우리 아이 호흡 건강을 위한 AI 기반 맞춤형 솔루션

우리 아이 호흡 건강을 위한 AI 기반 맞춤형 솔루션

1. 개요

우리 아이의 호흡 건강은 어린이가 성장하는 과정에서 매우 중요한 요소입니다. 호흡기 질환은 어린이의 발달과 성장에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서, 조기 진단과 맞춤형 치료는 어린이의 호흡 건강을 유지하는 데 필수적입니다. 최근에는 인공지능(AI) 기술을 활용한 맞춤형 솔루션이 개발되어 어린이 호흡기 질환의 진단과 치료를 더욱 효율적으로 지원하고 있습니다.

2. 천명음 분석 AI 모델

분당서울대병원 소아청소년과 김경훈 교수팀은 천명음을 분류할 수 있는 트랜스포머 기반 AI 모델을 개발했습니다. 천명음은 기도가 좁아지거나 막혀 발생하는 고음의 ‘쌕쌕’거리는 호흡음으로, 주로 소아 천식이나 만성 폐쇄성 폐질환 등의 호흡기 질환에서 나타납니다. 이 모델은 호흡음을 멜 스펙트로그램 형태로 변환한 후, 이를 16×16 크기의 조각 단위로 나누어 각 조각 간의 관계를 학습하도록 설계되었습니다. 이를 통해 전체적인 문맥 정보를 고려할 수 있어, 부분 정보에만 의존하는 기존 CNN 방식보다 정밀한 분류가 가능합니다.

3. 성능 평가

연구팀은 천명음 194건과 기타 호흡음 531건 총 725건의 데이터를 수집해, 80%는 학습용, 20%는 성능 비교용으로 활용했습니다. 천명음 여부는 두 명의 소아 폐 전문의가 독립적으로 판정한 결과를 기준으로 했습니다. 분류 성능을 평가한 결과, AST 모델은 정확도 91.1%, 정밀도 88.2%, F1-Score 82.1%를 기록하며 CNN 모델보다 우수한 성능을 보였습니다.

4. 임상 적용 가능성

AST 모델은 전처리 과정에서 데이터 손실이 적고, 경량화 설계를 통해 모바일 기기에서도 구동이 가능합니다. 이는 임상 현장에서 빠른 진단뿐 아니라, 의료 접근성이 낮은 지역에서도 활용될 가능성을 높이는 요소로 평가됩니다. 김경훈 교수는 “소아는 성인보다 폐포의 표면적이 작아 호흡기 질환에 취약한 만큼, 천명음을 정확히 구분하는 것은 조기 진단에 매우 중요한 요소”라며 “이번 연구를 통해 AI 기반 AST 모델의 임상 적용 가능성을 확인했다”고 밝혔습니다.

5. 우리아이들병원 AI 솔루션

우리아이들병원은 AI 최적화 원천 기술을 기반으로 소형 의료기기에서도 고성능의 AI 모델을 구동할 수 있는 인공지능 솔루션 전문 기업인 노타와 함께 ‘딥러닝 기반 이상호흡음 및 이상심음 분석 알고리즘 개발’에 박차를 가하고 있습니다. 이 솔루션은 전자청진기로 채음한 호흡음, 심음을 데이터로 활용해 이상호흡음과 심음을 판별하는 알고리즘을 완성하고 경량화 후 앱에 탑재함으로서 기존 앱들의 활력 징후 체크 기능에서 진일보해 실제 진단에 적용할 수 있는 기술입니다.

6. 향후 계획

향후 스마트 기기 기반의 실시간 진단 도구 개발과 함께, 의료 인프라가 부족한 지역에서도 정확한 진단을 지원할 수 있도록 후속 연구를 이어갈 계획입니다. 또한, 우리아이들병원은 전국 유일 보건복지부 인증 소아청소년과 전문병원으로 소아청소년 전문의 44인, 다수의 정부 시행 사업참여 이력, 코로나19 안심병원 및 호흡기 전담 클리닉 운영 등 이미 소아청소년 질환과 관련해 다각화된 협진 시스템을 갖추고 있습니다.

7. 결론

AI 기반 맞춤형 솔루션은 어린이 호흡 건강을 위한 새로운 기회를 제공하고 있습니다. 분당서울대병원 소아청소년과 김경훈 교수팀의 AST 모델과 우리아이들병원의 딥러닝 기반 이상호흡음 및 이상심음 분석 알고리즘은 어린이 호흡기 질환의 조기 진단과 맞춤형 치료를 지원하는 데 큰 도움이 될 것입니다. 향후 이러한 솔루션들이 임상 현장에서 실제로 적용되어 어린이의 호흡 건강을 유지하는 데 기여할 수 있도록 연구와 개발이 계속 진행될 수 있도록 지원해 주시길 바랍니다.

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참고 문헌

• '쌕쌕' 거리는 우리 아이 숨소리, 91% 정확도로 숨은 천식 잡아내는 AI ...
• “아이 숨소리로 호흡기 질환 진단” 분당서울대병원, 트랜스포머 기반 AI ...
• 우리아이들병원, AI바우처 지원사업 주관기관 선정 - 후생신보

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이 글은 어린이 호흡 건강을 위한 AI 기반 맞춤형 솔루션에 대한 최신 연구와 개발 동향을 소개하며, 향후 계획과 임상 적용 가능성을 강조합니다.