딥러닝 기반 모델, 수술 후 청력 보존 여부 '정확도 90% 예측'
문인석 교수 "환자 개개인의 수술 예후 예측, 맞춤형 치료법 제시할 수 있게 됐다"
논문, SCI급 저널 'Scientific Reports, 최신호'에 게재
[보건타임즈] 청신경종양 환자의 수술 전 청력 보존 여부를 예측할 시스템(논문)이 개발됐다.
이에 따라, 환자 개개인의 수술 후 결과 예측을 통해 효과적인 치료방법을 결정할 수 있을 것으로 기대된다.
청신경종양은 청각 전정신경에서 발생해 소뇌 쪽으로 자라는 뇌 신경암을 말한다.
이 질환은 청력감퇴, 난청과 어지럼증 등 청신경 압박에 의한 증상이 나타나 삶의 질을 크게 떨어뜨릴 수 있다.
종양이 점차 커져 악화가 되면 뇌간을 압박해 심각한 장애를 초래한다.
연세대 의과대학 이비인후과 문인석 교수·차동철 강사팀은 청신경종양 환자를 대상으로 수술 후 환자의 청력 보존 여부를 예측할 수 있는 시스템을 설계했다며 이같이 밝혔다.
이를 다룬 연구논문은 'Machine learning approach for prediction of hearing preservation in vestibular schwannoma surgery'란 제목으로 SCI급 저널 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports, IF 4.01) 최신호'에 게재됐다.
지금까지 청신경종양의 치료법은 수술이나 감마나이프 치료가 주로 사용됐다.
최근엔 내시경을 이용한 최소침습 치료가 시도되고 있다.
하지만 종양의 기원이 청각신경이어서 암 덩어리를 성공적으로 제거, 치료했더라도 청각을 항상 보존할 수 있을지 예측할 수 없는 실정이다.
이 논문에 따르면 연구팀은 2007년부터 2017년 10년간 세브란스병원에서 청신경종양으로 수술받은 환자 317명 중 청력 보존술을 받은 50명을 대상으로 데이터를 분석, 수술 후 청력 보존 여부를 예측할 서포트벡터머신, 랜덤 포레스트, 부스팅, 딥러닝을 기반으로 한 다양한 모델들의 시스템을 만들었다.
이 시스템은 수술 전 시행한 청력검사, 평형기능 검사와 자기공명영상에서 얻은 수술 전 종양의 크기, 위치, 청력, 어지럼 정도 그리고 주치의가 선택한 수술방법 등을 입력하면 수술 후 청력 보존 여부를 예측할 수 있다.
이중 딥러닝 기반 모델은 90%의 높은 정확도로 수술 후 청력 보존 여부를 예측했다.
이처럼 결과 예측에 가장 중요한 요소는 환자의 단어 인식 점수, 전정유발근전위 비대칭 정도, 종양의 크기순으로 나타났다.
이 연구를 통해 설계된 예측 모델을 사용한다면 수술 전 환자의 청력 보존 여부를 예측, 환자와 정확한 결과 상담을 통해 가장 효과적인 맞춤형 치료방법을 결정할 수 있다는 게 연구팀의 설명이다.
예측 결과, 수술 후 청력 보존이 불가한 것으로 판단되면 뇌에 악영향을 미치기 전까지 수술을 보류하는 전략을 세우거나 반대로 종양 제거술과 함께 청력을 회복시키는 청각 임플란트 수술을 동시에 고려하는 등 대책을 미리 수립할 수 있다.
이에 문인석 교수는 "이번 예측 모델 개발을 통해 환자 개개인의 수술 예후를 예측, 맞춤형 치료법을 제시할 수 있게 됐다"며 "최근 기계학습이 의학계에서 다양하게 활용되고 있다"면서, "이러한 방법을 이용할 수 있다면 기존보다 훨씬 더 정확하게 예측할 수 있다"고 말했다.
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