수리연, 소아 고관절 이형성증 조기진단 기술 개발

- X-선 영상으로 소아 고관절 질환유무 자동 판별 기술 개발 성공, 대한영상의학회지 4월호 표지논문 게재 -

□ 국가수리과학연구소(소장 김현민, 이하 수리연) 의료영상연구팀이 서울대학교병원(원장 김연수) 소아영상의학과와 공동 연구를 통해 소아 발달성 고관절 이형성증 조기진단 기술 개발에 성공해 대한영상의학회지(Korean Journal of Radiology, IF 3.179) 4월호 표지논문으로 게재됐다. 

□ 소아 고관절 이형성증(소아 엉덩이 관절 탈구)은 1000명당 2~3명에서 발생하는 흔한 질환으로, 소아의 정상적인 고관절 발달을 위해서는 조기진단이 매우 중요하다.
 

◎ 그러나 소아의 연령대마다 진단방법이 다르고, 무엇보다 전문의의 숙련도에 따라 진단의 정확도에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 전체 소아 연령에 대해 일관성 있는 정확도를 보장할 수 있는 진단기술이 필요한 상황이었다.

□ 수리연 연구진은 수학적 알고리즘과 딥러닝 기술을 접목하여 X-선 영상을 이용한 다양한 연령대의 소아를 진단할 수 있는 선별기술을 개발하는데 성공했다.

 ◎ 연구진은 누운자세로 촬영한 하복부 X-선 영상에서 대퇴골두를 중심으로 한 영상패치(영상조각)를 수학적인 알고리즘으로 추출하고, 추출된 영상패치로부터 질환유무를 진단하도록 인공 신경망을 학습시키는 영상패치 기반 진단 알고리즘을 디자인했다.

 ◎ 이를 통해 계산 효율성과 진단 정확도를 높히고, X-선 영상에서 질환 유무에 대한 자동 판별이 가능하게 되었다.

□ 또한 해당 알고리즘은 높은 진단 정확도를 갖고 있는 숙련된 전문의와의 진단 성능 비교에서도 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 확인되었다.

 ◎ 특히, 소아 방사선과의 경험이 없는 의료진과의 진단 성능 비교에서는 수리연이 개발한 알고리즘이 민감도, 특이도, 양성예측도가 더 우수한 것으로 확인되었다.

□ 이번 수리연이 개발한 기술은 전체 연령대의 소아 진단이 가능하고, X-선 영상을 이용하기 때문에 저렴한 검사비용과 일반 병원에서도 접근성이 용이해졌다는 장점을 갖고 있다.

□ 조연진 서울대학교병원 소아영상의학과 교수는 “수학적 방법을 통해 개발된 진단기술이 의료진의 진단정확도를 높일 수 있음을 확인했으며, 특히 소아영상의학과가 턱없이 부족한 지방의 의료환경에서 의료의 질을 획기적으로 높일 수 있는 진단소프트웨어로 발전할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

□ 박형석 수리연 의료영상연구팀장은 “이번 연구는 의료진과의 협력을 통해 수리연의 의료수학 분야 역량을 발휘하여 의료현장에서 필요한 기술을 수학적인 방법을 통해 해결한 좋은 사례가 될 것이다”라고 밝혔다.

□ 이번 연구결과는 대한영상의학회지 4월호에 ‘Diagnostic Performance of a New Convolutional Neural Network Algorithm for Detecting Developmental Dysplasia of the Hip on Anteroposterior Radiographs’의 제목으로 게재되었다.