녹내장 진단하고 설명도 함께 해주는 AI 개발

서울대병원 안과 박기호 교수팀

원본 안저 사진(왼쪽)과 적대적 설명 방법론을 적용해 생성된 안저 사진(가운데, 오른쪽). 서울대병원 제공

녹내장이 생긴 위치(병변)를 알려줄 뿐만 아니라 진단 이유도 설명해주는 ‘설명 가능 인공지능(eXplainable AI, XAI)’이 개발됐다.

녹내장은 실명을 일으키는 대표적인 안과 질환으로 특별한 증상 없이도 진행될 수 있고 치료시기를 놓치면 회복이 불가능하고 치료비도 기하급수적으로 커지는 질환이다. 이 때문에 무엇보다 정확한 진단으로 조기 치료가 중요하다.

서울대병원 박기호(안과)ㆍ박상민(가정의학과) 교수 연구팀은 서울대병원 건강증진센터에서 녹내장 진단을 받은 환자의 안저(眼底) 사진 6,000장을 3회 중복해 정밀 판독하고 AI를 학습시켰다. 연구팀은 이후 녹내장 진단 과정을 설명하기 위해 완성된 AI에 적대적 설명(Adversarial Explanation) 방법론을 적용했다.

적대적 설명 방법론은 AI가 안저 사진을 녹내장이라고 판단하도록 변형한 적대적 예제를 생성한다. 이때 적대적 예제에 녹내장 소견이 추가되거나 강조되는 것을 의사가 확인함으로써 AI의 녹내장 이해도를 확인할 수 있다. 반대로 AI가 정상으로 판단하는 적대적 예제를 생성해 실제 녹내장 소견이 제거되는지 확인할 수도 있다.

적대적 설명 방법론을 적용해 설명 가능한 의료영상판독용 AI를 개발한 것은 이번이 세계 최초다. 연구팀은 적대적 예제를 통해 실제로 녹내장 소견이 변화된 것을 확인했다. 더불어 안과 의사 대상 설문조사 결과, 적대적 설명을 이용하는 것이 기존 방식보다 AI를 잘 이해하는 데 도움이 된다고 알려졌다.

연구팀이 개발한 설명가능 AI는 AI가 왜 녹내장으로 진단을 내렸는지 그 이유를 설명할 수 있어 우수한 임상적 활용도로 의료현장에 도입될 것으로 기대를 모으고 있다.

제1저자인 장주영 연구원은 “단순히 진단 정확도만 높이는 AI 기술뿐만 아니라 안과 의사가 이해할 수 있도록 설명하는 AI를 개발하는 것이 매우 중요하다”고 했다.

박기호 교수는 “이번에 개발된 AI 설명 방법론은 녹내장 병변 위치만을 보여주는 기존의 히트맵(Heatmap) 방식보다 설명을 더 잘해주고, 녹내장 진단을 내리게 된 의학적 소견을 함께 보여준다”고 했다.

연구 결과는 안과학 분야에서 가장 권위 있는 미국안과학회(AAO)의 공식 학술지 ‘옵살몰로지(Ophthalmology)’ 최근호에 게재됐다.

권대익 의학전문기자 dkwon@hankookilbo.com