[월간인물 유지연 기자] 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소(IARC)가 발표한 세계 암 보고서 ‘Globocan 2020’에 따르면 2020년 한 해 동안 전 세계 221만 명이 폐암으로 인해 사망한 것으로 나타났다. 우리나라에서도 20여 년째 암 사망률 1위 자리를 굳건히 지키고 있는 무서운 암종이기도 하다. 건강에 이상을 느껴 진단을 받았을 때는 이미 3~4기로 진행된 경우가 많아 치료에 어려움을 겪는 까닭이다. 이에 글로벌 국가들은 사망률을 낮춘다는 ‘공공성’과 조기 검진을 통한 초기치료라는 ‘경제성’을 앞세워 국가폐암검진 사업 시행에 속도를 내고 있다. 조기 발견이야말로 폐암 극복을 위한 가장 좋은 방법이라는 데에 이견이 없다. 이와 함께 비록 드물지만 간질성 폐질환은 평균 생존율이 3~5년으로 폐암만큼 보건 의료에 중요하다. 진공용 교수는 세계 최초로 인공지능을 이용한 간질성 폐 이상 진단에 성공하며 폐암 조기진단과 더불어 간질성 폐질환의 조기진단 방법론을 제시한다.

 

 

국가폐암검진 저선량흉부 CT 활용한 간질성 폐 이상의 조기진단 방법론 제시해

흡연자에게서 주로 발견되는 간질성 폐 이상은 폐암을 조기 진단하기 위한 국가폐암검진 저선량흉부 CT를 통해 주로 발견된다. 호흡기 관련 증상이 없기에 흉부CT를 통해 우연히 진단받는 것이 대부분이며, 섬유성 폐이상으로 진단이 되는 경우 심한 호흡곤란을 유발하는 특발성 간질성 폐질환으로 진행될 수 있다. 병명조차 일반인에게는 잘 알려져있지 않고, 치료법은 아직까지 요원한 상황이며, 흉부 CT상 섬유성 폐이상으로 진단된 경우 20% 정도는 난치성인 특발성 간질성 폐질환으로 진행하는 것으로 알려져 있다.

“특발성 간질성 폐질환에 걸리면 폐가 2~3년에 걸쳐 서서히 딱딱해지고, 기침이 늘어나고, 호흡이 힘들어지며 결국 사망에 이르게 됩니다. 폐암을 조기에 발견해서 수술을 하면 90% 가 완치되지만 말기 폐암으로 진단되었을 경우 기대여명은 3개월에서 6개월에 불과할 정도로 예후가 좋지 않은 경우가 많습니다. 폐암처럼 간질성 폐질환도 조기에 진단한 후 원인을 밝혀 진행을 막는 것이 최선의 방법입니다.”

앞에서 말했던 것처럼 특발성 간질성 폐질환은 폐가 서서히 딱딱하게 굳어가면서 호흡이 점점 나빠지고, 결국에는 사망에 이르는 질환이다. 특발성 간질성 폐질환의 진단이 늦어지면 진행성 폐기능 감소와 호흡 부전으로 이어질 수 있기에 의사들은 입을 모아 조기 진단의 중요성을 강조하고 있으며, 특발성 간질성 폐질환의 조기 소견과 연관이 있는 간질성 폐 이상 진단에 의료 인공지능을 활용하고자 하는 시도가 이어지고 있다. 이러한 가운데 진공용 교수가 세계 최초로 인공지능을 이용한 간질성 폐 이상 진단에 성공했다는 소식을 알리며 이목을 끌었다. 「국가 폐암 검진 프로그램에서 CT상 간질성 폐 이상 소견: 유병률 및 딥러닝 기반 텍스처 분석(Interstitial Lung Abnormalities at CT in the Korean National Lung Cancer Screening Program: Prevalence and Deep Learning–based Texture Analysis)」이라는 제목의 논문을 래디올로지(Radiology)에 발표하면서다. 미국영상의학회(RSNA)가 발간하는 SCI급 국제학술지 래디올로지는 글로벌논문 피인용지수(Impact Factor) 19.7에 이르는 영상의학분야 최고 권위의 저널로 인정받는다.

전북대병원과 코어라인소프트의 협업으로 이루어진 이번 연구는 간질성 폐 이상 진단, 나아가 인공지능을 이용한 간질성 폐 이상 진단을 다룬 최초의 연구다. 연구는 의료인공지능 개발 회사인 코어라인소프트에서 개발한 간질성 폐 이상 인공지능을 이용하여 인공지능이 간질성 폐 이상을 진단할 수 있는지 여부와 간질성 폐 이상이 어느 정도로 진행되었을 때 의미가 갖는지 확인하는 데 초점을 맞추고 있다.

