[벤처하는 의사들] AI가 ‘머릿속의 시한폭탄’ 85% 정확도로 예측한다

김택균 탈로스 대표·신경외과 전문의
사망률 50% 뇌동맥류, 위험도 예측하는 AI 개발
건강검진 데이터 이용, 영상검사 없이 예측

김택균 탈로스 대표./이정아 기자

의사들이 흔히 ‘머릿속 시한폭탄’에 비유하는 질환이 있다. 뇌 혈관벽이 풍선처럼 부풀어올라 예고 없이 터지는 ‘뇌동맥류’다. 시한폭탄과 마찬가지로 터지기 전까지는 알 수가 없고, 한번 터지면 돌이킬 수 없을 정도로 심각한 피해를 준다. 뇌동맥류가 터진 환자의 절반이 목숨을 잃을 정도다.

뇌동맥류 환자는 점차 늘고 있다. 건강보험심사평가원에 따르면 뇌동맥류로 진단 받은 환자는 2018년 9만 8116명에서 2022년 16만 5194명으로 68% 증가했다. 뇌 영상을 촬영하면 조기 진단이 가능하지만, 워낙 고가여서 건강검진마다 하기 어렵다.

국내 기업 탈로스는 영상 검사 결과가 없어도 국가 건강검진 데이터 결과를 이용해 개인의 뇌동맥류 발생 위험도를 산출할 수 있는 인공지능(AI)을 개발했다. 현재 전남대병원, 삼성창원병원 등 국내 병원과 검진기관 32곳에서 사용 중이다. 탈로스는 신경외과 전문의인 김택균 대표가 2021년 창업한 회사다.

지난 3일 서울 강남구 역삼동 탈로스 사무실에서 만난 김택균 대표는 “뇌동맥류는 시간에 따라 점점 커지다가 터지는데, 그 전에는 증상이 없어 조기 발견이 어렵다”며 “모든 사람에게 고가의 자기공명영상(MRI)이나 컴퓨터단층촬영(CT)을 권하기도 쉽지 않다”고 말했다.

그는 “추가 검사 없이 기본 건강검진 데이터만을 활용해 뇌동맥류 고위험군을 분류하는 AI를 개발했다”며 “AI가 고위험군으로 분류한 사람들에게 우선 뇌 MRI, CT 검사를 받게 해도 뇌동맥류를 조기 발견해 수많은 생명을 살릴 수 있을 것”이라고 말했다. 다음은 김 대표와의 일문일답.

–분당서울대병원에서 신경외과 교수로 일하다가 탈로스를 창업했다. 계기가 무엇인가.

“원래 꿈은 신경외과 의사였다. 의대생 때 환자가 뇌수술을 받기 전과 후의 극적인 변화를 보고 신경외과에 대한 매력을 느꼈다. 그러다가 2015년 AI 알파고와 이세돌 9단의 대국을 보면서 신선한 충격을 받았다. 어렸을 때부터 컴퓨터 프로그래밍을 취미로 했기 때문에, AI를 연구하면 좋은 기회가 생기겠다고 생각했다. 이때부터 모든 연구의 무게 중심을 AI로 옮겼다.”

–AI를 뇌동맥류 진단에 적용한 이유는 무엇인가.

“신경외과 의사로서 뇌혈관질환자를 주로 수술했다. 워낙 위중한 질환이다보니 수술을 마치더라도 생명을 잃는 경우가 있는데, 임상의로서 가장 괴로운 점이었다. 그중에는 미리 알았다면 죽음을 막을 수 있었던 경우도 많았다. 바로 뇌동맥류다. 전공과 흥미를 결합해 뇌동맥류 발생 위험도를 예측하는 AI를 개발했다.

