"의료혁명, AI의사가 몰려온다" -1

▲ 자료 사진= SNS 타임즈.

'미리 보는 4차산업혁명이 바꾸는세상, 의료혁명 AI의사가 몰려온다'편은 분량 관계로 2회로 나누어 연재 합니다. - 편집자 주

[SNS 타임즈] “제 AI주치의가 입원하라고 해서 왔어요. 협심증이라는데 오늘 입원시켜주세요” 이처럼 대부분 환자들이 병원에 오기 전에 AI의사로부터 진단을 받고 병원을 방문하는 시대가 곧 올 것이라는 어떤 현역 의사의 상상이 현실화 되고 있다.

구글AI 알파고는 1년 남짓 기간 동안 세계 바둑계를 정복한 후 은퇴를 선언했다. 더 이상 바둑계에는 기여할 것도 없고 가치 있는 일을 할 수도 없다는 의미이다.

2017년 5월 알파고가 세계 1위 중국 커제 9단을 완파한 후, 데미스 허사비스 구글 딥마인드CEO는 "이제는 알파고를 이용해 인류에 도움이 되는 새로운 분야를 개척하겠다"고 말했다. 그가 언급한 새로운 분야 중 하나가 인류의 질병을 조기에 진단하는 의료 시스템 구축이다.

바둑계를 평정한 알파고가 의료계에서도 그런 획기적인 성과를 낸다면 의사와 병원의 역할은 바뀔 수 밖에 없으며 인류의 삶 자체가 달라질 것이다.

4차 산업 혁명을 계기로 의료업계가 원격 의료 수용, AI 의사 적극적인 활용 등 혁기적으로 발전해나가면, 당뇨병과 고혈압 등 만성질환을 가진 노약자들이 각종 의료용 IoT센서가 내장된 옷(Wearable Computer)을 입고 생활할 것이다.

다양한 IoT센서가 수집한 의료 데이터들은 주기적으로 병원의 AI 주치의가 상주하는 클라우드 서버로 전송돼 건강을 관리하고 질병을 사전에 예방할 수 있는 세상이 올 것이다. 그렇게 되면 모든 국민이 365일 24시간 주치의를 옆에 두고 생활하는 의료 복지국가가 도래하는 것이다.

IBM의   AI의사 왓슨(Watson)이 준 충격은 전주곡에 불과

IBM의 AI의사 왓슨은 종양 진단 분야에서 의미 있는 성과를 거두며 의료업계에서 AI 닥터 역할에 대한 긍정적인 기대감을 증폭시켰다.

인천 길병원은 2016년 11월 중순 IBM이 개발한 AI의사 왓슨(Watson)을 도입해 2017년 1월까지 대장암 23명, 폐암 20명 등 총 85명의 암 환자 진료를 했다.

2016년부터 미국을 시작으로 싱가포르, 일본, 대만 등에서 왓슨(Watson)으로 암 진료를 하고 있다. AI의사가 본격적으로 암 진료를 하면서 인간과 왓슨(Watson)의 처방이 엇갈릴 경우, 대부분 환자는 "왓슨(Watson)을 따르겠다"고 하고 있다. 병원 환자들도 오랜 경륜을 가진 의사의 판단 만큼이나 수많은 데이터로 무장된 ‘AI 의사’의 판단을 존중하기 시작했다.

AI가 우리 생활에 본격 등장할 경우 어떤 일이 벌어질지 보여주는 장면들이다.

암 치료에는 수술을 먼저 할지, 항암제 먼저 써서 암 크기를 줄여 놓고 수술을 할지, 아예 수술 대신 방사선 치료를 할지 등 여러 선택이 존재한다. 이제까지는 해당 병원의 권위 있는 교수의 경험과 취향, 의견이 치료 방법 결정에 중요한 요인이었다. 하지만 왓슨(Watson)은 이런 관례를 무시하고 최적의 방법을 제시하기 때문에 '주임 교수'의 권위가 맥없이 무너지곤 한다.

종양내과 교수들은 "왓슨(Watson) 처방과 비교하는 방식으로 암 진료를 하기 때문에 주임교수라도 자기 방식만 고집할 수 없게 됐다. 왓슨(Watson)이 환자의 전자 차트 기록을 스스로 분석하고 판단하는 능력을 갖추게 되면 정말로 AI 의사를 이길 의사가 없겠다는 공포감이 든다"고 말했다.

