대형병원 중심으로 코로나19 예방·진단 AI 개발 속속

I3D 신경망·딥러닝 알고리즘 등 적용…편의성·경제성 개선

최근 대형병원들을 중심으로 코로나19 예방 및 진단 인공지능(AI) 기술을 도입한 프로그램을 개발하고 있어 이목을 끈다.

서울아산병원 융합의학과 김남국 교수는 손으로 얼굴 만지는 동작을 감지해 알리는 AI 프로그램 ‘얼굴 만지지 마세요/손 씻으세요(DONT/WASH, DO Not Touch your face/WASH your hand)’를 개발했다.

해당 프로그램은 개인 컴퓨터나 노트북에 카메라와 그래픽처리장치(GPU)가 탑재돼 있으면 이 프로그램을 다운받아 사용할 수 있으며, 얼굴을 무심코 만질 때마다 모니터에 ‘얼굴 만지지 마세요’라는 알림 메시지가 떠서 습관을 교정하는 데 도움 받을 수 있다. 손으로 얼굴 만지는 동작을 91%의 정확도로 감지한다.

연구팀은 AI 모델 개발을 위해 영상 행동 분류에 탁월한 성능을 입증한 I3D 신경망을 사용했다. 이 신경망은 4백여 가지 행동 영상 데이터를 이미 학습해 둔 상태로, 이번 연구에서는 얼굴 만지는 것과 관계된 동작 11가지를 추가로 학습했다.

학습에는 총 11가지 동작을 담은 3차원 데이터 19만 장이 사용됐다. 해당 데이터는 서로 다른 10개 장소에서 얼굴 만지는 행동을 촬영한 동영상에서 획득했다. 모든 학습을 마친 AI 모델은 최종적으로 ‘얼굴 만지는 행동’과 ‘얼굴을 만지지 않는 행동’을 분류하는 성능평가를 거쳤다.

단, 개인 사용 환경에 따라 오류가 발생할 수 있고 그래픽처리장치(GPU)가 탑재된 컴퓨터에서 실행시켜야 하는 제한점이 존재한다는 점은 추후 개선할 예정이라고 연구팀 측은 밝혔다.

고려대학교 구로병원 진단검사의학과 임채승·장웅식 교수는 코로나19를 포함한 각종 전염병의 신속한 진단 및 바이러스 검출이 가능한 코로나19 고속다중분자진단 신기술을 개발했다.

현재는 코로나19 바이러스 검출에 실시간유전자증폭기술이 사용되는데 이 기술은 바이러스 검출에 6시간가량 소요되고, 4천만 원 가량의 고가의 장비가 필요해 대형병원 등에서만 진단확인이 가능했다. 또한 숙련된 전문가만이 할 수 있어 저개발 국가에서는 활용이 쉽지 않았다.

그러나 새로운 진단 기술을 활용하면 실시간유전자증폭기술 보다 5-6배 빠른 시간 내에 정확한 바이러스 검출이 가능하며, 시료별 개별검사가 가능해 현재처럼 시료를 모아 한꺼번에 기계를 작동하지 않아도 되기 때문에 즉각적인 바이러스 검출이 가능하다. 해당 기술이 적용된다면 검체 채취 이후부터 확진까지 1시간 안에 가능하다.

또 대형의 고가장비 없이 62도를 유지할 수 있는 등온장치만 있으면 가능하며, 전문가가 아니어도 바이러스를 검출할 수 있을 정도로 방법이 간단해 경제성, 편의성 측면에서도 여러 장점을 갖춰 앞으로 활용도가 높을 것으로 전망되고 있다.

명지병원은 (주)피노맥스와 손잡고 코로나19 진단 지원 AI 서비스인 피노체스트-AI(X-ray&CT Screening Protocol)를 개발했다.

피노체스트-AI는 코로나19 확진환자의 폐 CT와 X-ray 영상 데이터 등의 임상 데이터를 기반으로 한 딥러닝 알고리즘을 통해 코로나19 확진 여부를 수 초 안에 신속하게 구별하도록 설계됐다.

해당 서비스는 현재 미국에서 먼저 선보인 상태로, 염증 수치와 프로칼시토닌 등 전 세계 코로나19 환자들의 생체 지수를 바이러스 침범 지수와 결합해 질병 예후 예측 기능까지 탑재한 후 연내 FDA 승인을 추진할 계획이다.