AI 청진기로 병원 방문 없이 소아 질환 조기 발견하기

AI 청진기로 병원 방문 없이 소아 질환 조기 발견하기

1. 소아 질환의 중요성

소아 질환은 어린 아이들의 건강과 생명을 위협할 수 있는 심각한 문제입니다. 특히 호흡기 질환은 천식, 기관지염, 폐렴 등 다양한 종류로 나타날 수 있으며, 조기 진단과 적절한 치료가 없으면 심각한 후유증을 유발할 수 있습니다. 따라서 소아 질환의 조기 발견은 매우 중요합니다.

2. 전통적인 청진기 사용의 한계

현재 소아 질환의 진단은 주로 청진기를 통해 의료진이 청취하는 방식으로 진행됩니다. 하지만 이 방법은 의료진의 숙련도나 경험에 따라 정확도에 차이가 있어 보다 객관적이고 정밀한 진단기술의 필요성이 꾸준히 제기돼 왔다. 특히 코로나19 팬데믹 이후 의료인력의 부족으로 인해 진단 정확도가 떨어지는 문제가 발생했습니다.

3. AI 청진기의 개발과 성능

recent years, researchers have been developing AI-based stethoscopes to address these limitations. One such innovation is the use of deep learning algorithms to analyze respiratory sounds, particularly the "wheezing" sound, which is a key indicator of respiratory diseases in children.

3.1. AI 청진기 기술의 개발

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 평가됐습니다.

3.2. 천명음의 중요성

천명음(wheezing)은 폐로 오가는 공기의 통로인 기도가 좁아지면서 압력에 의해 숨을 쉴 때마다 가슴에서 ‘쌕쌕’ 소리가 나는 호흡음으로, 소아 호흡기 질환을 조기 진단하는 데 가장 중요한 지표로 활용되고 있습니다. 하지만 지금까지 천명음 판별 수단은 전통적인 ‘청진’ 방식에 머물러 있어 의사의 숙련도에 따라 정확도에 차이가 있다는 한계가 있습니다.

3.3. AI 모델의 성능

분당서울대병원 소아청소년과 김경훈 교수팀은 호흡기 질환을 가진 소아들에서 나타나는 비정상적인 숨소리인 ‘천명음’을 찾아내는 인공지능 모델을 개발했습니다. 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.

연구 결과, 개발된 알고리즘은 정확도 91.2%, 정밀도 94.4% 수준으로 임상 현장에서도 충분히 적용 가능한 높은 정확성과 안정성을 보였습니다. 또한, AST 모델은 전체 호흡음의 문맥까지 고려해 분석할 수 있어 일부 정보만을 분석하는 CNN보다 정밀도가 높다고 설명했습니다.

4. AI 청진기의 임상 적용 가능성

AI 청진기는 병원 방문 없이도 소아 질환을 조기 발견할 수 있는 혁신적인 기술입니다. 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.

5. 향후 연구와 적용 방향

향후 AI 청진기 기술은 더욱 정확한 예측을 가능하게 하면서도 인공지능의 학습 능력을 적절한 수준으로 유지할 수 있도록 34개 레이어의 레즈넷(ResNet) 인공신경망 기술을 적용할 수 있습니다. 또한, 데이터를 더 모으고, 호흡 관련 질환 분류모델을 세분화하면 소아의 폐 질환을 AI 청진기로 조기 진단하는 데 큰 도움이 될 것입니다.

결론

AI 청진기는 소아 질환의 조기 발견을 위한 혁신적인 기술로, 전통적인 청진기 사용의 한계를 극복할 수 있습니다. 연구 결과는 AI 모델의 높은 정확성과 안정성을 입증하며, 향후 임상 적용 가능성을 확대할 수 있는 중요한 기초를 제공합니다. 따라서 AI 청진기 기술의 개발과 적용은 소아 질환의 조기 발견을 위한 중요한 방안으로 고려될 수 있습니다.

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참고 문헌

• "아이 아플 때 이상한 호흡소리, AI 청진기가 가려낸다" (한국경제, 2022.10.21)
• "AI바우처 공급기업 Pool 목록" (더브이씨, 2023)
• "소아 천식, 기관지염 진단 지표 '천명음', 청진기 대신 AI로 찾아낸다" (디지털 조선일보, 2023.01.31)
• "AI로 '쌕쌕' 천명음까지 정밀분석…소아 호흡기 진단 한걸음 더" (헬스경향, 2025.04.10)