[지금은 과학] 유방암 수술 전 항암치료 반응, AI로 조기 예측한다

[아이뉴스24 정종오 기자] 진행성 유방암 수술 전 항암치료 반응을 사전에 인공지능(AI)으로 예측할 수 있게 됐다. 미리 파악해 환자에 최적의 치료를 할 수 있다.

한국원자력의학원(원장 김미숙) 우상근·김현아 박사 연구팀이 국소 진행성 유방암으로 수술 전 항암치료를 받은 환자의 항암치료 반응을 AI 기술 중 딥러닝 기법을 이용해 조기에 예측할 수 있다고 설명했다.

딥러닝은 AI 기술의 하나로 여러 비선형 변환기법 조합을 통해 다량의 데이터나 복잡한 자료들 속에서 핵심적 내용 또는 기능을 요약 분류하는 학습 네트워크를 말한다.

암세포가 림프절이나 유방 내 다른 조직으로 전이된 국소 진행성 유방암은 재발과 전이의 위험이 크다. 수술 전 항암치료를 하는 선행화학요법으로 종양 크기를 줄여 수술을 쉽게 한다. 유방을 보존할 가능성이 커진다.

선행화학요법 전과 후에 종양 크기와 범위 등을 측정하기 위해 양전자방출단층촬영(PET/CT), 자기공명영상촬영(MRI)을 한다. 진단 단계별 반복되는 영상 촬영과 항암치료 반응 평가 지연은 치료에 걸림돌이 돼 왔다.

연구팀은 국소 진행성 유방암 환자군 56명을 대상으로 선행화학요법 전 PET/CT, MRI 촬영 영상 분석을 통한 선행화학요법 치료 반응 예측을 기존 전문의와 딥러닝 기법 이용으로 나눠 비교 분석했다.

전문의가 영상 데이터를 분석 진단한 결과, 선행화학요법 치료 반응 예측 정확도는 PET/CT 84%, MRI 61%로 확인됐다.

반면 합성곱 신경망(CNN)을 이용한 특화된 알고리즘을 활용한 딥러닝 기법으로 선행화학요법이 잘 듣는 환자군과 잘 듣지 않는 환자군의 PET/CT, MRI 촬영 영상을 학습시킨 딥러닝 기반 인공지능 모델이 영상 데이터를 분석 진단했을 때 정확도는 PET/CT 97%, MRI 85%로 높았다. 합성곱 신경망(CNN)은 딥러닝 기법의 하나로 이미지 분석에 활용하는 인공 신경망이다.

이번 연구성과는 딥러닝 기법으로 국소 진행성 유방암 환자 선행화학요법 전 한 번의 PET/CT, MRI 촬영만으로 종양의 크기와 범위뿐 아니라 선행화학요법 후 치료 반응까지 조기에 예측해 환자의 편의성과 의료진의 조속한 치료 방향 설정에 도움을 줄 것으로 기대된다.

우상근, 김현아 박사 연구팀의 이번 연구성과는 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 2020년 12월 3일자 온라인판(논문명: Early prediction of neoadjuvant chemotherapy response for advanced breast cancer using PET/MRI image deep learning)에 실렸다.

연구팀은 “이번 연구결과를 통해 여성암 1위를 차지하는 유방암, 특히 치료가 어려운 난치성 유방암 환자의 생존율 향상을 기대한다”며 “방사선 의학과 인공지능 기술을 접목한 다양한 임상연구로 국민 건강 증진에 앞장설 것”이라고 말했다.

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