보건타임즈 : 고대안암병원 '인공지능 이용한 차세대 내시경 시스템' 개발

소화기내과 최혁순 교수팀과 이재민 교수팀, KAIST 주재걸 교수팀과 '공동연구'
최 교수팀 개발한 위내시경, 상부위장관 이미지 '정확도 97.58%'
'민감도 97.42%, 특이도 99.66%, 양성 예측도 97.5%, 음성 예측도 99.6%'
이 교수팀 췌담도 특수내시경, 바터팽대부 1㎝ 미만 '정밀도 76.2%, 재현률 78.4%'로 식별
시술 쉬운 부위 '70% 이상의 정확도' 예측
논문 각각 세계적 학술지 'Surgical Endoscopy와 Scientific Reports'에 게재

[보건타임즈] 최근 내시경 시술에 인공지능과 딥러닝 기술을 접목한 새로운 내시경 영상 분석시스템을 개발해 국제 학계의 주목을 받고 있다. [논문 1(최혁순 교수팀), 2(이재민 교수팀)]

이 시스템은 고려대 안암병원 소화기내과 최혁순 교수(사진 左) 연구팀과 이재민 교수(右) 연구팀이 최근 한국과학기술원(KAIST) 주재걸 교수팀과 공동연구를 통해 개발했다.

요즘 내시경 검사는 소화기 질환의 진단과 치료에서 매우 중요한 비중을 차지한다.
환자들은 정확하면서 안전한 시술을 위해 많은 경험과 기술을 보유한 병원으로 편중되는 경향이 있다.
또 검진 목적의 내시경은 적절한 질 관리가 중요하게 부각되고 있다.
특히 췌담도 내시경 등의 특수내시경 시술은 복잡하면서 난이도가 높아 숙련도 높은 의료진이 있는 대학병원 위주로 시행되고 있다.

이러한 한계를 극복하기 위해 국내와 해외 유수의 의료기관에선 내시경 시술의 정확도를 높여 환자에게 최선의 치료를 제공할 기술 개발에 집중하고 있다.
이에 고려대학교 안암병원 소화기내과 연구팀과 한국과학기술원팀은 공동연구를 통해 내시경 시술에 인공지능과 딥러닝을 기술을 접목, 새로운 내시경 영상 분석시스템을 개발, 각 분야의 국제학술지에 논문을 발표하며 내시경 검사와 치료에 새로운 방향을 제시하고 있다.

인공지능 내시경 영상분석 기술은 내시경 정확도를 향상에 도움이 돼 향후 검사의 질 향상을 통해 국민보건의 증진에 이바지할 수 있을 것으로 예상하고 있다.

국가 암 검진이나 우수 내시경실 검증에도 질 관리의 기준으로 활용될 수 있을 것으로 기대를 모으고 있으며, 내시경 개발에서 인공지능을 이용한 고대 안암병원의 기술이 향후 미래 기술에 선도적인 역할을 할 것이라는 가능성을 제시하였다는 점에 의미가 있다는 게 연구팀의 설명이다.

고대 안암병원 소화기내과의 이번 연구들은 CNN(Convolution Neural Network; 합성곱 신경망)기법의 딥러닝과정을 활용, 만들어졌다.

먼저 최 교수팀은 위내시경 검사에서 영상에 따른 내시경 위치를 인공지능으로 분석했다.
이번에 개발된 모델은 상부위장관 내시경 이미지가 97.58% 정확했으며, 민감도는 97.42%, 특이도는 99.66%, 양성 예측도는 97.5%, 음성 예측도는 99.6%를 각각 나타냈다.
이 모델은 식도와 위장, 십이지장의 상부 위장관에서 빈틈없는 데다 정확한 검사가 되도록 인공지능을 응용한 분석 기술을 개발한 것이다.

이 교수팀은 췌담도 특수내시경인 내시경적 역행성 담췌관 조영술에서 인공지능 기반으로 십이지장 유두부의 위치를 파악, 시술 난이도를 예측하는 기술을 개발했다.

이 기술은 췌담도 내시경의 숙련도가 높은 의료진이 인공지능을 학습시킨 후 십이지장 유두부의 위치 판별과 삽관 난이도를 예측하는 고난도 시술의 안정성과 유용성을 향상시켰다.

1㎝ 미만의 바터팽대부를 정밀도 76.2% 재현률 78.4%로 식별할 수 있으며 시술이 쉬운 부위를 70% 이상의 정확도로 예측하는 등 인공지능 기술을 특수내시경 분야로 확대할 수 있음을 확인한 것이다.

최 교수는 "고대안암병원 소화기내과의 연구역량이 인정받았다는 점을 기쁘게 생각하며 앞으로 인공지능뿐만 아니라 내시경용 미세 수술기구 등의 다양한 분야의 연구를 진행할 것"이라고 밝혔다.

이 교수는 "인공지능 연구를 통해 췌장과 담도질환의 치료에 중요한 특수내시경 시술이 더욱 발전할 수 있기를 바라며, 고대안암병원의 개발 기술이 앞으로 각 분야에서 선도적인 역할을 하도록 최선을 다하겠다"고 말했다.

소화기내과 진윤태 과장은 "향후 의료계와 컴퓨터 과학자 등 산업계의 협력을 통해 인공지능 프로그램 개발이 의료기술향상을 더욱 촉진시켜 새로운 영역의 기술 개발에 앞장설 수 있을 것"이라고 기대했다.

최혁순 교수팀이 개발한 인공지능 이용한 차세대 내시경 시스템의 연구논문은 'Development of artificial intelligence system for quality control of photo documentation in esophagogastroduodenoscopy'란 주제, 이재민 교수팀의 연구 결과는 'Artificial intelligence-assisted analysis of endoscopic retrograde cholangiopancreatography image for identifying ampulla and difficulty of selective cannulation'이란 주제로 각각 세계적 학술지 'Surgical Endoscopy'와 'Scientific Reports'에 게재되며 국제적인 관심을 끌고 있다.