“특발성 간질성 폐질환의 조기 발견을 위해서는 간질성 폐 질환에 대한 정확한 진단이 중요해요. 하지만 흉부영상의학을 전문으로 하지 않는 이상 미약한 징후만으로 진단 내리기가 쉽지 않습니다. 풍부한 임상 경험을 지닌 의사를 만나는 것이 중요한 이유죠. 인공지능을 이용한 간질성 폐 이상 진단은 이러한 한계를 뛰어넘을 중요한 변곡점이 될 것입니다.”

해당 연구는 진 교수가 2009년에서 2011년 미국 덴버에 있는 National Jewish Health에서 연구 전임의로 지내던 시절 수행한 연구에 뿌리를 두고 있다. 당시 미국에서 저선량흉부 CT로 폐암 검진을 시행한 대상자 1,000명을 분석해 간질성 폐 이상이 있는지 살펴본 결과 약 8%에서 증상이 발견되었으며, 이 중 20%가 2년 후 추적 CT에서 진행된 것으로 나타났다. 이러한 결과는 2013년 래디올로지에 게재되었다. 2019년 폐암을 조기에 진단할 수 있는 인공지능을 개발한 이후에는 다양한 흉부 질환 진단용 인공지능 개발과 관련한 여러 편의 인공지능 개발 논문을 발표하기도 했다. 진 교수는 2019년부 터 시행한 국가폐암검진 흉부 CT를 분석해서 한국의 간질성 폐 이상 발생률에 대해 알아보고자 했다고 설명했다. 3,000여 명의 대상자에 대한 연구결과 30갑년 흡연자의 경우 간질성 폐 이상이 미국의 절반 수준인 4%가량이라는 사실이 확인되었다. 인공지능은 간질성 폐 이상 증상이 1.8%만 발현되어도 이를 발견해냈다. 진 교수는 간질성 폐 이상을 조기에 발견하여 난치성 질환인 특발성 간질성 폐질환으로의 진행을 감소시킨다면 특발성 간질성 폐질환자들에 대한 치료에도 도움이 될 것이라 내다봤다.

이번 연구는 권역별 국가 폐암검진센터인 전북대병원과 울산대병원에서 국가폐암검진을 시행한 대상자에 대한 연구이기에 더욱 뜻깊다. 국가암검진 사업 중 하나인 국가폐암검진은 54세 이상부터 74세 이하의 30갑년 이상 흡연자를 대상으로 한다. 이들의 저선량흉부 CT를 이용하여 폐암을 조기 발견하기 위함이다. 현재 전국 300개소의 병원에서 국가폐암 검진을 진행하고 있으며, 국립암센터를 비롯해 전북대병원, 아주대병원, 울산대병원 등 3개의 권역별 센터가 폐암검진의 질을 관리하고 있다. 진 교수가 센터장으로 있는 전북대병원 권역별 폐암 질 관리 센터는 충청남북도와 전라남북도, 제주도에 있는 폐암검진 시행 병원이 원활하게 폐암 검진을 시행할 수 있도록 지원한다. 권역 내 병원들이 시행하는 폐암검진 CT의 방사선 선량 관리, 폐암 검진 관련 교육, 폐암 검진 CT 판독의 질 관리 등 행정적 지원을 통해 국민들이 폐암 검진에 불편함이 없도록 돕는다. 나아가 국립암센터 총괄 책임자와 각 센터의 센터장들이 주기적으로 만나 현재 진행하고 있는 국가폐암검진의 상황을 분석하고, 검진과 연관되어서 발생하고 있는 문제점을 해결하는 외에도 저선량 흉부 CT의 판정 기준 점검과 검토, 지속적인 관리 등의 역할을 수행한다.

