분당서울대병원, 딥러닝 이용해 CT 영상에서 신장암 진단 예측
분당서울대병원, 딥러닝 이용해 CT 영상에서 신장암 진단 예측
  • 최광민 기자
  • 승인 2020.01.22 10:46
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신장암 수술 전 신세포암 종류 분류하고자 딥러닝에 CT 영상 결과 대입, 진단 정확도 분석...약 85% 진단 정확도 확인, 기존 의사 판독(77%-84%) 수준에 비해 향상과 형태적 분류 뿐만 아니라 악성도 예측이나 병기를 결정에도 효과적
사진은(왼쪽부터) 분당서울대병원 영상의학과 황성일 교수, 이학종 교수(사진:분당서울대병원)
사진은(왼쪽부터) 분당서울대병원 영상의학과 황성일 교수, 이학종 교수(사진:분당서울대병원)

신장암의 CT 영상결과에 국내연구진이 딥러닝을 활용해 분석한 결과, 딥러닝을 이용한 인공지능은 기존의 병변 발견 및 영상진단 뿐 아니라 신장암의 조직학적 분류 예측에도 유용한 것으로 나타났다.

신장암은 말 그대로 신장에 생기는 암으로 신장암의 대부분(80~85%)은 신장의 실질인 살 부분에서 발생하는 신세포암이 차지한다. 이러한 신세포암은 기원하는 세포의 형태에 따라 ▷투명신세포암, ▷유두신세포암, ▷혐색소신세포암 등으로 분류된다.

신장암을 이렇게 형태에 따라 나누는 이유는 세포에 따라 암이 발생하는 기전이 다를 뿐 아니라, 같은 항암치료제에도 반응하는 양상이 각기 다르기 때문이다. 결과적으로 세포의 발생 형태에 따라, 혹은 다른 장기로 전이된 경우 등을 따져 그에 맞는 치료방침이 필요한 것이다.

때문에 신장암을 수술할 때는 수술에서 절제한 종양의 조직검사를 통해 어떤 형태의 암인지 분류를 한다. 하지만 이는 수술 후 실시하는 검사인만큼 그 결과를 미리 파악해 환자의 예후를 예측하기에는 한계가 있었다.

이에 분당서울대병원 영상의학과 황성일, 이학종 교수 연구팀은 신장암 수술 전 신세포암의 종류나 형태에 따라 분류하고자 딥러닝 프로그램에 CT 영상정보를 대입했고, 얼마나 정확하게 진단해 내는지 그 정확도를 분석했다.

연구팀은 수술 후 조직검사를 통해 신세포암으로 진단받은 169명의 환자에 대한 CT 검사결과를 토대로 조영제 주입 전, 조영제 주입 후 1분, 조영제 주입 후 5분 등 총 3개의 영상정보를 하나의 이미지로 정합했다. 해당 이미지를 딥러닝 네트워크 GoogLeNet을 변형한 소프트웨어에 적용해 어떤 형태의 암으로 진단하는지 확인했다. 그리고 최종적인 조직검사 결과와 얼마나 차이가 있는지 비교했다.

A)3 상 이미지의 중심이 일치하면 ROI가 다시 그려집니다. 사전 대비 이미지. B) 60 초 지연 위상 이미지. C) 5 분 지연 위상 이미지. 방사선 전문가가 노란색 사각형을 그리고 참조의 ROI를 고려하여 빨간색 사각형을 다시 그린다.(사진:논문 캡처)
A)3 상 이미지의 중심이 일치하면 ROI가 다시 그려집니다. 사전 대비 이미지. B) 60 초 지연 위상 이미지. C) 5 분 지연 위상 이미지. 방사선 전문가가 노란색 사각형을 그리고 참조의 ROI를 고려하여 빨간색 사각형을 다시 그린다.(사진:논문 캡처)

딥러닝 프로그램의 분석결과 평균 정확도는 약 85%인 것으로 확인됐다. 아울러 민감도는 64%-98%, 특이도는 83%-93%로 나타났다. 민감도는 실제로 질병이 있을 때 질병이 있다고 진단할 확률을 의미하며, 특이도는 실제로 질병이 없을 때 질병이 없다고 진단할 확률이다.

분당서울대병원 영상의학과 황성일 교수는 “기존까지 알려진 바로는 신세포암의 구체적 조직학적 아형에 대해 영상의학과 의사가 예측할 경우 그 정확도가 약 77%-84% 사이였다”며 “조영제 주입 전후 다양한 시기의 CT 영상을 조합해 딥러닝 프로그램을 이용하다보니 기존의 진단 정확도 보다 높아졌음을 확인할 수 있었다”고 전했다.

덧붙여 황성일 교수는 “수술 및 조직검사 시행 전, CT 영상에 대한 분석만으로 신장암의 발생 형태에 따른 분류가 어느 정도 가능해 지면서 수술 전 환자의 예후를 미리 예측할 수 있고, 또 그에 맞는 치료방침을 정립하는 데에 많은 도움이 될 것”이라고 전했다.

나아가 해당 프로그램을 임상진료에 적용하고 활용도를 높인다면 신장암 뿐만 아니라 다른 고형암의 진단 및 치료에도 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 보인다. 특히, 암의 형태적 분류뿐만 아니라 악성도 예측이나 병기를 결정하는 일에도 효과적일 것이라고 연구진은 전망했다.

한편, 연구 결과는 국제 학술지 ‘Journal of Digital Imaging’에 지난해 5월 '딥러닝을 이용한 3상 CT 영상에서의 신장암의 분류(The classification of renal cancer in 3 phase CT images using a deep learning method-다운)' 제목으로 발표됐다.



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