“AI가 ‘자폐’ 빠른 진단”…스마트폰 활용 선별도구 개발

세브란스병원·서울대학교병원 연구팀
AI, 아이 음성인식·부모 설문문항 분석
기존검사보다 정확도↑…조기치료 가능

국내 연구팀이 스마트폰으로 자폐스펙트럼장애를 조기에 발견할 수 있는 도구를 개발했다. 사진은 기사의 특정 사실과 관련 없음. 클립아트코리아

스마트폰을 이용해 자폐스펙트럼장애(ASD)를 조기에 발견할 수 있는 길이 열렸다. 

국내 연구팀이 부모가 집에서 아이와 함께 놀이 과제를 하며 목소리를 녹음하면 이를 인공지능(AI)이 분석해 자폐 위험 여부를 알려주는 기술을 개발했다.

자폐스펙트럼장애는 발달 과정에서 나타나는 신경발달장애다. 언어 발달이 늦거나 제한적인 반복 행동을 보이는 등 사회적 상호작용에 어려움을 겪는 특징이 있다. 조기에 발견하고 치료를 시작하면 발달 궤도를 긍정적으로 바꿀 수 있지만 부모가 초기에 증상을 알아차리기는 쉽지 않다. 실제로 미국 질병통제예방센터(CDC)가 2020년 발표한 국가자폐감시조사(NASS)에 따르면 자폐스펙트럼장애를 앓는 아동의 약 3분의 1은 8세가 넘어서야 진단받는다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 부모 참여형 AI 선별 도구를 개발했다. 세브란스병원 소아정신과 천근아 교수와 신경외과 김휘영 교수, 서울대학교병원 김붕년 교수 연구팀은 국내 9개 병원에서 모집한 18~48개월 영유아 1242명의 데이터를 바탕으로 AI 모델을 개발했다. 스마트폰 애플리케이션(앱)을 통해 ▲이름을 부르면 반응하도록 유도하기 ▲부모의 행동 따라 하기 ▲공놀이 ▲장난감 등을 이용한 상상놀이 ▲도움 요청하기 등의 과제를 제시하고 월령별로 그 수를 다르게 할당한다. 18~23개월은 4가지, 35개월까지는 5가지, 48개월까지는 6가지로 확장하는 식이다.

AI는 이렇게 수집된 음성과 부모가 작성한 자폐 선별검사 문항을 분석했다. 음성은 AI 음성인식 모델(Whisper)로 목소리의 톤과 리듬, 발화 패턴을 파악했고 설문 문항은 자연어처리(NLP) 모델(RoBERTa)로 세부 의미까지 해석했다. 두 가지 정보를 동시에 활용하는 다중모달(Multimodal) 방식 덕분에 정확도가 크게 높아졌다.

그 결과 정상 발달 아동과 위험군을 가려내는 정확도는 94% 이상, 실제 자폐 아동을 선별하는 정확도도 85%를 넘어섰다. 국제 표준 검사인 자폐진단관찰검사(ADOS-2)와 비교했을 때도 약 80% 수준의 일치율을 보였다. 기존 검사들이 70% 안팎에 머물렀던 것과 비교하면 획기적인 성과다.

연구책임자인 천 교수는 “실제 진료실에서는 이미 증상이 심각해진 뒤에 방문하는 아이들이 많다”며 “이번에 개발한 AI는 가정에서 미리 활용할 수 있어 더 빠른 진단이 가능해지고 그만큼 더 좋은 치료 결과로 이어질 수 있을 것”이라고 설명했다.

이번 기술은 전문의의 진단을 대체하는 것이 아니라 부모가 안심하고 활용할 수 있는 디지털 조기 선별 도구라는 점에서 의미가 크다. 의료 인력이 부족한 지역에서도 간단히 사용할 수 있고 병원 진료 대기 시간을 줄여 조기 개입이 가능하기 때문이다. 

연구팀은 앞으로도 다양한 언어권 아동에게 적용할 수 있도록 연구를 확대하고 영상 데이터나 다른 생체 정보로 결합해 정확도를 높여 나갈 계획이다.