 

인공지능과 만난 의료, 기존의 한계 극복하며 의료의 새로운 지평 열어갈 것

인공지능 시대가 열리며 의료 분야가 주목받는다. 의료 AI가 환자의 영상검사와 병리 이미지를 활용해 빠르게 문제를 발견하고, 예측하는 역할을 수행할 것이라 기대된다. 진공용 교수는 의료인공지능은 우리나라의 미래 먹거리라 단언했다. 우수한 인재들이 의대로 진학하고 있는 만큼 이들이 의사과학자로 성장할 수 있는 길을 열어주는 것이 중요하다는 설명이다. 의사와 인공지능을 하는 공학자, 인공지능을 개발하는 기업이 함께 인공지능을 연구하고, 개발해 임상 적용할 수 있게 된다면 의료인공지능 분야에서 우위를 선점할 수 있으리라 내다보는 그다. 진 교수는 우수한 한국인의 두뇌가 세계적으로 빛날 수 있는 분야가 바로 인공지능이라며, 의료인공지능에 대한 관심을 통해 우리나라 보건의료산업 발전을 이끌어갈 것을 당부했다.

코어라인소프트와의 협업이 대표적 사례다. 2012년 설립한 AI 의료영상 소프트웨어 기업 코어라인소프트는 카이스트 출신의 엔지니어 최정필 대표와 김진국 대표, 이재연 최고기술임원이 의기투합해 설립한 기업이다. 오랫동안 폐, 흉부 영 역에서의 전문성을 키워온 결과 독보적인 AI 기반 3차원 CT 영상분석 기술을 기반으로 흉부, 두경부 등을 검진할 수 있는 다수의 제품 포트폴리오를 확보하고 있으며, 국내 의료 AI 기업 중 유일하게 2017년부터 7년 연속 국가폐암검진 판독지원 및 질관리 솔루션을 단독 공급하는 등 실력을 인정받고 있는 기업이다. 독보적인 AI 성능과 소프트웨어의 임상적 유효성, 3차원 의료영상기술, 의료현장 활용성 등의 강점을 내세워 지난 9월에는 창립 11년 만에 코스닥 시장에 상장하며 눈길을 끌었다. 진 교수는 코어라인소프트와의 협업을 통해 세계 최초 인공지능을 이용한 간질성 폐 이상 진단 성공이라는 성과를 거두었다. 수년에 걸쳐 협력한 결과다. 코어라인소프트 최정필 대표는 AI 특유의 위양성(False Positive) 문제 해결을 위해 노력했다며, 수년에 거친 개선 끝에 현재 수준의 AI에 도달했다고 설명했다.

진 교수와 최 대표 모두가 만족할 만한 완성도에 이르렀을 때 두 사람은 CT 판독을 표준화할 수 있는 툴이라는 이점을 앞세워 의료 AI의 보급에 나섰다. 각 병원이 환자 데이터를 클라우드에 전송하면 AI 프로그램이 자동으로 CT를 판독한 후 다시 병원에 전송하는 방식으로 CT 판독에 소요되는 시간과 비용을 줄인 것은 물론 정확성을 높인 획기적 성과다. 국가폐암검진 적용의 효과가 논문을 통해 해외에 알려지자 다양한 국가에서 시범사업을 요청해오기도 했다. 코어라인소프트의 대표 제품인 ‘AVIEW LCS PLUS’는 한국의 국립암센터 주관 ‘K-LUCAS’, 유럽연합(EU)이 주관하고 유럽 5개국이 참여하는 유럽 폐암 검진 프로젝트 ‘4ITLR’, 독일의 ‘HANSE’, 이탈리아의 ‘ILSP’ 등 국가별 폐암 검진 프로젝트에 단독 솔루션으로 선정되었으며, 현재까지 10개 이상 국가에서 주요 병원에 판매까지 완료하는 래퍼런스를 확보하는 등 글로벌 리딩 포지션을 선점하고 있다. 진 교수는 코어라인소프트가 최근 코스닥에 상장했지만, 이는 시작에 불과하다며 전 세계를 목표로 시장을 확대해갈 것이라 전했다. 글로벌 판매를 본격 확대하고, 신규 제품 파이프라인의 지속 확장과 솔루션 활용분야 확대를 이어가며 급성장해가는 의료 AI 시장에서 흉부 CT 솔루션 부문의 리더십을 공고히 다져간다는 전략이다. 최근 미국과 유럽, 일본, 대만, 싱가포르, 호주, 브라질 등 보건당국으로부터 인증을 획득하는 한편 지난 6월, 이탈리아 최고 수준의 의과 대학인 카타니아 대학병원에 ‘AVIEW LCS PLUS’를 포함한 주요 솔루션의 공급 계약을 마쳤다. 올 초에는 프랑스 최대 사립병원 그룹 ‘에르쌍(ELSAN)’이 운영하는 ‘빠끄 병원(Clinique du Parc ELSAN)’과도 해당 제품 공급 계약을 체결하며 유럽 시장 진출을 가속화하고 있다. 또한, AI 기반 폐결절 검출 솔루션 ‘AVIEW Lung Nodule CAD’은 한국 제품 최초이자 전 세계적으로도 다섯 번째로 미국 FDA 510(k) 인허가를 획득하는 쾌거를 거두었다.

