소아 기관지염 진단에 필요한 최신 의료 기기 리뷰

소아 기관지염 진단에 필요한 최신 의료 기기 리뷰

소아 기관지염은 소아의 호흡기 질환 중 하나로, 기관지나 세부 기관지가 좁아지는 질환을 일컫습니다. 이 질환은 천식, 모세기관지염 등 다양한 호흡기 질환과 관련이 있으며, 조기 진단과 정확한 치료가 중요합니다. 최근에는 인공지능(AI) 기술을 활용한 새로운 의료 기기들이 개발되어 소아 기관지염 진단의 정확성을 높이는 데 기여하고 있습니다. 이 글에서는 소아 기관지염 진단에 필요한 최신 의료 기기를 리뷰하며, 특히 인공지능 기반의 AI 청진기와 천명음 인공지능 모델에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

1. 인공지능 기반의 AI 청진기

소아청소년 전문 우리아이들병원 남성우 전문의와 한국과학기술대 인공지능 응용학과 김성은 교수 공동 연구팀은 최근 1년간 병원을 찾은 소아청소년 환자 14,903명의 호흡음을 전자청진기로 채음해 AI 알고리즘으로 학습시킨 결과, 이상 호흡음을 구별해내는 정확도가 84% 수준에 도달한 것으로 평가되었습니다. 이 연구 결과는 대한소아청소년학회 추계학술대회에서 발표되었습니다.

AI 청진기는 수포음과 천명음이 있는 경우 이상 호흡음으로 분류하고, 이를 AI에 학습시켜 진단 알고리즘의 정확도를 측정합니다. 수포음은 거품소리와 유사한데, 주로 폐렴이 진행되는 과정에서 나타나며, 천명음은 기관지나 세부 기관지가 좁아지는 질환(기관지폐렴, 모세기관지염)이 있을 때 '쌕쌕'하는 소리로 들립니다. 질병 초기에 소아에게 나타나는 이런 이상 호흡음을 정확하고 신속하게 감별해야 조기 진단과 치료가 가능해집니다.

남성우 전문의는 "이번 AI 청진 기술은 국내에서 가장 많이 축적된 호흡음 데이터를 활용한 것으로, 해외에서 구축된 데이터와 비교했을 때 민감도와 특이도를 종합한 진단 정확도가 84%로 유사했다"고 설명했습니다. 또한, AI 청진기는 코로나19 팬데믹 등의 상황에서 격리나 보호장구 착용 등의 이유로 접촉이 어려울 때 원격으로 호흡음을 분석하는 데도 활용될 수 있을 것으로 전망했습니다.

2. 천명음 인공지능 모델

천명음은 소아 호흡기 질환을 조기에 진단하는 데 중요한 지표로 활용됩니다. 천명음은 일반적인 호흡음과 달리 연속적인 고음의 소리로, 기관지가 좁아질 때 들리게 됩니다. 소아는 성인보다 기도가 좁아, 여러 원인으로 기관지가 좁아지는 경우가 빈번하게 발생합니다. 이때 소아들은 견디는 능력이 부족하기 때문에 천명음이 발생합니다.

김경훈 교수팀은 천명음을 분별하는 인공지능 모델을 개발하여, 소아 호흡기 질환을 진단하고 치료하는 데 많은 도움이 될 것으로 기대를 모으고 있습니다. 연구팀은 기존의 유사한 연구들에서 데이터의 정교함과 모델 정확도가 임상 현장에서 활용되기에는 다소 부족하다는 점에 착안해, 소아 호흡기 전문가들이 교차 검증한 실제 소아 호흡기 환자 287명의 호흡음을 기계 학습에 사용했습니다.

개발된 알고리즘은 정확도 91.2%, 정밀도 94.4% 수준으로 임상 현장에서도 충분히 적용 가능한 높은 정확성과 안정성을 보였습니다. 연구팀은 이러한 분석이 소량의 메모리 공간만을 필요로 해, 향후 모바일 기기 등에 적용해 환자 개인별 상태를 시간, 장소의 제약 없이 모니터링할 수 있게 될 것으로 기대했습니다.

3. 전자 청진기와 연결하는 애플리케이션

AI 청진기와 천명음 인공지능 모델은 각각의 장점을 가지고 있습니다. AI 청진기는 다양한 이상 호흡음을 구별할 수 있으며, 천명음 인공지능 모델은 천명음을 정확하게 감별할 수 있습니다. 이러한 두 모델을 결합하여, 소아 호흡기 질환을 진단하고 치료하는 통합 인공지능으로 확장할 계획을 가지고 있습니다.

전자 청진기와 연결하는 애플리케이션 형태의 의료기기 개발도 준비 중이며, 향후 디바이스에도 적용할 수 있을 것으로 기대됩니다. 이러한 디바이스는 만성 소아 호흡기 환자들의 상태를 모니터링할 수 있으며, 개발된 천명음 인공지능 모델을 기반으로 인공지능의 성능을 개선하는 고도화 작업을 진행하고 있습니다.

4. 소아 호흡기 질환 진단의 중요성

소아 호흡기 질환은 정확한 진단과 치료가 중요합니다. 천식, 모세기관지염 등 다양한 호흡기 질환은 조기 진단이 필수적입니다. 천식은 기도 폐쇄와 기도과민성을 측정하는 폐기능 검사에 의해 진단되며, 기관지유발검사도 유용한 방법입니다.

기관지염은 기관지나 세부 기관지가 좁아지는 질환으로, 천명음이 발생할 수 있습니다. 천명음은 기관지가 좁아질 때 '쌕쌕'하는 소리로 들리며, 소아의 기도가 좁아지기 때문에 천명음이 발생하기가 쉽습니다.

5. 향후 연구와 개발

향후 연구와 개발에서는 소아 호흡기 질환 진단을 위한 인공지능 모델을 더욱 발전시키고, 다양한 비정상 호흡음을 학습시켜 분류할 수 있도록 할 계획입니다. 또한, 환자의 임상 증상 및 지표들과 연계해 소아 호흡기 질환을 진단하고 치료하는 통합 인공지능으로 확장할 계획을 가지고 있습니다.

소아 기관지염 진단에 필요한 최신 의료 기기는 AI 청진기와 천명음 인공지능 모델을 포함합니다. 이러한 기기는 소아 호흡기 질환을 조기 진단하고, 정확한 치료를 가능하게 합니다. 향후 연구와 개발에서는 이러한 기기를 더욱 발전시키고, 소아 호흡기 질환 진단의 정확성을 높이는 데 기여할 것입니다.

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참고 문헌

• "아이 아플 때 이상한 호흡소리, AI 청진기가 가려낸다" (한국경제, 2022.10.21)
• "소아 천명음, 인공지능 기술로 판별력 높인다 - 소아천식, 모세기관지염" (블로그, 2023.08.16)
• "소아 천식, 기관지염 진단 지표 '천명음', 청진기 대신 AI로 찾아낸다" (디지털 조선일보, 2023.01.31)
• "소아의 급성 폐 및 기도질환의 영상" (PMC, 2023.01.31)
• "소아에서 폐기능검사" (KoreaMed Synapse, 2013.09.08)