간다”라는 본질적 의미에 맞춰 다양한 인공지능 의료기기를 선보이고 있다.

뷰노가 보유한 솔루션은 크게 두 가지 카테고리로 나뉜다. 의료기기 라인인 ‘뷰노 메드(VUNO Med)’와 관리에 초점을 맞춘 ‘뷰노 케어(VUNO Care)’다. 

뷰노 메드는 주로 의료진의 정확한 자료 판독과 진단을 돕는 솔루션으로 구성돼 있다. 골연령 판독을 보조하는 ‘본 에이지(VUNO Med-BoneAge)’, 퇴행성 뇌질환 진단을 돕는 ‘딥 브레인(VUNO Med-DeepBrain)’이 대표적이며, 흉부 X-ray 및 CT영상 판독 보조, 눈 질환 판독 보조, 24시간 이내 심정지 발생 위험도를 가늠할 수 있게 하는 솔루션도 개발돼 있다. 

뷰노는 보유하고 있는 솔루션을 중앙대학교병원 측에서 적극 활용할 수 있게 하면서, 솔루션의 성능을 점검하고 최적화 수준을 높여간다는 계획이다. 또한, 인공지능 기반 호흡기 질환을 진단할 수 있는 솔루션 연구를 함께 진행할 예정이다. 중앙대학교병원 측에서는 임상 현장에 관한 지원 및 연구에 필요한 인프라 등을 제공한다.

만성질환 관리를 위한 ‘뷰노케어’ 라인업

한편, 뷰노 케어는 일시적인 치료보다 꾸준한 관리가 핵심이 되는 만성질환 관리에 포인트를 두고 있다. 그 첫 번째 대표 브랜드인 하티브(Hativ)는 현재 심전도, 혈압, 체온을 개인이 직접 측정해 하티브 앱에 기록되게 함으로써 분석 결과를 제공하는 원리다. 

뷰노는 지난 3월 서울 삼성동 코엑스에서 개최된 제39회 국제의료기기·병원설비 전시회(KIMES 2024)에 참가해, 가정용 심전도 측정 기기인 ‘하티브P30(Hativ P30)’의 체험을 제공한 바 있다. 개인이 직접 자신의 심전도를 측정하고, 그 데이터를 분석해 심방이나 심실의 조기박동은 없는지, 심장박동이 너무 느리거나(서맥) 빠르지는 않은지(빈맥) 등에 대한 결과를 제공하는 기기다.

가파른 성장세, 미국 시장 역량도 강화

한편, 뷰노는 지난 5월 1분기 실적 발표를 통해 2024년 1분기 연결기준 매출 55억 원을 달성했다고 밝혔다. 2023년 1분기 17.8억 원이었던 것에 비해 212% 증가, 지난 분기인 2023년 4분기 49억 원에 비해 12% 증가한 수치다.

1년 사이에 약 3배에 해당하는 매출을 달성한 배경으로, 뷰노 측은 심정지 발생 위험을 감시할 수 있는 ‘딥카스(VUNO Med-DeepCARS)’의 지속적인 성장을 꼽았다. 딥카스 도입을 요청한 병원은 2023년 60개에서 2024년 85개로 늘었으며, 이중 상급종합병원에 해당하는 병원 15곳이 포함돼 있다.

이밖에 뷰노는 지난 6월 4일 퇴행성 뇌질환 진단을 돕는 솔루션 ‘딥 브레인’의 핵심 기술을 미국에 특허 등록하고, 같은 달 19일 미국 법인에 증자를 결정함으로써 미국에서의 사업도 강화해간다는 방침이다.

‘인공지능(AI) 기술로 암을 정복한다’라는 슬로건을 내세운 의료 인공지능 기업 ‘루닛(Lunit)’이 지난 2일(화) 새로운 최고기술책임자(Chief Technology Officer, CTO)로 유성원 박사를 영입했다. 

루닛은 2013년 창립한 의료AI 기업으로, 인공지능 기술을 활용해 암을 정복하겠다는 목표로 설립됐다. 이래 2022년 코스닥 상장을 마쳤다.

주로 해외 파트너들과의 협업을 진행하다가, 지난 4월 인공지능 기반 흉부 X-Ray 솔루션인 ‘루닛 인사이트 CXR’이 한국보건의료연구원의 최종 승인을 받으며 국내 보급을 시작했다. 흉부 X-Ray는 일상적으로 이루어지고 있으며, 국내 암 발생률 1위인 폐암의 진단을 위해 널리 활용되는 방법인 만큼 향후 시장성이 크다는 전망이다.

