숨을 내뱉는 것 만으로도 폐암을 95%의 고정확도로 조기 파악할 수 있는 기술이 나왔다. 방사선 위험 없이 간단하면서도 저렴한 비용으로 조기 선별이 가능해, 질환 예방·치료에 큰 도움이 될 전망이다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 날숨으로 폐 속 암세포 덩어리에서 발생하는 다양한 휘발성유기화합물(VOCs)을 감지하는 센서 시스템, 센싱 데이터를 통해 폐암 환자를 판별하는 인공지능(AI) 딥러닝 알고리즘 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.
국제학술지 '센서와 엑츄에이터 B'에 게재해 우수성을 인정받기도 했다.
개발 폐암 조기진단 시스템은 데스크탑 컴퓨터 크기로 △날숨 샘플링부 △날숨 감지센서 모듈 △데이터 신호 처리부 등 세 부분으로 구성된다.
검진자 날숨을 비닐 키트에 담아 탄소흡착 튜브 막대기를 연결하면 호흡 중 배출되는 여러 가스 성분이 막대기에 붙는다.
다시 막대기를 폐암 조기진단 시스템에 넣어 구동하면 VOCs 양에 따라 내장된 20종 멀티모달 센서 어레이로 전기 신호가 달라짐을 알 수 있다.
이렇게 날숨 구성성분 데이터를 AI 딥러닝 알고리즘으로 학습·분석하면 폐암 발병 여부 판별에 큰 도움이 된다.
연구진이 전상훈 분당서울대병원 흉부외과 교수팀과 10여 년간 공동연구로 얻은 폐암 환자 107명 및 정상인 74명 임상시료 날숨 분석 정보를 데이터베이스(DB)화해 AI 딥러닝 알고리즘 모델을 개발·적용한 결과 95% 이상 선별검사 정확도를 보였다.
가스 채취 후 20분 내로 폐암 환자를 95% 이상의 정확도로 현장 선별할 수 있는 기술이다.
연구진은 임상적 유효성을 확인해 폐암 환자 선별검사 및 조기진단 보완재 역할을 충분히 수행할 수 있음을 확인했다고 밝혔다.
이번 ETRI 기술은 기존 면역진단과 분자진단의 장점을 모두 아우를 수 있는 차세대 폐암 조기진단 기술이다.
기존 병원 진단 장비 대비 제작 비용이 저렴하고 빠르며, 기존 의료 장비(저선량 폐 CT검사) 가격 대비 정확도가 높다. 편의성도 우수해 폐암 환자 수술 및 치료 예후 모니터링은 물론, 일반인 자가 건강 관리에도 활용할 수 있다.
이대식 ETRI 진단치료기연구실 박사는 “기술이 상용화되면 폐암 환자의 조기선별검사를 통한 치료.생존율 제고와 관련 의료기기 국내 시장경쟁력 확보는 물론, 정부의 건강보험료 지출 비용 절감에도 큰 도움이 될 것으로 보인다”고 말했다.
한편 이번 성과는 ETRI 진단치료기연구실의 20여 년이 넘는 '전자코' 관련 핵심 원천기술 연구 노하우를 통해 결실을 볼 수 있었다. 향후 의료기기 업체에 기술이전 및 출자를 통해 상용화를 계획 중이다.
연구진은 비만 환자가 운동할 때 지방이 분해되면서 날숨으로 배출되는 단내(아세톤)를 실시간 측정하는 '웨어러블 전자코 시스템' 연구도 진행 중이다.
이대식 박사는 2006년 '유비쿼터스 바이오칩 리더기 기술'을 개발, 2011년 12월 ETRI 연구소기업 '수젠텍'에 기술이전 출자를 진행했다.
또 2004년 '저전력 플라스틱 유전자 증폭용칩 기술'을 개발, 2015년 12월 ETRI 연구소기업 '진시스템'에 기술출자를 진행해 기업설립에 기여했다. 각 기업은 지난 2019년 5월과 2021년 5월 코스닥에 상장됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
