한국전자통신연구원(ETRI)가 날숨을 이용해 폐암을 조기에 파악할 수 있는 기술을 개발, 임상에서 95%의 정확도를 확인했다고 11일 밝혔다.
이에 따라 방사선 위험 없이 간단하고 저렴한 비용으로 폐암을 조기 선별할 수 있을 전망이다.
ETRI 진단치료기연구실은 날숨 때 폐 속 암세포 덩어리에서 발생하는 다종의 휘발성유기화합물(VOCs)을 감지하는 센서 시스템과, 이로부터 얻은 데이터로 폐암 환자를 판별하는 인공지능(AI) 딥러닝 알고리즘 기술을 개발했다.
ETRI 연구진은 앞서 2019년 호흡을 이용해 폐암을 발견하는 ‘전자코’를 개발했다. 이 기술은 코의 신경세포가 냄새를 맡는 것처럼 멀티모달 전자센서소자로 호흡 가스가 들어오면 이를 전기신호로 바꿔 AI 딥러닝 학습으로 질병 유무를 판단할 수 있다.
이번에 ETRI가 개발한 폐암 조기진단시스템은 샘플링부, 날숨 감지센서 모듈, 데이터 신호처리부 등으로 구성된 데스크탑 컴퓨터 크기로, 검진자의 날숨에 포함된 VOCs 양에 따라 20종의 멀티모달 센서 어레이를 통해 전기신호를 측정하는 방식이다.
실제 연구진이 분당서울대병원 전상훈 흉부외과교수팀과 공동연구를 진행한 결과 폐암환자 107명과 정상인 74명의 임상시료 날숨으로 가스 채취 후 20분 내에 95% 이상의 선별 정확도를 기록했다.
이번 기술은 기존 면역진단과 분자진단의 장점을 모두 아우르는 기술로, 기존 진단장비보다 비용이 저렴하면서도 빠르며 정확힐 뿐 아니라 편의성도 우수해 폐암환자 수술 및 치료 예후 모니터링은 물론 일반인 건강관리에도 유용할 전망이다.
연구진은 후속 연구를 통해 대규모 임상시험을 진행해 빅데이터를 구축하고 시스템 재현성과 신뢰성을 확보할 예정이다.
아울러 위암, 대장암 등 다양한 암의 조기진단과 만성폐쇄성폐질환, 천식, 폐렴 등 호흡기질환으로 성능을 확장하는 한편 비만 환자가 운동할 때 지방이 분해되면서 날숨으로 배출되는 아세톤을 실시간으로 측정하는 웨어러블 전자코 시스템 연구도 진행 중이다.
ETRI 진단치료기연구실 이대식 박사는 “이 기술이 상용화되면 폐암환자 조기선별검사로 생존율을 높일 수 있을 것”이라고 설명했다.
한편, 이 박사는 2006년 ‘유비쿼터스 바이오칩 리더기 기술’을 개발해 2011년 ETRI 연구소기업 수젠텍에, 2004년 ‘저전력 플라스틱 유전자 증폭용칩 기술’을 개발해 2015년 ETRI 연구소기업 진시스템에 기술출자를 진행했다.
