심전도 분석 어려운 ‘안정형 협심증’ |
관상동맥질환 위험 예측 성공 |
인터뷰. 응급의학과 김중희 교수 & 순환기내과 조영진 교수 |
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심전도 분석 어려운 ‘안정형 협심증’ |
관상동맥질환 위험 예측 성공 |
인터뷰. 응급의학과 김중희 교수 & 순환기내과 조영진 교수 |
심장혈관 일부가 막히는 협심증은 급성으로 발생 시 흉통(가슴통증)이 뚜렷하다. 하지만 가슴통증이 지속되지 않는 경우도 있다. 순환기내과 윤연이·조영진·박지석, 응급의학과 김중희 교수 공동연구팀이 2만여 명의 심전도 데이터를 분석해 ‘안정형 협심증’ 환자에서 관상동맥질환 고위험군을 판별할 수 있는 심전도 분석 인공지능 모델을 개발했다.
심장은 평생 수축과 이완을 반복하는 기관입니다. 관상동맥이라 불리는 세 개의 혈관을 통해 심장근육에 막대한 양의 혈액이 공급되죠. 그런데 콜레스테롤 등으로 인해 관상동맥이 좁아지거나 막히면 심장근육에 혈액이 제대로 공급되지 않아 관상동맥질환이 발생할 수 있습니다. 관상동맥이 다 막히지 않고 내경이 좁아진 상태를 ‘협심증’, 좁아진 상태에서 혈전(피떡) 등으로 혈액 공급이 막히고 심장근육에 마비나 괴사가 오는 것을 ‘심근경색’이라고 부릅니다. 우리나라 사망 원인 2위를 차지하는 심장질환의 대다수가 여기에 속합니다. 이외에도 ‘심방세동’과 같은 맥박의 리듬에 이상이 있는 부정맥 질환 등이 있습니다.
가장 대표적인 것은 가슴통증과 숨이 찬 증상입니다. 심장질환 증상은 심장이 일을 많이 하는 상황에서 증폭됩니다. 따라서 걷거나 운동하거나 힘을 쓰는 등 활동할 때 가슴 통증이나 숨이 찬 증상이 심해진다면 심장질환을 의심해 볼 수 있습니다. 심장질환은 여전히 고령인구에서 많이 나타나지만, 발병 시기가 조금씩 젊어지고 있어 젊은 층에서도 주의가 필요합니다. 나이나 평소 지병 여부와 상관없이, 움직일 때 평소와 다르게 가슴통증이나 숨찬 증상이 심하게 발생한다면 최대한 빠르게 병원을 찾아야 합니다.
심근경색 등 급성 관상동백질환도 심장혈관이 점점 좁아지는 일련의 과정을 거치게 됩니다. 이때 응급상황까지는 아니더라도, 심장혈관이 많이 좁아진 상태에 이르면 가슴 통증이 간헐적으로 발생할 수 있습니다. 언제든 응급상황에 이를 수 있는 ‘안정형 협심증’이죠.
최근 응급실에서 빠른 판단과 조치를 위해 가슴통증 환자를 대상으로 간단한 심전도 검사만 시행해도 급성 관상동맥질환 여부를 판별하는 인공지능 기술이 활발하게 개발되고 있습니다. 하지만 이러한 기술들은 대부분 가슴통증이 심하고 심전도 변화가 뚜렷한 환자에게서만 유용하고, 가슴통증이 간헐적이고 심전도 변화가 뚜렷하지 않은 안정형 협심증 환자를 대상으로는 한계가 있었습니다. 이에 따라 선별검사 과정에서 안정형 협심증 환자를 파악할 방법을 모색하며 이번 연구를 진행하게 됐습니다.
5년 전부터 심전도를 이용한 인공지능 연구를 꾸준히 해왔습니다. 이런 연구를 통해 개발한 인공지능 알고리즘을 통해 이번 연구를 진행했습니다. 우리 병원을 방문한 21,866명 환자의 심전도 데이터를 활용해 후향적 연구를 시행했고, 안정형 협심증 환자에서 관상동맥질환의 위험도를 알려주는 심전도 분석 인공지능 개발에 성공했습니다.
이때 관상동맥질환은 관상동맥 내경이 50% 이상 좁아진 것으로 정의했으며, 혈관 3개 중 2개 이상에서 협착이 발생한 경우는 다혈관 질환으로 정의했습니다. 연구팀이 별도의 코호트 연구에서 수집한 4,517명의 환자 데이터를 검증한 결과, 알고리즘이 산출한 수치(디지털 바이오마커)의 정확도를 의미하는 AUC(곡선하면적)가 최대 0.840에 이를 정도로 우수한 성능을 보였습니다.
이번 연구는 그간 심전도 분석으로는 관상동맥질환 위험도를 평가하기 어려웠던 안정형 협심증 환자에서 심근경색 등의 고위험군을 평가할 수 있는 인공지능 솔루션을 개발한 것으로 의미가 큽니다.
또한 접근성이나 활용도 측면에서도 우수합니다. 의료 현장에서 진행되는 인공지능 연구는 방대한 데이터를 필요로 하는데, 이때의 데이터는 의료진이 평소 접하던 것과는 차이가 큽니다. 심전도 검사를 예로 들면, 의사들은 현장에서 심전도가 그래프 형태로 그려져 나오는 자료를 보면서 환자의 상태를 판단하게 됩니다. 그런데 이를 인공지능 소프트웨어로 활용하기 위해서는 심전도 그래프를 숫자로 변환한 원자료를 만들어야 해요. 복잡하고 어려운 일이죠.
이번 연구는 심전도 검사 결과를 휴대전화로 촬영만 해도 분석할 수 있다는 것이 큰 특징이자 장점입니다. 휴대전화만 있다면 의료진이 어떤 상황에서도 사용할 수 있을 정도로 범용성이 아주 높은 솔루션이죠. 따라서 앞으로 응급 영역 뿐만 아니라 외래 진료나 건강검진 등 비응급 영역에서도, 관상동맥질환 고위험군을 선별하기 위한 용도로 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.
이번에 개발한 디지털 바이오마커 외에도 심전도만으로 심혈관 사망, 발작성 심방세동, 좌심실 비후, 비후성 심근병증, 심장판막질환과 같은 다양한 질환들을 조기에 진단할 수 있는 새로운 디지털 바이오마커들을 발굴하고 있습니다. 이들을 총망라해 현재 1차 의료기관에서도 활용 가능한 심전도 분석 솔루션을 개발했으며, 추후 임상시험을 진행할 예정입니다.
겨울은 심장질환이 호발하는 계절입니다. 추운 날씨로 인한 급격한 체온 변화는 심장 건강을 해치는 위험인자이기 때문입니다. 고령이거나 당뇨, 고혈압이 있는 분들은 겨울철 외부 활동 시 체온유지에 신경 쓰셔서 심장 건강을 잘 챙기시길 바랍니다.
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