ETRI-분당서울대병원-동국대 공동연구팀, 의사 진단과 병행할 경우 조기진단 정확도↑

과거에는 ‘불치병’으로 받아들여졌던 암도 이제는 과학기술이 발전하면서 점점 관리 가능한 질병으로 바뀌고 있다. 그렇지만 관리 가능하고 정복이 눈 앞으로 다가왔다지만 조기 진단을 하지 못하면 여전히 불치병일 수 밖에 없다. 최근 과학자들은 복잡한 영상장치를 사용해 진단하던 암을 비교적 간단하고 저렴하지만 정확하게 진단할 수 있는 방법들을 내놓고 있다.

국내 연구진이 풍선 모양의 봉투에 숨을 불어넣는 것만으로도 손쉽게 폐암을 조기 진단할 수 있는 기술을 내놔 주목받고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI) 복지·의료ICT연구단 진단치료기연구실과 분당서울대병원 흉부외과, 동국대 공동연구팀은 날숨만으로 폐암을 진단할 수 있는 ‘의료용 전자 코’를 개발하는데 성공했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 기계공학 및 전자공학 분야 국제학술지 ‘센서 앤드 액츄에이트 B: 화학’에 실렸다.

지난해 기준 한국인 사망원인은 암, 그중 폐암 사망률은 점점 높아지고 있는 상황이다. 그런데 현재 폐암진단을 위해서는 X선 검사나 컴퓨터 단층촬영(CT) 검사를 실시하는데 모두 방사선을 이용하기 때문에 방사선 노출 위험이 있을 뿐만 아니라 CT는 비용 부담이 여전히 높은 편이다.

연구진은 코가 신경세포를 통해 냄새를 맡는 것에 착안했다. 연구진은 사람이 내뱉는 날숨을 통해 폐 속 암세포가 만들어 내는 휘발성유기화합물(VOCs)를 감지하는 센서와 이를 통해 얻은 데이터로 폐암 여부를 판별할 수 있도록 돕는 인공지능 기계학습 알고리즘 기술을 개발한 것이다. 날숨이 들어오면 전자소자를 이용해 사람의 코처럼 냄새를 맡아 전기적 신호로 바꿔 질병유무를 판단해 검진할 수 있는 ‘전자코’를 만들었다.

연구진이 개발한 전자코 시스템은 데스크탑 컴퓨터 크기의 날숨 샘플링부, 금속산화물 화학센서 모듈, 데이터 신호처리부 3개 부분으로 구성돼 있다. 우선 검진 대상자가 풍선처럼 생긴 비닐 키트에 숨을 불어넣으면 여기에 탄소 막대를 넣는다. 탄소막대에는 호흡 중 배출되는 여러 가스 성분들이 붙게 되고 이것을 전자 코 시스템에 집어넣으면 가스 성분에 따라 전기 저항이 달라지게 된다. 날숨 구성성분 데이터를 알고리즘으로 분석해 폐암 유무를 판별하는 것이다.연구팀은 폐암 환자 37명과 정상인 48명의 날숨을 채취해 200회 이상 분석해 폐암환자의 숨에서만 나타나는 특징을 데이터베이스로 만들었다. 데이터베이스를 기반으로 인공지능이 진단한 폐암환자 여부 진단 정확도는 약 75% 수준으로 임상의사의 진단 정보와 결합하면 폐암환자 판정율은 매우 높아지게 된다.

연구진은 추가 연구를 통해 날숨을 활용해 위암, 대장암 등 다양한 암의 조기진단 기술을 개발할 계획이며 현재는 비만환자의 비만정도와 운동량을 정확하게 판독할 수 있는 ‘웨어러블 전자코 시스템’ 완성을 눈 앞에 두고 있다.

연구팀 관계자는 “이번 기술이 상용화될 경우 저렴하면서도 편리하게 폐암 발병 여부를 검사할 수 있어 국민들의 의료비용 절감은 물론 관련 진단시장 시장경쟁력 확보에도 도움이 될 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr