한국전자통신연구원(ETRI) 연구팀이 개발한 폐암 조기진단 시스템에 내장된 멀티모달 센서 어레이에 대해 논의하고 있다. [한국전자통신연구원 제공]

국내 연구진이 날숨을 이용해 폐암을 조기 선별검사할 수 있는 기술을 개발해 임상에서 95%의 정확도를 확인했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 날숨을 통해 폐 속 암세포 덩어리에서 발생하는 다종의 휘발성유기화합물(VOCs)을 감지하는 센서 시스템과 이로부터 얻은 센싱 데이터를 통해 폐암 환자를 판별하는 AI 딥러닝 알고리즘 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

ETRI가 개발한 폐암 조기진단 시스템은 데스크탑 컴퓨터 크기로 ▷날숨 샘플링부 ▷날숨 감지센서 모듈 ▷데이터 신호 처리부 등 크게 세 부분으로 구성된다. ETRI 연구팀의 기술은 사람의 호흡만으로 간단하게 폐암 선별검사가 가능하다. 우선 검진자의 날숨을 비닐 키트에 담는다. 날숨이 찬 테프론 기반 봉투와 탄소흡착 튜브 막대기를 연결하면 호흡 중 배출되는 여러 가스 성분이 막대기에 붙는다.

다시 막대기를 폐암 조기진단 시스템에 집어넣고, 시스템을 구동하면 호기(呼氣)가스의 구성성분과 탄소튜브 막대기에 붙은 호기 내 VOCs 양에 따라 내장된 20종의 멀티모달 센서 어레이를 통해 전기 신호가 달라짐을 알 수 있다. 이렇게 날숨의 구성성분 데이터를 AI 딥러닝 알고리즘으로 학습·분석하면 폐암 발병 여부를 판별하는 데 큰 도움이 된다.

ETRI 연구팀이 정상훈 분당서울대병원 흉부외과 교수 연구팀과 10여 년간의 공동연구를 통해 얻은 이번 연구 결과는 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 나타냈다.

연구팀은 이번 연구결과를 통해 임상적 유효성을 확인해 폐암 환자 선별검사와 조기진단의 보완재 역할을 충분히 수행할 수 있음을 확인했다. 기존 병원 진단 장비에 비해 제작 비용이 저렴하고 빠르며, 기존 의료 장비(저선량 폐 CT검사) 가격 대비 정확도가 높다. 연구팀은 후속 연구를 통해 추가로 1000례 이상의 대규모의 추가적인 폐암 환자 임상시험을 진행해 빅데이터를 구축, 시스템의 재현성과 신뢰성을 확보할 예정이다.

구본혁 기자