의사들이 왓슨 처방에 대응해 집단 지성(CI) 방식으로 여러 과의 의사들이 모여 협동 진료하는 다학제 진료가 활성화되고 있다. 젊은 의사들도 협진의 필요성을 절감하면서 의사 교육 방식도 바뀌어 가고 있다.

AI의사로 인한 의료업계 변화 및 대응

AI 의료분야의 가장 큰 관심은 AI의 능력과 가능성이다. 과연 어디까지 발전할 것이며 진단과 치료 능력은 어디까지인지, 또 인간 의사의 능력을 얼마나 대체할 수 있을 것인지 등이다.

구글, IBM, 애플, 마이크로소프트 등 글로벌 IT기업들은 AI의 다음 격전지로 의료 분야를 목표로 정하고 치열한 경쟁에 돌입했다. 국내는 가천대 길병원, 부산대병원, 서울대병원 등 여러 병원들이 연구소와 센터를 설립하고, 관련 기업과 공동 연구, AI를 적용한 진단과 병리, 치료 결과 등 임상 사례를 경쟁적으로 내놓고 있다.

AI 바둑 프로그램 알파고를 개발한 영국 딥마인드는 요즘 영국 국립보건서비스(NHS)에 등록된 160만명의 의료 정보를 AI를 통해 학습시키는 프로젝트를 진행하고 있다. 바둑에서 방대한 양의 기보(棋譜)를 학습한 것처럼 머신 러닝 기술을 이용해 각종 진료기록과 X레이 사진을 학습하고 있다. 이를 통해 각종 질병을 조기에 진단하는 의료 시스템을 구축하겠다는 것이다.

미국 IBM·마이크로소프트는 의사를 보조해 약물 처방까지 조언하는 AI를 개발하고 있다. 국내 스타트업도 X레이나 CT 이미지를 분석해 각종 질병을 진단하는 AI 개발에 도전하고 있다.

AI가 의료분야에 눈을 돌리는 것은 빅데이터 분석을 통해 각종 질병의 원인을 밝혀내고, 이를 예방할 경우 의료비 절감에 획기적인 기여를 할 수 있기 때문이다. 헬스케어 분야가 AI 기술을 상용화하는 시험무대가 되는 것이다.

▲ 수술복을 입은 의사가 X레이 사진과 각종 데이터가 펼쳐진 스크린을 앞에 두고 있다. 의료 시장은 AI가 빠르게 적용되는 분야로 떠오르고 있다. (사진출처: 인터넷)

미국 IBM은 메디컬 시브(Sieve)라 불리는 의료용 알고리즘을 개발 중이다. 종양 진단에 특화된 AI 왓슨에 이은 차세대 프로젝트다. IBM 측은 "의료진을 돕기 위해 추론 능력을 갖춘 차세대 AI 어시스턴트 개발이 목표"라면서, "앞으로는 AI가 X레이 사진을 판독하고 심장의 이상 유무를 판단하게 될 것"이라고 말했다.

IBM은 AI로 혈액을 분석하는 기술도 개발 중이다. 반도체 미세 공정 기술을 AI에 결합해 손톱 크기만한 반도체 칩 하나로 혈액을 분석해 질병 진단을 하는 것이다.

마이크로소프트는 오리건의대 암연구소와 함께 종양 진행 상태에 대한 이미지 분석을 통해 AI가 가장 효과적인 약물치료 옵션을 제공하는 하노버 프로젝트를 진행하고 있다.

딥마인드는 영국 NHS와의 공동 연구 외에도 영국의 안과 전문 병원 무어필드가 보유한 100만 건의 안구 스캔 기록에 대한 접근권도 확보해 안질환 데이터 연구도 착수했다.

국내에서도 SK텔레콤과 KT 등 대형 통신업체를 비롯해 스타트업들이 AI 의료 기술 개발에 뛰어들고 있다.

KT는 6월 초 국립암센터와 함께 환자 유전 정보와 임상 정보 등을 통합 관리하는 빅데이터 클라우드 인프라를 구축하기로 했다. 이를 기반으로 환자별 특성에 맞는 진단·치료법을 제공하는 정밀 의학 서비스를 개발한다는 계획이다.

