백영미 기자 = 치사율이 높은 피부암인 흑색종의 병변 중 현미경으로 검사하기에 가장 적합한 부위를 제시해 조기 진단에 도움이 되는 '인공지능(AI) 기반 진단 시스템'이 개발됐다.

가톨릭대학교 서울성모병원 피부과 한주희 교수(교신저자)와 박지호 전공의(제1저자) 연구팀은 흑색종 확대경 이미지를 학습한 인공지능이 환자의 병변 중 일부를 떼어내 검사할 때 가장 적합한 부위를 제안하는 모델을 설계해 흑색종 진단의 정확도를 높였다고 5일 밝혔다.

악성 흑생종은 다른 장기로 전이 시 5년 생존율이 20% 미만으로 조기 발견이 가장 중요하다. 흑색종은 현실적으로 병변을 모두 절제해 확인하기 어렵기 때문에 보통 3mm 펀치를 이용해 조직의 작은 부위만 떼어내 검사하는 이른바 '펀치 조직생검'을 한다. 하지만 부위를 잘못 선택할 경우 흑색종 진단이 늦어져 예후가 악화될 수 있다.

연구팀은 서울성모병원의 흑색종과 양성 점의 피부확대경 검사 이미지와 공개 데이터 (HAM10000 흑색종 데이터)를 병합했다. 머신러닝 분류기는 이미지가 양성인지 악성인지 결정하도록 훈련됐고, 이미지 생성기는 육안으로는 흑색종과 유사하지만, 흑색종의 특이적인 특성이 제외된 양성 점 이미지를 생성하도록 훈련됐다.

연구팀은 잠재적 조직검사 부위를 결정하기 위해 흑색종 입력 이미지를 생성기에서 생성된 이미지와 비교해 펀치 조직생검에 가장 적합한 부위를 추천하도록 했다. 3명의 피부과 전문의가 조직검사에 가장 적합한 부위를 결정했고, 이 영역을 AI 모델의 권장 조직검사 부위와 비교했다. 분류기의 정확도는 91.05%, 민감도(양성을 가리는 능력)는 49.18%, 특이도(음성을 가리는 능력)는 98.16% , F1 점수(정밀도와 재현율의 조화평균)는 65.53%였다.

연구팀은 피부과 전문의의 조직생검 추천위치와 AI 모델이 권장하는 조직생검 위치를 비교했다. 전문의가 흑색종 진단을 위해 조직생검 위치로 가장 적합하다고 판단한 부위(confidence level 1)와 그 다음으로 적합한 조직생검부위(confidence level 2)를 선정하고, AI 모델이 적합하다고 추천한 조직생검 부위와 얼마나 일치하는지 조사했다. 그 결과 레벨A부터 D까지의 정확도는 각각 58%, 90%, 78%, 98%로 확인됐다.

한 교수는 “이번 연구는 실제 진료 환경에서 적용할 수 있는 가능성을 보여주었다"면서 "향후 추가 연구를 통해 인공지능 모델이 더욱 개선된다면 조직검사 부위를 정확히 제안해 흑색종을 조기에 정확히 진단할 수 있도록 도와 결과적으로 흑색종의 예후를 개선할 수 있을 것"이라고 말했다.

이어 “피부암은 조직생검 부위가 정확하지 않을 경우 진단이 늦어지는 경우가 있고, 비교적 천천히 진행되는 다른 피부암과 달리 흑색종은 치료시기를 놓치면 림프절, 뇌, 뼈 및 폐 등 다른 장기로 전이돼 치명적일 수 있다"면서 "특히, 피부과 전문의의 의료 접근성이 낮은 국가에서 이번에 개발된 시스템을 활용한다면 흑색종 조기 진단과 치료에 도움이 될 것”이라고 덧붙였다.

흑색종은 보통 작은 점으로 시작해 점점 커진다. 새로 발생하거나 기존에 있던 점에서 색깔이 변화하거나 크기가 6mm 이상 커지면 흑색종을 의심해 조직검사를 할 필요가 있다. 치료법으로는 광범위한 절제술과 방사선 치료, 면역치료제, 표적치료제 등이 있다. 동양인의 경우 흑색종은 자외선 노출이 적은 손, 발가락, 발바닥에 주로 발생한다. 손발톱에 생기는 경우 검은 선으로 시작해 점차 넓어지고 주변 피부로 번지는 양상을 띤다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘저널 오브 더 유러피안 아카데미 오브 더마톨로지 앤 버니어리알러지(Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology)’ 8월호에 실렸다.

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