“인공지능을 활용해 간질성 폐질환을 진단하기 위해서는 무엇보다 CT 표준화가 이루어져야 합니다. 촬영방법이 표준화되지 않기에 같은 CT 화면을 보고도 진단이 달라집니다. 국가폐암검진 역시 편차가 심하게 난다는 문제점이 있었죠. 의료 AI가 이러한 문제를 해결할 수 있다는 판단 하에 현장 적용에 힘쓴 결과 현재는 300개 중 70개 기관이 해당 프로그램을 활용하고 있습니다.”

의료인공지능의 등장과 발전의 이면에 놓인 의료 AI의 폐해에 대한 우려의 목소리도 높다. 윤리적 측면에서 피해가 발생할 수 있다는 이유에서다. 이와 관련해 진 교수는 의료 AI는 의사들이 환자를 진료하는 것을 돕는 보조역할만을 수행할 수 있다는 견해를 전했다. AI의 기능이 아무리 향상되더라도 인간의 통합사고능력과 예측능력을 대체할 수는 없다는 판단에 서다. 그는 의료진이 AI를 보조진단의 도구로써 활용한다면 윤리적 문제에 대한 염려는 덜어낼 수 있을 것이라 설명했다. 다만 비의료진의 의료 AI 활용은 윤리적 문제를 야기할 수 있다. AI의 오진 등 AI의 장단점에 대한 정확한 이해가 어려운 까닭이다. 진 교수는 의료 AI를 이용하는 주체에 따라 AI의 윤리적 측면에도 많은 영향이 미칠 것이라 내다봤다.

 

전라북도 1호 흉부영상의학자, 지역민들에게 수준 높은 폐 진단·치료 서비스 제공하고파

흉부영상의학분야는 환자들이 폐질환이 있을 때 가장 먼저 검사하는 분야이다. 폐질환이 의심되는 환자는 흉부X선과 흉부CT를 반드시 촬영해야 한다. 전북대학교 졸업 후 전북대병원에서 인턴과 전공의를 마치고, 전북대학교 의과대학 교수이자 전북대병원 의사로 근무하는 등 해당 분야에 23년째 몸담고 있는 진공용 교수는 다양한 소프트웨어를 활용한 폐의 정량적 분석에 집중한다. 현재 시행되고 있는 폐기능 검사와 더 불어 CT를 이용한 폐기능 측정에 무게를 싣는다. 진 교수는 해당 분야에서 앞으로 해야 할 연구가 상당히 많이 남아있다고 말했다. 고령이 될수록 현재 시행 중인 폐기능 검사를 적용하기 어려워지는 까닭이다. 현재는 폐검사를 위해 흉부CT 를 통해 해부학적 이상을 검사하고, 폐기능 검사를 통해 폐기 능을 확인하고 있다. 진 교수는 향후 해당 분야가 발전한다면 흉부CT만으로 해부학적 이상과 폐 기능을 동시에 확인할 수 있을 것이라 전망했다. 환자의 입장에서는 시간과 비용을 절약할 수 있게 되는 셈이다. 그는 아직은 연구 단계이지만 분야를 지속적으로 연구하며 발전시켜갈 것이라 전했다.

진 교수에게 지방대학 교수로서 분야에서 최고 권위를 인정받는 학술지에 논문을 게재했다는 사실은 또 하나의 마일스톤으로 남았다. 그는 연구의 신뢰도를 높이고자 국가폐암검진이라는 검증된 자료를 근거로 삼았다고 설명했다. 코어라인소프트의 소프트웨어 또한 이에 관한 여러 편의 논문을 발표해왔기에 이론적으로도 이번 연구를 든든하게 뒷받침해 주었다. 진 교수는 후배 연구자들에게 지역에서도 세계적으로 인정받는 연구를 수행할 수 있음을 보여주는 계기가 되었으면 한다며, 앞으로도 지속적인 연구를 통해 더 많은 가능성을 공유해나가겠다는 다짐을 전했다.