SK텔레콤은 고려대의료원과 함께 AI를 진료에 활용하는 프로젝트를 추진 중이다. 특히 음성인식 진료 시스템 개발을 위해 음성인식 AI 스피커 '누구(NUGU)'를 병원 진료실에 배치해 의사의 처방과 진단 내용을 광범위하게 수집할 계획이다.

의료 환경에 변화를 몰고온 스마트폰

스마트폰이 의료 환경에 혁기적인 변화의 계기를 제공하고 있다. 스마트폰에 내장된 센서나 앱으로 연동되는 액세서리 형태의 의료센서를 활용해 원격 진료 도입을 위한 환경은 조성됐지만, 국내에서는 의료인들간에만 허용되는 ‘의료법’ 규제로 인해 활성화되지 못하고 있다.

스마트폰이 의료 혁신의 핵심 기기로 활용될 수 있는 것은 스마트폰이 내장하고 있는 다수의 센서들과 앱을 통해 연동할 수 있는 액세서리 때문이다. 스마트폰은 기존의 기기들이 갖지 못했던 직관적이면서도 혁신적인 사용자 인터페이스를 가지고 있다. 이를 통해 사용자와 상호작용할 뿐 아니라, 내장된 와이파이, 블루투스, NFC 등을 통해 외부 액세서리와 연동할 수 있다. 이 외부 액세서리들은 와이파이와 블루투스를 통해 스마트폰에 탑재된 앱과 연동하기 때문에 앱세사리(Appcessary = Application+ Acessary)라고도 한다.

스마트폰은 내장 센서나 앱세사리로 상태를 센싱해 데이터를 생성할 수 있고, 생성한 데이터를 클라우드 서버와 통신하는 기능까지 수행할 수 있다.

현재 스마트폰에는 우리가 잘 알고 있는 카메라, 마이크, 스피커 외에도 근접 센서 (Proximity Sensor), 가속도 센서 (Accelerometer), 자이로스코프 (Gyroscope), 조도 센서 (Ambient Light Sensor), 지자기 센서 (Magnetometer), 바로미터 (Barometer) 등이 내장되어 있다. 내장되는 센서의 종류도 갈수록 다양해지고 있다.

2010년 갤럭시 1 에는 조도 센서, 가속도 센서, 지자기 센서 정도였으나 점점 더 추가되며 2014년 출시된 갤럭시 S5 에는 자이로스코프, 근접센서, 압력 센서뿐만 아니라, 습도, 온도, 심박수, 지문인식 등의 센서까지도 내장됐다.

이처럼 스마트폰은 내장된 센서를 통해 다양한 종류의 의료 및 헬스케어 데이터를 측정할 수 있는 의료 기기로 변모하게 된다. 스마트폰을 편리하게 사용하도록 하기 위해 내장된 여러 센서들이 스마트폰의 고성능 연산능력, 모바일 통신 기능과 결합됨으로써 헬스케어에도 활용할 수 있게 된다.

스마트폰에 내장된 여러 센서 중 가장 직관적이면서 활발하게 사용되는 것은 역시 카메라다. 스마트폰 카메라에 간단한 렌즈를 부착하면, 귀 속 고막의 이상 여부를 검사하는 검이경(檢耳鏡)으로 사용할 수 있다. 스마트폰의 LED 불빛은 귀 속을 비춰주는 역할을 한다. 동영상으로 녹화한 고막의 상태를 의사에게 원격으로 전송해 진료를 받을 수도 있다.

▲ 캘리포니아 버클리 대학에서 스핀오프한 스타트업 셀스코프 (CellScope)의 검이경(檢耳鏡) 오토(Oto). (사진 출처: Oto)

스마트폰에 렌즈를 부착해 백내장 검사 등 안과 검진에 필요한 고해상도 이미지를 얻기 위해 사용하기도 한다. 스마트폰에 부착하는 어댑터는 3D 프린터로 5달러 이하의 원가로 제작될 수 있다.

