몸속 질병 여부를 손쉽게 확인하고 예측할 수 있는 소변검사가 AI 기술로 인해 스마트해지고 정확성이 높아지고 있다. 위드 코로나 시대 비대면 진료 서비스가 중요해졌다. AI 기술을 바탕으로 소변 검사의 결과를 손쉽게 분석해 질병을 조기 진단해주는 기술과 장비들이 빠르게 발전하고 있다. 코로나19로 인해 불어온 비대면 진료 열풍에 주목받고 있는 기술들을 소개한다.
◆ AI 소변검사로 나트륨 섭취량 검사…당뇨‧신장 질환자 식단 관리 향상
고혈압, 당뇨, 신장 질환, 심혈관 질환을 앓고 있는 환자는 평소 식단 관리가 매우 중요하다. 나트륨 과잉섭취를 피해야 하기 때문이다. 평소 체내에 있는 나트륨·칼륨양과 비율을 관리해야 한다. 하지만 체내에 있는 나트륨·칼륨을 측정할 수 있는 의료기관 검사장비는 대부분 수입에 의존한 고가의 제품으로 검사 비용 비싸고 검사 과정도 복잡해 일반인이 수시로 이용하기 어려운 문제가 계속돼 왔다.
이에 최근 인공지능 신호처리 기술을 적용해 소변 검사로 집에서도 손쉽게 나트륨과 칼륨 수치를 측정할 수 있는 스마트 검사 기술이 개발돼 주목을 받고 있다. 29일 한국광기술원에 따르면 김기현 광의료바이오연구센터 박사팀이 가정이나 사무실에서 체내 나트륨·칼륨 함량과 비율을 소변으로 간편하고 정확하게 검사할 수 있는 기술과 장비를 국산화했다고 밝혔다.
김 박사팀이 개발한 이번 기술은 미세유체 칩 내 나트륨과 칼륨에 선택적으로 반응하는 물질인 '압타머'를 이용, 소량의 시약에 소변을 떨어뜨려 발생하는 미세한 빛의 세기를 측정해 나트륨과 칼륨의 함량과 비율을 정확하게 계측·진단하는 기술이다. 스마트 소변 검사 기술과 장비를 개발했다.
신인희 한국광기술원 광의료바이오연구센터장은 “그동안 수입에 의존해 오던 소변검사 장비 수입 대체 효과와 함께 고혈압·만성 신장병 등 주기적으로 나트륨 양을 지속적으로 관리해야 하는 환자 삶의 질 개선에 기여할 것으로 예상된다”며 이번에 개발한 초미세 광량 측정기술로 곰팡이 균처럼 공기 중에 부유하는 세균을 실시간으로 검출하는 후속 연구를 진행할 예정”이라고 말했다.
◆ 집안 화장실에서 스마트 토일렛이 ‘단숨에’ 질병 진단”
지난해 AI를 활용한 소변검사에서 전립선암을 진단하는 기술이 국내에서 개발돼 큰 화제를 모았다. 단 20분 만에 소변검사만으로 전립선암을 정확하게 진단할 수 있다는 것이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 생체재료연구센터 이관희 연구팀은 초고감도 전기신호 기반 바이오센서에 스마트 AI 분석법을 도입해 기술 개발에 성공했다.
인간의 일상적인 배변 활동을 AI로 분석해 진단하는 검사는 환자의 편의성이 뛰어나고 아무런 고통 없이 질병을 검사할 수 있다는 점에서 큰 장점이 있다. 특별한 검사 키트가 없어도 화장실 변기에 비데처럼 설치해 질병을 진단하는 ‘AI 스마트 변기’도 등장했다. 과민성 대장 증후군, 전립선 비대증 등의 대장 항문 질환을 AI 기술로 자동 진단해주는 ‘인공지능(AI) 스마트변기’가 개발됐다.
서울송도병원은 미국 스탠퍼드대와 함께 대·소변 상태로 건강 상태를 점검할 수 있는 ‘AI 변기’ 기술을 개발했다. 연구에는 스탠퍼드대 영상의학과의 샘 감비아 학과장의 주도로 박승민 수석 연구원, 이준 박사, 서울송도병원 이종균 이사장, 김정하 과장, 원대연 골반저센터장이 참여했다. 논문 제목은 ‘배설물 분석을 통해 개인 건강 모니터링이 가능한 변기 시스템’으로 국제학술지 ‘네이처 의공학’에 발표되기도 했다.
AI 변기는 압력 센서를 비롯해 대·소변 상태를 보는 카메라(대변용 1대, 소변용 2대)와 이미지 자료를 분석하는 AI 프로그램 등이 설치돼 있다. 이를 통해 배변 시간, 대변의 형태, 소변 속도와 유량 등을 검사해 이용자의 건강상태를 분석할 수 있다. 분석에서는 건강상태에 따라 색이나 형태, 무른 정도 등이 다른 대변의 특성을 학습한 AI가 이용된다.
변기엔 소변 검사 때 주로 쓰는 검사 스틱도 부착돼 있어 요로감염 등의 여부를 확인할 수 있다. 검사 스틱은 쓸 때마다 자동 교체되도록 설계됐다. 고속 촬영이 가능한 소변용 카메라는 소변 속도와 양을 측정, 전립선 비대증 여부 등을 확인한다. 아울러 대장항문질환에 대한 원인 파악도 가능하다. 실증적 데이터베이스를 구축, 질병이 어떤 경로로 발생하는지에 대한 도움을 줄 수 있다.
이처럼 사람의 일상적인 배변활동을 AI 기술로 빠르고 정확하게 진단하는 기술이 개발되고 있다. 하지만 개인 정보 보호, ‘화장실 카메라’에 대한 시선과 인식 그리고 개인 정보 보호 등이 상용화 과제로 남아있다.
AI타임스 구아현 기자 ahyeon@aitimes.com
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