신경외과 의사가 1년 내내 살릴 수 있는 환자는 많아야 300~400명 정도지만, 뇌동맥류 AI를 개발하면 1년에 많게는 수십만명도 살릴 수 있겠다는 생각이 들었다. 그래서 창업을 했다. 의사가 직접 개발한 제품이기 때문에 의사와 환자에게 모두 필요하고 잘 쓰일 수 있다는 장점이 있다. 이 덕분에 지난해에는 범정부 공공데이터 활용 창업경진대회에서 대통령상도 받았다.”

뇌동맥류는 뇌혈관이 풍선처럼 부풀어오르는 질환이다./호주 멜버른로얄어린이병원

–뇌동맥류는 어떤 병인가.

“뇌동맥류는 뇌혈관이 풍선처럼 부푸는 질환이다. 풍선을 계속 불면 약한 곳이 터지듯이 뇌동맥류도 점점 커지다가 약한 부위가 터진다. 뇌출혈(지주막하출혈)이 발생하는 것이다. 다른 원인으로 인한 뇌출혈보다도 위험도가 높다. 사망률이 50%에 이른다. 미국의 경우 인구 50명 중 1명이 뇌동맥류 환자로 추정된다. 18분에 1명꼴로 뇌출혈이 일어나 목숨을 잃는다.

문제는 뇌동맥류 자체는 증상이 없다는 점이다. 머릿속에 뇌동맥류가 생겼는지, 얼마나 커졌는지 뇌 MRI나 CT를 찍기 전까진 알 수가 없다. 그렇다고 해서 모든 사람에게 뇌동맥류를 고려해 뇌영상을 찍도록 권할 수는 없는 노릇이다. MRI는 고가 비용이 문제이고, CT는 조영제와 방사선으로 인한 위험성 문제가 있다. 그만큼 조기 발견이 어렵다.”

–그래도 다른 뇌질환에 비해 희망적인 부분이 있다는데.

“뇌 혈관이 터지는 뇌출혈과 막히는 뇌경색 같은 다른 뇌 질환은 미리 알아챌 수 있는 사전 증상이 없어 위험인자관리가 중요한 요소로 거론된다. 대표적으로 혈압과 당 수치다. 하지만 이들 요소를 잘 관리해도 뇌출혈이나 뇌경색을 예방하는 데에는 한계가 있다. 반면 지주막하출혈은 대부분 뇌동맥류가 원인이다. 즉, 터지기 전에 뇌동맥류를 진단할 수 있다면 완전히 치료할 수 있다.

뇌동맥류 자체를 티타늄 클립으로 잡아주는 수술을 하거나, 허벅지 혈관을 따라 코일을 넣어 뇌동맥류를 막는 시술을 하면 된다. 조기 발견할 수 있다면 치료를 통해 건강하게 살 수 있다. 실제로 최근 국내에서 MRI 검사 건수가 늘어나며 2008~2016년 터지기 전에 진단된 뇌동맥류가 늘었다. 덕분에 1년에 1만명 이상 살렸다. 하지만 뇌동맥류로 인한 뇌출혈 자체는 전혀 줄지 않았다. 빙산의 일각처럼 아주 일부분 사람들만 MRI 검사를 통해 뇌동맥류를 발견했기 때문이다.”

–탈로스가 개발한 AI인 ‘안리스크(ANRISK)’를 소개해 달라.

“ANRISK는 뇌동맥류(aneurysm)의 ‘안(an)’과 ‘위험(risk)’을 붙여 이름을 지었다. 물론 ‘안 위험(no risk)’하게 환자를 지키겠다는 중의적인 의미도 있다. 안리스크는 국가 건강검진데이터에 있는 키와 몸무게·나이·성별 같은 기본 정보와 비만도·혈압·콜레스테롤수치·간수치·가족력 등 21가지 변수를 종합적으로 고려해 뇌동맥류가 발생할 위험을 예측하는 AI다. MRI와 CT를 찍지 않고도 모든 국민을 대상으로 뇌동맥류의 위험도가 얼마나 되는지 예측할 수 있다.