“제가 흉부영상의학에 처음 시작할 때만해도 전라북도에는 아무도 이 분야를 전문으로 하는 의사가 없었습니다. 폐질환을 가진 전라북도 시민이 도내에서 진단과 치료를 잘 받을 수 있어야 한다는 생각으로 지금까지 왔습니다. 앞으로도 더 많은 정보를 임상의사들과 공유하고, 환자들에게 전파하며 폐질환만큼은 서울로 가지 않고도 잘 진단·치료받을 수 있도록 하는 것이 저의 바람입니다.”

현재 전북지역에는 6명의 흉부영상전문의가 있다. 진 교수가 처음 분야에 발을 디딘 후 6배의 전문 인력이 양성된 셈이다. 전공의 중에서도 흉부영상의학을 전문으로 삼고자 하는 이들이 많다. 진 교수는 끊임없이 전공의들과 소통하고 함께 연구해나가며 전공의들이 능력을 발휘할 수 있도록 도울 것이라 전했다. 후배들과의 지속적인 소통과 정보 공유를 통해 유경험자로서의 경험을 전해가는 것이야말로 인재양성의 방법이라는 인식에서다. 제자들에게는 인간의 수명은 5분이라 말하곤 한다. 5분만 숨을 쉬지 못해도 생이 마감되는 까닭이다. 그 또한 자신에게 남은 시간은 단 5분이라는 생각으로 매 순간 성실히 임한다. 진 교수는 자신에게 주어진 5분을 알차게 쓰고자 끊임없이 고민하고 있다고 말했다. 병원에서 일을 하고, 일을 하면서 새로운 것을 찾아내고, 이를 해결하고 진행하고자 더 많은 지식을 가진 연구자를 만나 회의하는데 골몰하는 것은 물론 휴식과 건강을 위한 충전의 시간을 가지며 균형을 맞추어나간다는 설명이다.

 

소통과 협업에 기반한 연구로 새로운 진단법 개발하며 더 많은 폐암 환자들의 생명 구한다

진공용 교수는 지적 호기심에 이끌려 현재에 이르렀다고 말했다. 무언가 새로운 것이 생기면 관심을 갖고, 예기치 않은 일이 발생했다면 해결책을 찾아 끊임없이 고민해온 그다. 진 교수는 자신을 믿고 지지해주는 아내에게 감사를 전하기도 했다.

의료 AI를 활용한 간질성 폐 이상 진단의 가능성을 확인한 지금 진 교수는 그 다음 스텝을 준비하고 있었다. 특발성 간질성 폐질환의 전 단계인 간질성 폐 이상의 조기진단을 통해 특발성 간질성 폐질환의 유병률을 낮출 수 있으리라는 기대에서다. 진보된 기술로 폐 질환을 조기 진단해 유병률을 낮추고, 완치율을 높이는 것은 흉부영상의학 전문의로서 갖는 사명이기도 하다. 최근에는 회복이 어려운 간질성 폐 이상 부위를 보다 빠르게 발견하기 위한 연구에 몰두하고 있다. 더불어 전북대학교병원 영상의학과 과장, 영상의학회 정보이사, 흉부영상의학회 기획이사, 폐암학회 재무이사, 전북영상의학회 이사장 등을 역임하며 학문적 성취를 공유하고, 저변을 넓히는 데 힘쓰고 있다.

진 교수는 자신이 강의와 진료, 그리고 연구를 지속할 수 있는 힘은 ‘협업’에 있다고 강조하기도 했다. 연구에의 사명감과 의지를 갖고 있다 하더라도 연구에 몰입할 수 있는 절대적인 시간이 부족하기에 연구의 속도는 더딜 수밖에 없다. 진 교수는 코어라인소프트와의 협업을 통해 보다 체계적이며 효율적인 연구가 가능해졌다고 말했다. 진 교수와 최 대표는 의사와 공학자의 입장에서 의견을 나누여 연구를 발전시켜갔다.

의료 AI를 활용한 간질성 폐 이상 진단은 더 많은 특발성 간질성 폐질환 환자들에 대한 조기진단을 가능케 했다. 흉부영상의학자 전문의를 만나는 행운을 거머쥔 환자들만이 조기진단을 통해 병의 진행을 막을 수 있는 확률론적 싸움에서 벗어날 수 있는 길을 연 것이기에 그 의미가 크다. 이는 섬유성 간질성 폐 이상 환자 중 20%가 특발성 간질성 폐질환으로 진행 하기 때문에 환자들의 생명을 구하는 결과로 귀결될 것이다. 의료 AI의 시대, 새로운 형태의 협업을 통해 더 큰 가능성을 열어가는 진 교수의 도전에 응원의 박수를 보낸다.