ETRI, 날숨으로 폐암검사 한다…정확도 95%

분당서울대병원과 공동연구 180례 임상, AI기반 조기선별

폐암세포 배출물질 감지 멀티모달센서, 상용화 추진

[대전=뉴시스] ETRI의 날숨 기반 폐암 조기진단 시스템 개요도.(사진=ETRI 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 날숨을 이용해 폐암을 조기선별할 수 있는 기술을 개발하고 임상을 통해 95%의 정확도를 확인했다. 이로 방사선 노출없이 간단하면서도 저렴한 비용으로 폐암을 빠르게 검사해 예방 및 치료할 수 있는 길이 열리게 됐다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 날숨을 통해 폐 속 암세포 덩어리에서 발생하는 다종의 휘발성유기화합물(VOCs) 감지하는 센서시스템을 개발하고 이로부터 얻은 데이터로 폐암환자를 판별하는 AI 딥러닝 알고리즘 기술을 확보했다고 11일 밝혔다.

사람의 코가 신경세포를 통해 냄새를 맡는 것에 착안, 코로 호흡 가스가 들어오면 멀티모달 전자센서소자를 이용해 사람의 코처럼 냄새를 맡아 전기적 신호로 바꿔 AI 딥러닝 학습을 거쳐 질병 유무를 판단 및 검진하는 기술이다.

이번 폐암 조기진단 시스템은 데스크탑 컴퓨터 크기로 ▲날숨 샘플링부 ▲날숨 감지센서 모듈 ▲데이터 신호 처리부 등 크게 세 부분으로 구성된다.

이 기술은 사람의 호흡만으로 간단하게 폐암 선별검사가 가능하다. 호흡 중 배출되는 여러 가스 성분이 붙은 튜브 막대기를 폐암 조기진단 시스템에 넣고 시스템을 구동하면 호기(呼氣)가스의 구성성분과 탄소튜브 막대기에 붙은 호기 내 VOCs 양에 따라 내장된 20종의 멀티모달 센서 어레이를 통해 달라지는 전기신호가 확인하는 방식이다.

이런 날숨의 구성성분 데이터를 AI 딥러닝 알고리즘으로 학습 및 분석하면 폐암 발병 여부를 판별할 수 있다.

연구진이 분당서울대병원 전상훈 흉부외과 교수팀과 10여 년간의 공동연구를 통해 얻은 이번 성과는 폐암 환자 107명과 정상인 74명의 임상시료 날숨을 채취해 표준기기와 가스센서를 통해 분석한 뒤 데이터베이스화한 결과다.

이를 기반으로 AI 딥러닝 알고리즘 모델을 개발해 적용한 결과 95% 이상의 선별검사 정확도를 얻었다.

또 연구진은 이번 연구결과를 통해 폐암 환자 선별검사 및 조기진단의 보완재 역할을 충분히 수행할 수 있음을 확인했다.

이에 앞서 연구진은 지난 2019년 호흡을 이용해 폐암을 발견하는 ‘전자코’를 개발했다. ETRI는 기존 전자코 기술의 폐암 진단 정확도는 약 75%로 실제 현장에서 선별검사에 적용할 수준에 이르지는 못했으나 지속적인 연구개발을 통해 빠르고 정확하게 검출할 수 있도록 멀티모달센서를 사용한 시스템으로 개선했다고 설명했다.

특히 AI 딥러닝 알고리즘 개발 및 적용 결과, 호기 가스 채취 후 20분 내로 폐암 환자를 95% 이상의 정확도로 현장 선별할 수 있는 기술을 확보하는데 성공했다.

연구진은 후속 연구를 통해 추가로 1000례 이상의 대규모의 추가적인 폐암 환자 임상시험을 진행해 빅데이터를 구축, 시스템의 재현성과 신뢰성을 확보할 예정이며 민간기업에 기술이전도 추진중이다.

분당서울대병원 흉부외과 전상훈 교수도 "ETRI와 연구를 통해 저렴하면서도 편리하게 폐암발병 여부를 검사할 수 있다는 가능성을 확인했다"며 "임상규모를 확대해 시스템 재현성 및 신뢰성 개선과 빅데이터 적용 등 시스템을 고도화해 국민건강증진에 기여하길 바란다"고 밝혔다.

ETRI 진단치료기연구실 이대식 박사는 "이 기술이 상용화되면 폐암환자의 조기선별검사를 통한 치료·생존율 제고와 관련 의료기기 국내 시장경쟁력 확보는 물론 정부의 건강보험료 지출 절감에도 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.


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