이어 지난 5월 루닛은 2023년 12월부터 진행해왔던 볼파라 헬스테크놀로지(Volpara Health Technologies) 인수를 마무리했다. 볼파라 헬스테크놀로지는 미국 내 의료기관 2천여 곳에 AI 솔루션을 공급하고 있는 기업으로, 이를 통해 루닛은 미국시장 진출을 위한 든든한 발판을 마련한 바 있다.

여기에 더해, 루닛은 이달 1일(월) 강북삼성병원과 유방암 AI 영상진단 솔루션인 ‘루닛 인사이트 MMG’ 공급 계약을 체결하며, 국내 상급종합병원 중에서는 28번째로 솔루션 공급을 결정지었다. 국내 상급종합병원으로 분류된 곳은 현재 47곳으로, 이중 약 60%가 루닛 인사이트를 도입한 셈이다.

루닛의 신임 CTO 영입은 향후 AI기반 솔루션 뿐만 아니라 의료AI 플랫폼을 구축하겠다는 사업 방향성에 따른 결정이다. 서범석 루닛 대표는 “루닛이 향후 의료AI 플랫폼 기업으로 발돋움하기 위해서는 분야를 아우르는 전문인재 영입이 무엇보다 중요하다”며 “공학과 의학 분야를 아우르는 융합 전문성과 글로벌 빅테크에서 쌓아온 역량을 겸비한 유 CTO의 합류로 제품력 강화와 글로벌 판매 확장이 더욱 탄력을 받을 것”이라고 말했다.

지금까지의 성과를 기반으로 루닛은 향후 스스로 판독 및 진단까지 내릴 수 있는 ‘자율형 AI’ 기반의 시스템을 구축해간다는 계획이다.

신임 CTO로 영입된 유성원 박사는 서울대학교에서 전기공학을 전공했으며, 이후 미국 조지아 공과대학에서 전기컴퓨터공학 석사 학위를, 이어 스탠포드대학에서 컴퓨터 아키텍쳐 박사 학위를 취득했다. 여기에 하버드 의학전문대학원에서 의료정보학 석사를 취득함으로써 의료 분야와 컴퓨터기술 분야 양쪽에 걸친 전문성을 갖췄다.

유성원 CTO는 구글과 인텔 등 세계적으로 이름난 기업에서 소프트웨어 개발 및 관리 업무를 주로 맡으며 경력을 쌓아왔다. 인텔에서는 병렬 컴퓨팅에 관련된 연구를 진행했으며, 구글에서는 클라우드 플랫폼 성능을 최적화하고 사물인터넷(IoT)용 안드로이드 OS 프로젝트를 담당했다. 

한편, 구글의 지주회사인 알파벳 산하 생명과학 연구조직인 베릴리 생명과학(Verily Life Sciences)에서 근무하며 헬스케어 관련 소프트웨어 개발을 지휘하기도 했다. 2023년 하반기에는 서울대 데이터사이언스대학원 세미나에서 참석, 인공지능 기반 의료 사용에 관한 강연을 하는 등 대외적인 활동도 함께 해왔다.

루닛 측에서 발표한 바에 따르면 향후 유성원 CTO는 이러한 경력과 경험을 바탕으로 루닛의 기술적인 자산과 조직 육성을 맡아 이끌 예정이다. 기술 분야에서는 기존 AI 알고리즘을 고도화하기 위한 의료 데이터 플랫폼 구축 속도를 높이고, 조직 영역에서는 국내·외 우수한 역량을 갖춘 엔지니어 인력을 추가 확보하여 탄탄한 조직을 육성하는 것이 목표다.

의료 인공지능(AI) 전문기업 닥터송이 평택보건소, 송탄보건소, 안중보건지소에 AI 정신건강 키오스크 ‘위로미 V2’를 납품했다고 밝혔다.

시민들의 심리케어를 위해 손쉽게 이용 가능한 장소에 설치하게 된 위로미는 AI 기술을 적용시켜 사용자별로 맞춤형 답변을 제공하는 고민 상담용 키오스크로 사용자가 음성으로 고민을 이야기하면 이를 인식하고 스스로 학습했던 데이터를 바탕으로 그에 적합한 조언과 함께 적절한 솔루션을 제시한다.

