세계 최초로 AI(인공지능)를 이용, 대장암의 림프절 전이 유무를 예측할 수 있는 진단 모델이 국내에서 개발됐다. 곽민섭 강동경희대학교병원 소화기내과 교수팀은 한국연구재단 과제로 대장암의 림프절 전이 진단모델과 평가지수를 개발했다고 25일 밝혔다.

대장암은 2017년 국내서 발생한 암 중 남녀 합산 두 번째로 많은 암이다. 사망률도 매우 높아 폐암, 간암에 이어 3위를 기록하고 있다. 대장암은 위치, 깊이, 전이 등 여러 가지 요소에 따라 내시경치료, 수술, 항암화학치료, 방사선치료 등 다양한 치료법이 결정된다. 이 중 림프절 전이 유무는 초기 대장암 환자가 내시경 치료 후 추가 수술과 항암화화요법이 필요한지 여부를 결정할 수 있는 중요한 예후 요인이다.

현재 초음파, 컴퓨터단층촬영(CT), 병리학적 검사를 통해 병기와 예후를 확인하고 있지만 검사법의 현실적 한계로 전이 여부를 명확히 예측하는 게 사실상 어렵다. 특히 병리조직의 판단은 가장 중요한 진단 지표이지만, △방대한 영상을 사람이 세밀히 판단하기 불가능한 점 △이런 이유로 도입된 정성적 평가 척도의 한계점 △판독을 하는 의사 개인별 판단의 차이 등이 그 요인으로 꼽힌다. 

이에 의학계는 더욱 정확하고 효율적이며 일관된 결과를 얻기 위해 최신 컴퓨터 이미지 분석기술을 활발하게 개발해왔다. 곽 교수팀은 컴퓨터 이미지 분석기술과 AI(인공지능)를 접목, 대장암의 림프절 전이 예측 시스템을 개발했다. 암 전이에 중요한 작용을 한다고 알려진 ‘암 주위 미세환경’을 분석해 전이 여부를 예측하는 방법이다.

조직 슬라이드에서 암조직과 주변 간질영역의 비율을 이용해 예측 평가점수인 PTS 점수를 개발했다. 조직을 정상 대장점막, 간질, 림프구, 점액, 지방조직, 평활근, 대장암 등 7개 클래스로 나눠 영역에 대한 명확한 구역화 훈련을 통해 AI 모델을 개발했다. 이 중 암조직과 주위 간질영역을 추출해 형태연산 방법으로 점수를 산출했다.  
 
곽민섭 교수팀은 미국 국립보건원(National Institutes of Health, NIH)에서 진행한 암유전지도(The Cancer Genome Atlas, TCGA) 프로젝트에 등록된 대장암 1~3기 환자 총 164명을 대상으로 이번 AI 진단모델의 연구를 진행했다. 직장암을 진단받았거나 영상화질이 불량한 슬라이드는 제외됐다. 대상 환자의 59.8%(98명)는 림프절 전이가 없는 음성그룹, 40.2%(66명)은 양성그룹이었다.

AI 진단모델로 분석해 PTS 점수를 확인한 결과, 양성그룹의 평균 PTS 점수는 0.38점으로 음성그룹 0.228점 보다 유의하게 높았다. 양성그룹에서도 전이가 많을수록 점수가 더 높았다. 이로써 이번 AI 진단모델이 림프절 전이 위험이 있는 환자를 식별하는 데에 유용함을 입증했다.

이번 연구로 기존 병리조직 검사의 한계를 극복하고 방대한 전체 슬라이드를 더 정확하고, 세밀하게 분석할 수 있는 기틀이 마련됐다. 또 대장암 환자에서 편리하고 정확하게 림프절 전이 위험을 확인함으로써 치료 효과를 극대화할 수 있을 것으로 전망된다.

곽민섭 교수는 “이번 모델로 정확하게 대장암 전이를 예측해 환자 개개인에 맞는 치료 및 추적관찰 방법을 선별할 수 있게 됐다”며 “후속 임상시험과 심층적인 AI 연구개발로 정밀의료(Precision medicine)를 가능하게 할 수 있을 것”이라고 기대했다. 이 연구는 국제학술지 ‘Frontiers in Oncology’(IF=4.25) 최신호에 게재됐다.