AI기술, 몇 분만에 코로나19 감지 해준다?

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스코틀랜드 UWS(University of the West of Scotland)의 연구원들이 X-레이 이미지를 학습시킨 AI를 사용해 코비드-19 감염 여부를 몇 분안에 확인할 수 있는 방법을 개발했다고 1월 21일 트리뷴(The Tribune)지가 보도했다. 이 방법은 현재 코로나 진단 방법의 가장 큰 한계점인 시간 소요를 줄이는데 도움이 될 수 있을 것으로 보인다.

기존의 코로나19를 진단하는 방법을 살펴보면 크게 ①검사 결과가 수십분 이내로 확인되는 신속검사와, ②3-6시간 정도의 시간이 소요되는 실험실 검사 두 가지로 나뉜다. 둘 다 코 또는 목의 점액을 채취 한다는 공통점이 있지만 신속검사는 바이러스의 특정 ‘단백질’을 조사하고, 실험실 검사는 해당 바이러스의 ‘유전자’를 검사하는 것에 차이가 있다.

신속검사는 항체를 이용해 코로나 감염여부를 판별해낸다. 몸 속에 세균이나 바이러스같은 병원체가 들어오면, 면역 세포들은 이를 인지하고 항체를 생성된다. 항체는 바이러스에 달라붙어 제 기능을 하지 못하도록 막는다.

코로나 바이러스에 대한 항체가 있는지를 보고 감염여부를 판단하는 것이다. 제품에 따라 15-30분이면 양성 여부가 확인된다.

실험실 검사는 유전자를 검사하는 방식으로 채취한 샘플에서 직접 코로나 바이러스의 유무를 확인한다. 가열과 냉각의 온도 변화를 통해 코, 목구멍에서 채취한 DNA를 대규모로 복제하고, 거기서 일정치 이상의 바이러스 유전자가 탐지될 경우 감염으로 판정한다.

두 가지 방법 중 높은 과학적 정확도를 얻을 수 있는 건 방금 설명한 유전자 검사 방식이다. 보통 PCR방법이라고 많이 알려졌다.

하지만 검체를 채취하는 의료진이 유전자 증폭을 위한 장치를 사용해 검사를 진행해야 하므로 3~6시간 정도의 시간이 소요된다. 그러다 보니 바이러스 검사를 받은 사람은 결과를 알기 전까지 자가격리를 해야 했다.

반면 신속검사방식은 간편하게 검사를 할 수 있고, 결과를 신속하게 알 수 있으며, 비용도 저렴하지만, 정확도가 높지 않다는 한계가 꾸준히 지적됐었다.

강동성심 병원 박소연 교수는 검사숙련도, 추운 온도 등 검사 환경에 따라 최대 90%의 정확도를 보일 수 있으나 동시에 최저 20%의 정확도까지 떨어질 수 있다는 소견을 1월 27일 이데일리 기사를 통해 밝힌 바 있다.

출처: UWS

해당 검사방법의 장단점들이 UWS 연구원들이 개발한 테스트 플랫폼이 주목받는 이유다. 시간이 걸리더라도 고수할 수 밖에 없는 가장 높은 정확도의 PCR검사보다 훨씬 빠른 속도와 비슷한 정확성으로 감염 여부를 판단할 수 있다고 주장하기 때문.

그들은 X-레이를 활용해 총 세 집단의 데이터 베이스를 수집했다. 세 집단은 코로나19 환자와 건강한 개인, 바이러스성 폐렴 환자가 포함됐다. 그들에게서 총 3,000개 가량의 X-레이 이미지를 모은 후, 시각적 이미지를 분석하는 데 사용되는 AI 테스트 플랫폼에 적용하였다.

그리고 학습시킨 AI 프로세스를 코로나 감염 의심자에게 사용해 진단하게 했다. 지금까지 시행한 테스트 결과의 정확도는 무려 98%이상이라고 연구진은 밝혔다.

X-레이를 이용해 코로나 감염 여부를 판단 할 수 있는 이유는 무증상 환자를 제외한 코로나19 감염 환자들이 폐렴 증상을 띄기 때문이다. 코로나 감염 환자의 흉부를 X-레이로 찍으면 반투명 유리와 비슷한 옅은 음영이 발견된다는 공통점을 보인다. 연구진들은 이 원리를 AI 알고리즘과 접목시켰다.

트리뷴지는 웨스트 스코틀랜드 대학(UWS)의 연구진들이 오미크론 변종 증가로 인해 코로나 19를 감지해낼 수 있는 더욱 빠르고 안정적인 도구의 필요성이 대두되었지만, 몇몇 국가에서는 진단 설비, 도구의 제한으로 인해 한번에 많은 코로나 테스트를 수행할 수 없었던 문제에 주목했다고 한다.

또한 연구진들이 UWS의 AI 개발 기술이 특히 PCR검사를 용이하게 실행할 수 없는 국가들에게 응급실의 부담을 덜어주는 등의 도움이 되기를 바란다고 보도했다.

하지만 연구를 같이 진행한 나임 교수는 “PCR검사가 용이하지 않은 환경에서는 중요한 역할을 할 수 있는 것은 맞으나, 감염 초기에는 X-레이에서 잡아낼 수 없는 경우도 있기 때문에 AI 판독 기술이 PCR 검사를 완전히 대체할 수는 없다는 것을 인지해야 한다”며 유의점을 전하기도 했다.

연구팀은 앞으로 더 다양한 모델의 X-레이를 모은 뒤 정확한 데이터 베이스를 만들 것이라 밝혔다.

테크플러스 에디터 이지은

tech-plus@naver.com​

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