키오스크의 고민 상담 모드는 사용자의 고민에 대해 도움이 되는 제언, 행동 지침 등을 초거대언어모델을 사용해 실시간으로 생성해준다. 현재 상담자마다 페르소나를 부여해 명언, 지혜로운 여성, 미래의 나, 철학자, 코미디언, 명상가 등 6가지 모드의 답변이 제공되며 이 가운데 사용자가 선택한 모드의 답변을 확인할 수 있다. 또한 이때 나온 답변은 스마트폰 카메라 기능을 통해 QR코드 형태로 저장할 수 있어 일회성으로 그치지 않고 언제 어디서나 다시 확인 가능하다는 장점이 있다.

예를 들어 ‘지금 하고 있는 공부가 내 적성에 맞는 걸까?’라는 고민을 입력한 후 ‘미래의 나’ 모드를 선택했을 때 ‘너만 그런 생각을 하는 게 아니야. 많은 사람이 비슷한 고민을 하지. 지금 너에겐 네가 정말 원하는 걸 찾아 나갈 시간이 있어. 앞으로 어떤 인생을 살고 싶은지 충분히 고민해 봐’와 같은 답변을 제공 받을 수 있다. 동일한 고민으로 같은 모드를 선택한다 하더라도 매번 똑같은 답변이 나오는 것이 아니라 상황에 따라 다른 답변을 받게 된다.

정신건강 자가진단 기능도 대폭 강화했다. 기존 우울증, 스트레스, 치매 관련 자가진단 종류를 9개로 늘려 사용자의 상태에 따른 맞춤형 진단을 추천한다. 키오스크를 통해 스스로 자가진단을 받고 문제를 파악할 수 있고 필요시 정신건강센터나 심리지원센터 등을 안내해 정신건강 문제를 조기에 발견하고 해결할 수 있도록 도움을 준다.

뿐만 아니라 위로미 V2로 업그레이드 버전을 선보이면서 6가지 모드의 고민 상담뿐만 아니라 스트레스, 우울증 등의 설문과 AI 심리 상담 대화까지 가능해 보다 폭넓은 활용이 가능하다. 심리상담 대화는 다양한 심리상담 시나리오와 초거대 언어모델을 활용한 멀티턴 대화와 멀티 프롬프트를 사용한 생성형 AI를 활용한 대화를 통해 사용자의 고민에 맞춘 다채로운 상담 대화가 가능하다.

이러한 디지털마음건강 키오스크 위로미는 말로 고민과 상담을 시작하는 순간 마음이 가벼워진다는 심리학적 지침에 따라 보다 높은 편의성을 위해 음성인식 기술을 도입해 말로 대화하듯 고민을 입력하고 상담을 받을 수 있다.

윤현지 닥터송 대표는 “최근 마음건강에 대한 사회적 관심이 높아지고 있는 만큼 공공기관에서의 위로미 활용이 시민의 정신건강 증진에 도움이 될 것으로 기대한다”며 “지속적인 AI 기술 개발을 통해 심리케어 분야에 활용이 가능하도록 최선을 다하겠다”고 말했다.

닥터송 AI 심리분석 키오스크는 현재 평택시청 및 송탄보건소, 안중보건지소와 같은 공공기관 뿐만 아니라 서초구립 유스센터, 그린컴퓨터 아카데미 학원 등에서도 만나볼 수 있다.

닥터송 소개

닥터송은 2006년에 설립됐으며 2016년 법인전환 후 2020년 기업부설연구소를 설립하고 인공지능과 SW 분야로 사업 분야를 넓히고 있다. 또 헬스케어 AI SW와 디지털 치료제를 개발하고 있으며, 정부 인공지능 학습데이터 구축 사업에 참여하고 있다. 병원 마케팅, 컨설팅, MSO 등 의료 전문 인력과 AI, SW 개발 전문 인력이 힘을 합쳐 혁신적인 융합 제품을 개발하고 있으며 전문 마케터, 경영 컨설턴트, 프로그래머들이 힘을 합쳐 지금까지 없었던 차별화된 경쟁력을 만들어 내고 있다.

언론연락처:닥터송 마케팅팀 고현주 팀장 02-886-7000

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