이석원 기자
구글과 미 국방부가 공동 개발을 진행 중인 암 종양 발견을 AI, 증강현실로 지원하는 AR 현미경(Augmented Reality Microscope)은 기존 현미경과 같은 외형을 갖추고 있지만 초기 단계지만 이미 유망한 결과가 나오고 있다.
병리의사는 환자로부터 채취한 샘플을 바탕으로 환자가 암에 걸려 있는지 여부를 진단한다. 다만 이 진단에는 큰 책임이 따른다. 미 국방부 산하 조직인 디펜스 이노베이션 유닛(Defense Innovation Unit) 최고 의료 책임자인 닐스 올슨 박사는 한때 미 해군 군의관으로 괌에 파견됐을 때 해군 병원에서 유일한 병리 의사로 다양한 진단을 내렸다고 한다.
그는 단지 암이라거나 이런 종류 암이라고 말하는 건 병리 업무가 아니라며 혼자선 긴장을 강요받는다는 말로 환자 생사에 관련된 진단을 내리는 병리 의사에 대한 압력이 크다고 말한다.
이런 올슨은 괌에 파견되기 전인 2016년 샌디에이고 해군 의료 센터에 근무할 당시 AR 현미경에 대한 아이디어를 떠올렸다. 이 아이디어에 대해 구글 지인에게 상담했고 몇 개월 뒤 마운틴뷰에 위치한 구글 본사로 초대 받아 초기 AI를 탑재한 현미경 실연을 해달라는 요청을 받았다.
이 AI 탑재 현미경은 실제로 올슨이 가져간 슬라이드 세트에서 정확하게 암을 검출할 수 있었다. 그는 마치 자신의 아이를 봤을 때와 같은 기분처럼 느꼈다고 밝혔다. 이후 그는 괌에 파견됐지만 AI를 탑재한 현미경 프로젝트는 디펜스 이뉴베이션 유닛이 이어받아 AR을 조합한 AR 현미경 상용 파트너에 구글과 광학 기업 예놉틱(JENOPTIK AG)을 선정해 개발을 진행했다.
올슨 등이 2019년 공개한 AI 탑재 현미경에 대한 글에선 미연방정부 의료 제도에는 수백만 환자가 등록되어 있어 세계에서 가장 포괄적인 의료 데이터세트로 기술되어 있다. 또 빅데이터는 실리콘밸리가 가장 잘 하는 곳이며 민간 의료 시스템에 파급될 가능성이 방대하다고 밝히고 있다. 이미 구글과 미 국방부는 AR 현미경 개발에 성공하고 있으며 아직 적극적으로 환자 진단에 이용되는 건 아니지만 AR 현미경 13대가 관련 시설에 배치되고 있다.
AR 현미경은 마치 학교에 있는 광학 현미경 같은 외형을 하고 있지만 큰 접안렌즈와 슬라이드 유리를 세트로 한 트레이가 갖춰져 있지만 동시에 AI 모델을 수용하는 상자형 컴퓨터 타워에도 연결되어 있다.
슬라이드 유리를 현미경에 고정하면 AI는 접안렌즈 영상과 겹쳐 암이 어디에 있는지 나타내는 테두리를 표시하는 것 외에 암 경계를 픽셀화한 히트맵도 생성한다.
최근에는 병리의사 일을 디지털화하려는 시도가 진행되고 있지만 슬라이드 1장을 디지털화하면 1GB가 넘는 데이터량이 필요하다. 따라서 방대한 환자를 진단하려면 인프라 비용이 많이 들고 소규모 의료기관에 디지털화는 부담이 된다. 기존 광학 현미경에 시스템을 통합하는 AR 현미경이라면 의료기관 부담을 9만 달러에서 10만 달러로 억제하는 게 가능하다.
구글 클라우드 관계자에 따르면 구글은 이미 유방암, 자궁경부암, 전립선암, 유사분열을 확인하는 4가지 알고리즘을 개발했다고 한다. AI 모델은 디펜스 이노베이션 유닛 데이터세트로 학습 받았고 암호화를 통해 원래 데이터에 액세스할 수 없게 됐다고 한다.
2022년 가을에는 학술지(Journal of Pathology Informatics)에 연구팀 논문이 발표되어 유방암 AI 알고리즘이 샘플 대부분에서 잘 작동하는 것으로 보고됐다. 실제로 현실 세계에서 병리학자를 AR 현미경이 지원하게 하려면 아직 방대한 테스트가 필요하지만 이미 디펜스 이노베이션 유닛은 구글이나 예놉틱과 AR 현미경을 군과 상업적으로 배포하려는 계약 협상도 시작하고 있다고 한다.
한 병리학자는 환자 전립선암이 얼마나 심각한지 동료 의사와 의견이 나뉘었을 때 AR 현미경을 이용해 샘플을 분석했다고 한다. 그 결과 환자 전립선암은 그의 견해대로 공격성이 높은 걸 확인했고 동료 의사도 AR 현미경 결과를 보고 납득했다고 한다. 이는 기술이 일종의 중재자가 되는 것이라고 할 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
정용환 기자
