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패혈증 진단과 예후 예측 가능한 AI 모델 개발

패혈증을 빠르고 정확하게 진단하고 예후를 예측할 수 있는 AI 모델이 개발됐다. 연세대의대 의생명시스템정보학교실 박유랑 교수와 김종현 연구원, 세브란스병원 호흡기내과 정경수 교수·성민동 강사, 토모큐브 민현석 박사는 CD8 T세포의 3D 이미지 데이터를 활용해 패혈증을 진단하고 예후를 예측할 수 있는 AI 모델을 개발했다고 밝혔다. 특히 정확도가 99% 이상을 보인다는 설명이다. 패혈증은 감염에 대한 비정상적인 인체 반응으로 주요 장기에 장애가 발생하는 질환으로 빠르게 여러 장기에 영향을 미치기 때문에 높은 발병률과 사망률을 보인다. 또 패혈증에 대한 면역반응은 복잡하고 환자마다 다르게 나타나기 때문에 빠른 조기 진단과 신속한 조치가 중요하다. 현재 패혈증 진단에 사용되는 대표적인 바이오마커인 C-반응성 단백질(CRP), 프로칼시토닌(PCT) 등은 지연된 반응으로 진단이 늦다. 또 염증지표인 인터류킨-6(IL-6)과 같은 바이오마커는 표준화가 부족해 진단 결과를 해석하는데 어려움이 있어 새로운 바이오마커 발굴이 필요한 상황이다. 연구팀은 면역세포 CD8 T세포 이미지 데이터와 AI 모델을 활용해 패혈증의 진단과 예후를 예측할 수 있을지 확인했다. 패혈증 회복군 8명의 혈액샘플에서 CD8 T세포를 분리해 이미지를 홀로토모그래피 현미경을 사용해 ▲패혈증 쇼크 진단 시점(T1) ▲패혈증 쇼크 해소 시점(T2) ▲퇴원 전(T3) 세 시점을 나눠 촬영했다. 홀로토모그래피 기술은 세포 구조 변화에 영향을 주는 염색 과정 없이 살아있는 면역세포의 3D 영상을 빠르고 안정적으로 얻을 수 있다. 각 시점에 촬영한 이미지를 딥러닝 기반의 AI 분류 모델을 통해 건강한 대조군 20명의 이미지와 비교분석했다. 패혈증 쇼크 진단 시 채취된 이미지는 패혈증 쇼크의 진단 가능성을 평가에 사용됐으며, 생존 환자군과 비생존 환자군의 패혈증 쇼크 진단 시 채취된 이미지는 패혈증 쇼크의 예후를 예측하는데 사용됐다. AI 모델의 예측 성능을 수신기 작동 특성 곡선(AUROC) 지표로 분석했다. AUROC는 'ROC 곡선의 아래 면적'이라는 뜻으로 어떤 질환을 진단하기 위한 특정 검사도구의 진단 정확도를 나타내는 통계 기법으로 AI 모델의 성능평가 지표로 주로 사용된다. 통상적으로 1에 가까울수록 성능이 뛰어나며 0.8 이상인 경우 고성능 모델로 평가된다. 분석 결과, 패혈증 진단을 위해 하나의 세포 이미지만 사용했을 때 AI 모델의 예측 정확도(AUROC)는 0.96(96%)을, 두 개의 세포 이미지를 사용했을 때는 0.99(99%) 이상의 높은 성능을 보였다. 예후 예측 모델에서도 단일 세포 이미지로 0.98(98%)의 정확도를 보였으며, 두 개의 세포 이미지를 사용했을 때는 0.99(99%) 이상의 높은 성능을 나타냈다. 정경수 교수는 “이번 연구를 통해 CD8 T세포의 삼차원 이미지가 패혈증의 바이오마커로서의 역할을 규명할 수 있었다”며 “AI 모델을 통해 패혈증 환자의 진단 및 예후 예측을 신속하고 정확하게 수행함으로써 환자 개인에 적합한 치료 결정을 내리는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '라이트: 사이언스 앤드 어플리케이션스(Light: Science&application, IF 19.4)' 최신호에 게재됐다.

2024.01.12 13:32조민규

윤동섭 원장 "새해 연세의료원 139주년, 세계 의료 패러다임 제시”

윤동섭 연세대 의무부총장 겸 의료원장이 올해가 연세의료원 설립 139주년으로, 연세의료원이 세계 의료 패러다임을 제시하는 기관으로 성장했다고 말했다. 윤 원장은 신년사를 통해 “우리는 사랑에 빚진 기관으로서 남들이 가지 않는 길을 가장 먼저 가야 하는 사명이 있다”라며 이같이 밝혔다. 그는 작년 주요 성과와 관련해 “지난해 근무할 동료를 현장 실무직원이 평가하는 '채용전문면접관 제도', 직종 간 세대 간 서로 소통하고 융합하는 아이디어 공유의 장 '세브란스 컬쳐보드' 등을 시행했다”고 전했다. 이어 “연세암병원은 작년 국내 최초로 중입자치료를 시작했고, 세브란스병원은 세계 최초로 로봇수술 4만례 기록을 달성했다”라며 “교육·연구 분야에서도 2023년 영국 글로벌 대학평가기관 QS 평가에서 의학·치의학·간호학 분야 모든 순위가 상승했다”고 밝혔다. 그러면서 “THE 세계대학평가에서도 의대·치대·간호대·보건대학원은 국내 1위와 세계 43위를 달성했다”면서 “연세 의사과학자(Physician-Scientist) 양성사업단을 발족, 의생명과학 및 바이오산업 리더를 육성하고 있다”고 말했다. 이와 함께 “바이오헬스 기술지주회사 설립으로 의료원의 탁월한 연구를 산업으로 연결하기 위한 노력도 계속해 왔다”고 강조했다. 윤 원장은 “세브란스병원은 국가고객만족도(NCSI) 13년 연속 1위, 대한민국 하이스트 브랜드 12년 연속 1위, 국제병원연맹(IHF)에서 금상을 받았다”며 “개원 40주년을 맞은 강남세브란스병원도 하이스트 브랜드 글로벌헬스케어 부문에서 2년 연속 수상, 새병원 건립 사업을 추진하며 정보통신기술(ICT)과 인공지능(AI)을 기반으로 도심형 스마트 병원을 준비하고 있다”고 설명했다. 또 “용인세브란스병원은 디지털 기술을 적극 도입하는 모델 병원으로 코리아빅데이터어워드, 대한민국 디지털경영혁신대상 등을 수상했다”라며 “치과대학병원은 맞춤형 기부 활성화 등을 통해 미래 발전을 위한 도약의 발판을 마련했다”고 전했다. 이밖에도 “해외 환자 초청 프로그램인 '글로벌 세브란스 글로벌 채리티'(GSGC)로 의료 취약국의 희귀병 환자를 초청 치료뿐만 아니라 '프로젝트 에비슨 10X10', '세브란스 원 패밀리'(Severance One Family) 프로그램으로 30여 개국 의사들 500여 명에게 연수를 진행해오고 있다”라며 “집중 거액모금캠페인을 시작해 작년 400억 원을 넘어 올해는 역대 최대인 500억 원 모금을 앞두고 있다. 2028 년까지 5년간 5000억의 기금을 마련하겠다는 '더 그레이트 퓨쳐'(TheGreat Future) 캠페인의 목표에 가까워지고 있다”고 강조했다.

2024.01.02 09:53김양균

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