기사입력시간 20.12.07 14:41최종 업데이트 20.12.08 01:01

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코로나19 확진자 데이터로 사망예측 이어 환자분류 AI 개발한 일산병원 안찬식 교수

1차 건보공단 빅데이터 활용한 알고리듬보다 더 정교..감염병 방역 인프라 구축 예고


[메디게이트뉴스 서민지 기자] 국민건강보험공단 일산병원 안찬식 교수가 빅데이터와 AI(인공지능)를 활용해 코로나19(COVID-19) 사망예측 알고리듬을 개발한 데 이어 환자 중증도 분류 도구를 개발했다.

앞서 안 교수는 건강보험공단 청구자료, 사망자료, 감염경로 등을 토대로 한 코로나19 사망위험 예측 AI(인공지능) 알고리듬을 개발했다. 해당 AI시스템을 이용시 사망위험을 사전에 예측해 고위험자를 분류, 입원시킬 수 있다.

이는 1만237명의 확진자에 대한 4가지 인공지능 알고리듬(LASSO, linear-SVC, rbf-SVC, RandomForest)을 활용한 것으로, 사망 예측도는 92%에 달했다.

해당 시스템은 사망여부를 예측하는 정확도는 높지만, 경증, 중등중, 중증 등 보다 세부적으로 분류하지 못하는 한계가 있다. 때문에 자가격리만 하면 되는지, 입원과 대증치료가 필요한 환자인지, 사망까지 이르지 않더라도 인공호흡기가 필요한 중등증 환자인지 등을 가려내기가 어려웠다.

또한 건보공단 자료를 이용하다보니 비식별을 거치더라도 외부 활용이 불가능하다는 문제도 있다.

이에 안 교수는 최근 나이, 성별, 주관적 발열, 호흡, 의식, 체온, 심박수, 혈압, 기저질환(당뇨병, 심장병, 빈혈, 신장질환, 암 등) 등 여러 변수를 토대로 보다 정교한 알고리듬을 개발했다. 해당 연구논문(COVID-19 예후에 근거한 환자 조기 분류 : 한국 국가 코호트 연구·Early triage of patients diagnosed with COVID-19 based on predicted prognosis: A Korean national cohort study)은 리서치스퀘어에 게재됐으며 정식 발간을 위해 피어리뷰(동료검증) 절차만 남겨두고 있는 상태다.


이번 2차 알고리듬은 5596명의 한국 국가 코호트를 활용했다. 분석 숫자는 1차에 비해 적지만 질병관리청에서 공유한 진료기록, 기저질환, 혈압, 심박수, 체온 등 세부데이터를 활용해 변수를 다양하게 만들어 정확도가 0.9 이상(1점 만점 기준)으로 나타났다.

안 교수는 인터뷰를 통해 "최근 500~600명대로 코로나19 확진자 수가 폭증하고 있어 자칫 의료붕괴로 이어질 수 있는만큼 반드시 정교한 환자 분류가 필요하다"면서 "첫 알고리듬이 의미가 없는 것은 아니지만, 보다 환자진료를 효율적으로 하기 위해서는 더 정교한 모델이 필요했다"고 의의를 밝혔다.

실제 입원할 당시 환자 상태가 나쁘지 않아보이더라도 예상치 못하게 급격한 상태악화가 일어나 중환으로 이어지는 사례가 종종 발생했다. 즉 정교한 모델로 미리 중증 진행 여부를 예측해 선제적으로 준비, 대응할 수 있다는 것이다.

안 교수는 "이번 2차 알고리듬의 모델은 모델1, 모델2A, 모델2B, 모델3, 모델4 등으로 구성돼 있으며, 1은 성별과 나이, 발열 등을, 2는 심장병, 암, 치매 등 기저질환을 추가했고, 3은 고혈압과 높은 체온 등 생체징후를, 4는 피검사 결과를 추자한 것이다. 정확도는 0.9~0.927까지 높게 나타났다. 참고로 의협의 모델 정확도는 0.728, MEWS는 0.631"이라고 설명했다.

즉 변수가 더 추가되는 모델일수록 정확도가 더 올라가는 것이다. 이 같은 알고리듬을 현장에 적용할 경우 더 효율적이고 정확한 치료가 가능해질 수 있다.

안 교수는 "실제 사용이 가능하도록 현장에서 검증을 시행하려고 한다. 올해 안에 현장검증과 시스템 구축을 마무리하고, 내년부터 투 트랙 방식으로 알고리듬을 실제 활용할 예정"이라고 했다. 

이를 위해 외부 활용이 가능하도록 고안했다. 안 교수는 "기존의 1차 알고리듬은 머신러닝을 통한 모델인데, 공공데이터가 들어가 있어 밖으로 가지고 나올 수가 없었다"며 "이 부분을 고려해 2차에는 외부에서도 활용할 수 있도록 컴퓨터 디바이스 없이 사용하도록 만들었다. 즉 웹사이트나 모바일웹, 앱 등으로도 활용할 수 있도록 했다"고 설명했다.

일산병원은 지난 9월 보건복지부가 주관하는 스마트병원 선도모델 개발지원 사업 대상 의료기관으로 선정됐다. 코로나19에 대한 우수한 방역 경험을 바탕으로 인근 파주의료원, 지역 요양병원, 보건소, 국민건강보험공단 지사와의 연계를 통한 SSaFE-Net(Smart Safe and Fast for Everyone in Network)를 구축한다는 사업수행 계획으로 선정됐다.

사업 선정에 따라 일산병원은 웨어러블 디바이스와 인공지능 환자관리 시스템을 이용한 지역사회 감염병 신속대응 시스템을 구축, 경기 서북부 지역을 감염병 안심지역으로 만들겠다는 방침이다.

또한 감염병의 최전선에 있는 공공의료기관으로서 병원내 환자 실시간 동선 관리와 스마트병실 구현 등 첨단 진료환경을 구축하여 환자들이 안심하고 이용할 수 있는 감염병 안심병원을 만들 계획이다.

이번 안 교수의 코로나19 환자분류 알고리듬 개발도 스마트병원 구축의 일환으로 추진됐으며, 코로나19를 넘어 다양한 감염병에 적용 가능한 알고리듬 개발로 확장해 나갈 전망이다.

안 교수는 "스마트병원 선도지원 사업에 따라 내년 4월까지 인프라를 구축한다. 골격을 갖춰놓는 것"이라며 "이후 결정되지는 않았으나 실시간 모니터링 체계 구축과 빠른 병상 확보, 환자 분류 등 지역사회 방역관리를 위해서 2, 3차 사업이 내후년까지는 이어져야 할 것"이라고 밝혔다.

서민지 기자 (mjseo@medigatenews.com)
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