안리스크를 개발하기 위해 먼저 국민건강보험공단의 건강검진기록과, 의료 이용 기록을 통합한 빅데이터(대용량 정보)를 이용해 뇌동맥류의 발생 양상을 분석했다. 그리고 그 데이터를 스스로 학습할 수 있는 AI 모델을 개발했다. 그 결과 AI는 뇌혈관 영상검사 결과 없이도 뇌동맥류 발생 위험이 큰 사람들을 찾아낼 수 있었다.”

ANRISK는 같은 고위험군으로 분류된 사람이라도 전혀 다르게 분석한다. 어떤 사람은 고혈압 가족력과 뇌졸중 가족력, 당뇨병, 고혈압, 심장병 가족력 때문에 뇌동맥류 발생 위험이 높다고 예측된다./탈로스

–안리스크는 어떻게 뇌동맥류 위험도를 예측하는가.

“‘혈압이 높으면 위험하다’, ‘비만하면 위험하다’는 식이 아니다. 마치 AI가 강아지와 고양이를 구분하는 일과 비슷하다. 동물의 귀 기울기와 다리 사이의 거리, 앞다리의 굵기 등을 따지는 것이 아니라 전체적인 생김새를 보고 개인지 고양이인지 분간하는 것처럼. 이 AI는 여러 가지 변수를 총체적으로 고려해 결론을 내린다. 전체적인 인과관계와 상관관계를 본다.

그래서 같은 최고위험군으로 분류된 사람이라도 AI 분석 결과표가 전혀 다르게 나타난다. 어떤 사람은 고혈압 가족력과 뇌졸중 가족력, 당뇨병, 고혈압, 심장병 가족력 때문에 뇌동맥류 발생 위험이 높다고 예측된다. 반면 어떤 사람은 고밀도 콜레스테롤(HDL) 수치와 간수치, 중성지방 농도 때문에 고위험군으로 분류된다. AI가 개인맞춤형으로 뇌동맥류를 예측하는 셈이다.”

–안리스크의 정확도는 어느 정도인가.

“안리스크는 사람들을 ‘최고위험군’, ‘고위험군’, ‘평균위험군’, ‘저위험군’, ‘최저위험군’ 등 다섯 가지 단계로 구분한다. 최저위험군에 비해 최고위험군의 뇌동맥류 발생률은 52배나 높다. 최고위험군이나 고위험군으로 분류됐다면 MRI, CT를 찍어 실제로 뇌동맥류가 있는지 검사하는 게 좋다는 뜻이다.

전남대병원과 협업해 환자 6000명을 대상으로 AI 테스트를 한 다음, 실제로 뇌동맥류가 있는지 MRI, CT로 확인했다. AI가 최고위험군으로 분류한 사람은 약 6.4%가 실제로 뇌동맥류를 갖고 있었다. 이 뿐만 아니라 현재 당장 뇌동맥류가 보이지 않더라도, AI로 5년 내 뇌동맥류가 발생할 확률까지 예측해서 알려준다. 안리스크가 실제 뇌동맥류 환자를 최고위험군, 고위험군으로 분류하는 정확도(민감도)는 85%, 뇌동맥류가 없는 사람을 최저위험군, 저위험군으로 분류하는 정확도(특이도)는 62% 정도다.”

–앞으로의 목표는 무엇인가.

“더 많은 심뇌혈관질환자를 살리는 데 일조하고 싶다. 현재 뇌동맥류 외에도 심근경색과 협심증·뇌출혈·뇌경색·뇌혈관협착 등 심뇌혈관질환 10종을 예측할 수 있는 AI를 개발하고 있다. 내년 상반기 쯤 출시할 수 있을 것으로 보인다. 또한 뇌동맥류 환자를 치료할 때 의사가 가장 좋은 치료법을 선택할 수 있도록 도와주는 AI를 개발하고 있다. 내년 하반기쯤 상용화할 예정이다.”

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