스마트폰 카메라로 피부의 의심스런 점을 촬영해 프로그램을 통하거나 의사를 통해 정상적인 점인지, 혹은 피부암인지를 판단해주는 많은 앱들이 있다. 사진을 스마트폰 앱에서 분석해 암의 여부를 판단하는 것 보다 사진을 의사에게 전송해 판단하게 하는 것이 더 정확한 결과를 얻을 수 있다.

스마트폰 마이크는 폐활량 측정계(Spirometer)로 활용할 수도 있다. 스마트폰의 가속도계와 자이로미터는 사람의 움직임을 측정해준다. 사용자가 걷거나 뛸 때 움직임을 인지해 걸음수 및 활동량을 측정해주는 애플리케이션은 이미 수 없이 많으며, 아이폰과 갤럭시에도 자체 기능이 내장돼 있다.

각각의 센서를 사용해 데이터를 측정하는 경우도 있지만, 여러 가지 센서를 조합해 사용자의 상태를 종합적으로 측정해야 하는 경우도 있다. 특정 질병에 걸린 환자의 증상을 측정하기 위한 경우에 적용할 수 있다.

대표적인 사례가 애플의 의학 연구 플랫폼 리서치키트 (ResearchKit)다. 2015년 3월 애플은 리서치키트라는 아이폰 기반의 연구 데이터 수집 플랫폼을 내 놓았다.

리서치키트 앱 중 가장 직관적인 것은 파킨슨병 환자의 데이터 측정이다. 신경 퇴행성 질환인 파킨슨병에 걸리면 움직임이 느려지고, 근육 강직이나 근육의 떨림 등 운동 장애가 생기게 된다. 아이폰의 각종 센서를 이용하면 파킨슨 병 환자들의 증상을 효과적으로 측정할 수 있다.

예를 들어, 스크린의 두 점을 최대한 빠르게 두 손가락으로 번갈아 누른다든지, 마이크에 ‘아~’ 하는 목소리를 녹음함으로써 성대의 떨림을 본다든지, 스마트폰을 들고 일정 거리를 왔다 갔다 하는 동작을 한다. 이를 통해서 파킨슨병의 중증도와 진행 여부 등에 대한 데이터를 측정할 수 있다.

스마트폰에 간단한 앱세서리를 추가하면 더욱 다양한 데이터를 측정할 수 있다. 스마트폰 케이스 형태의 기기 얼라이브코어(AliveCor)가 대표적인 사례이다. 케이스 뒷면에 두 개의 전극이 붙어 있고, 이 전극을 각각 손으로 잡으면 심전도를 실시간으로 측정할 수 있다. 부정맥의 증상은 불규칙적으로 나타나므로 종래의 방식으로는 병원에 방문했을 때 증상이 없다면 진단이 어려웠다. 하지만 이 간편한 기기를 사용하면 환자들이 이상이 있을 때 스스로 측정해 데이터를 저장 및 공유 가능하기 때문에 심방 세동 등 심혈관 질환 진단에 유용하다.

▲ 얼라이브코어를 통한 심전도의 측정. (사진 출처: AliveCor)

또, 스마트폰에 간단한 기기를 연결함으로써 보다 간편하게 혈당을 측정할 수 있다. 휴대용 혈당계를 단순화해 스마트폰에 부착한 형식이다. 혈당 데이터가 스마트폰으로 전송돼 수치와 이력을 관리하게 된다. 스마트폰 케이스 형태로, 손가락을 찌르기 위한 침과 혈액을 묻히기 위한 스트립까지 모두 들어 있다. 혈당 데이터는 앱과 연동돼 이 기기로부터 스마트폰에 내장된 블루투스를 통해 스마트폰으로 전송되고, 클라우드 서버에서 처리돼 결과가 제공된다.

▲ 스마트폰 케이스 형태의 혈당 측정계, 글루케이스. (사진 출처: GluCase)

스마트폰으로 혈압 측정 및 관리도 가능하다. 기존 휴대용 혈압계와 비슷한 휴대용 커프를 블루투스로 스마트폰에 연결한다. 스마트폰을 통해 앱과 연동하는 클라우드 서버로 혈압 데이터를 전송함으로써 과거 데이터와의 비교, 시계열 분석 등이 가능하다.

- '의료혁명, AI의사가 몰려온다'(2)에서 계속

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