치매·종양·출혈 등 뇌 질환 의학적 판단 1개 솔루션으로
'세그엔진' AI 기반 뇌모델링·영상분석 기존 한계 극복
의료영상 분석에 인공지능(AI)을 활용한 다양한 시도들이 이어지고 있는 가운데 AI기반 뇌 영상 분할·정량 분석 기술을 보유한 뉴로핏에 관심이 모아지고 있다.
뉴로핏이 개발한 세그엔진(SegEngine)은 인공지능 기반 뇌모델링·영상 분석을 통해 기존 뇌 분할 기술의 한계를 극복했다. 이 엔진은 뇌 MRI의 영역별 해부학적 특성을 학습시킨 딥러닝 엔진으로 뇌 영역 구조를 세분화·수치화 한다. 이를 통해 최소 8시간에 이르던 분석 시간을 1분이내로 줄였으며, 15∼20%에 이르던 연산 실패율도 1.3%로 낮췄다. 또 인종간 뇌구조 차이에 따른 분석 오류를 줄일 수 있어 모든 인종에 대한 분할·분석이 가능하다.
SegEngine은 GE·지멘스·필립스 등 글로벌 주요 3사의 대표적인 MRI 12개 모델로 촬영된 2000명의 데이터를 통해 성능과 신뢰성을 검증 받았다.
이 기술이 눈길을 끄는 것은 치매 진단 보조 솔루션 등 뇌 질환 진단 및 뇌 영상 분석, 뇌질환 치료에 대한 다양한 연구의 단초가 되기 때문이다.
지금까지 경도인지장애 환자의 알츠하이머 조기 진단에는 여러 가지 어려움 뒤따랐다. 육안으로 MRI 영상을 판독하다보니 판독시간이 길어질 수밖에 없고, 경미한 신경퇴화를 발견하기 어려웠다. 또 임상의사 경험과 지식에 따라 판독결과에도 차이가 났다.
뉴로핏 연구진은 뇌 질환과 관련 있는 전기자극을 정확히 계산하기 위해 수많은 뇌 모델링 작업을 반복했다. 지속적인 뇌모델링을 통해 뇌 질환 진단 기술 영역에 새로운 진전을 이뤄냈다. 지금까지 뇌 자극 효과를 계산하기 위해서는 뇌영역 구분-표면 모델링-전극 모델링-볼륨 모델링-자극효과 시뮬레이션 등 과정에 6개의 소프트웨어가 필요했으며, 수 천만원의 비용과 최소 55시간이 필요했다. 그러나 뉴로핏 네비게이션 소프트웨어는 이 과정을 통합해 10분 안팎에 계산을 끝낼 수 있게 했다. 이를 통해 의사가 치료 계획을 효과적으로 세울 수 있도록 돕는다.
뉴로핏은 뉴로모듈레이션 분야 제품군 확장 및 사업화 로드맵을 차근차근 진행시키고 있다. 인공지능 기반 뇌분할·3차원 뇌모델링·물리해석 전류/전계 모델링 등을 통해 뇌질환 치료에 다가설 계획이다.
먼저 내달에는 뇌 질환 진단 보조 솔루션인 'folio'를 내놓는다. 정상인 대비 신경퇴화(위축)와 백질 변성 심각도를 분석하는 프로그램이다.
또 인공지능 뇌분할과 3차원 뇌모델링·물리해석을 바탕으로 뇌심부자극술(DBS) 내비게이션 소프트웨어 개발을 위해 메드트로닉·보스턴사이언티픽 등과 파트너십·라이센싱을 통한 제품 확대에 나선다.
경두개 직류자극(tDCS) 분야에서는 'tES LAB'(tDCS 연구용 소프트웨어) 출시했으며 지난해 식품의약품안전처로부터 2등급 의료기기 품목허가를 받았다. tDCS 디바이스는 올해 10월 중에 의료기기 3등급 품목허가 획득과 함께 출시를 앞두고 있다. 'MED'(네비게이션 소프트웨어+tDCS 의료용 패키지)도 개발할 예정이다.
tDCS는 두피에 붙인 전극을 통해 2mA 이하의 미약한 전류를 흘려 비정상적인 뇌기능을 조절한다. 우울증의 경우 인지기능을 담당하는 전전측두엽을 활성화시키는 자극을 준다. tDCS는 기기가 경두개 자기자극(TMS)의 10/1∼100/1 수준이지만 두피에서 전류를 전달하는 원리 특성 상 사람마다 자극효과 차이가 크고, 일관된 치료효과를 기대하기 어렵다. 뉴로핏 툴은 뇌 구조에 따라 생성되는 자극효과를 계산할 수 있기 때문에 tDCS의 가장 큰 단점인 치료효과 편차를 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 현재 개인 맞춤형 tDCS를 통해 뇌졸중 재활과 노인성우울증 환자의 인지기능 개선 임상시험을 진행 중이다.
TMS 분야에서는 'tMS LAB'(tMS 연구용 소프트웨어)를 올해 11월 출시할 예정이며, 'MED TMS'(TMS 내비게이션 소프트웨어)는 내년 1월 중 TMS기기회사 공급을 협의 중이다.
TMS는 자극기(8자 모양의 코일)에 전류를 흘리면 자기장이 발생, 이 자기장이 뇌에 부딪히며 전기장을 만들어 자극하는 방식이다. 국내에는 리메드가 TMS를 개발하고 있습니다. 주로 우울증 치료 및 뇌졸중 재활에 사용하고 있다. TMS에서는 코일의 직선 방향에 자극 효과가 생기기 때문에 목표영역을 잘 가리키는게 중요하다.
현재 글로벌시장에서 뇌심부자극술 기기 규모는 2조 5000억원에 이르며, TMS는 2000억원, tDCS는 2016년 유럽 승인 이후 새롭게 시장이 형성되고 있다.
다양한 뇌질환 진단용 인공지능 기술 확장에도 나선다. 기존 구조분석에서 질환별·영상별 인공지능 기술 추가 개발을 통해 질환 특화 진단제품을 개발할 예정이다.
인공지능 뇌분할 107개 영역 구조분석을 마쳤으며 병변 분할 기술을 확장해 뇌졸중 병변 분할, 뇌종양 분할도 예정하고 있다. 이어 SWI 영상 기반 뇌 미세출혈 탐지와 PET 영상 기반 아밀로이드 양성 판독 실현에도 나선다.
시장성은 밝다. 국내 MRI보유 건강검진센터가 1496곳에 이르고 50대 이상 검진 이용자는 689만명에 이른다. 난치 질환인 치매 환자는 68만명, 경도인지장애 환자는 165만명으로 추산된다.
빈준길 뉴로핏 대표는 "뇌 질환은 다양한 병변을 빠르게 찾아낼 수 있는 분석기술이 절대적으로 필요하다"며 "치매·종양·출혈 등에 대한 의학적 판단을 하나의 솔루션에서 얻을 수 있어야 한다"고 강조했다.
"단 하나의 지표를 찾아내는 기술만으로는 의료 영역에서 효율성을 거둘 수 없기 때문에 최대한 많은 지표를 얻어낼 수 있도록 뉴로핏의 기술적인 진전을 이뤄나갈 것"이라고 밝힌 빈준길 대표는 "뇌자극 치료방법 다각화를 통해 뇌자극 기기 개발에도 나서겠다"고 덧붙였다.
