김양수 교수팀, '관절경 수술소견 데이터베이스' 분석
관절경 수술 중 이미지, 다른 추가 정보 없이 '재파열' 예측
우수한 평가모델 의미하는 'AUC 0.92, 정확도 91%, 특이도 93%'
김 교수 "수술 후 회전근개 건강상태 객관적 평가법 활용 기대"
논문, '미국스포츠의학회지'에 게재
대한관절경학회 '최우수 구연상' 수상
[보건타임즈] 우리나라 회전근 개 환자의 수술 중 사진을 활용, 수술 후 재파열을 예측하는 인공지능 기술(논문보기)이 개발됐다.
건강을 위해 다양한 운동을 즐기는 인구가 증가하면서 회전근 개가 파열 위험도 높아지고 있다.
회전근 개는 어깨를 감싼 4개의 힘줄을 말한다.
이 부위는 어깨의 안정성과 운동성에 중요한 역할을 맡고 있다.
이 힘줄이 다양한 원인에 의해 약해지거나 찢어지면서 발생하는 것이 회전근 개 파열이다.
이 질환은 심한 어깨 통증으로 자연 치유가 어려운 데다 수술이 필요하다.
문제는 수술이 잘 되어도 환자의 근육 상태에 따라 재파열이 되는 것이다.
그간 어떤 경우 재파열이 되는지 알기 위한 다양한 연구가 시도됐으나, 우리나라 환자의 수술 사진을 활용한 딥러닝 예측 기술은 처음이다.
가톨릭대학교 서울성모병원 정형외과 김양수 교수(사진 좌, 교신저자)·조성현 임상강사(우, 제1저자) 연구팀은 회전근 개 수술 환자 858명을 조사한 관절경 수술 사진 1,394장 중 이미지를 추출한 뒤 수술 후 2년 이내 회전근 개가 파열되지 않은 환자와 재파열된 환자로 구분, 분석해 세 가지의 확립된 딥러닝 구조를 전이학습 이용으로 예측모델(아래 사진)을 만들었다.
이 결과 1에 값이 가까울수록 우수한 평가모델을 의미하는 지표 AUC(곡선하면적)는 0.92, 정확도 91%, 특이도 93%였다.
즉, 결론적으로 관절경 수술 중의 이미지는 다른 추가 정보 없이 재파열을 예측할 수 있었다는 게 연구팀의 설명이다.
우리나라는 연간 13만 명의 회전근 개 질환 환자가 진료를 받는 것으로 알려져 있다.
과도하게 어깨를 사용하면 약해진 힘줄이 어깨뼈에 반복적으로 부딪히게 되면서 회전근 개가 파열된다.
회전근 개 파열은 어깨통증 환자의 약 70%, 60대 이상 일반인 50% 이상에서 유병률을 보이며 최근 레저 스포츠 활동이 활발해지면서 발생률이 큰 폭으로 늘어난 추세다.
회전근 개에 이상이 생겼을 때 나타나는 가장 흔한 증상은 어깨 통증이다.
대개 어깨 관절 자체보다는 약간 아래쪽 팔 부위에서 통증을 느끼는 사례가 많아 통증이 때때로 손끝이나 목까지 뻗쳐 목 디스크로 오인하기도 한다.
최근의 주 수술 치료법은 관절 내시경 수술이다.
0.5㎝ 정도 피부 3곳을 절개 후 카메라가 달린 관절경을 통해 파열된 힘줄을 뼈에 봉합한다.
김양수 교수는 "높은 예측 정확도는 수술 중 관절경 사진이 힘줄의 건강상태(tendon quality)를 반영, 그간 영상 평가에 포함되지 않았던 수술 가운데 사진으로 수술치료 효과와 회전근 개의 상태를 처음 객관적으로 평가할 수 있게 됐다"면서 "회전근 개 파열의 통증이 어깨 손상 정도와 반드시 비례하지는 않아, 환자 상당수가 조기 발견과 초기 치료를 놓쳐 수술을 받게 된다며 평소 높은 곳에 있는 물건을 집거나 어깨 관절을 과도하게 사용하는 운동은 피하며, 어깨근육 강화에 도움이 되는 스트레칭을 꾸준히 하는 생활습관이 회전근 개 파열 예방에 큰 도움이 된다"고 조언했다.
이 연구결과를 상세하게 다룬 논문은 'Prediction of Retear After Arthroscopic Rotator Cuff Repair Based on Intraoperative Arthroscopic Images Using Deep Learning'이란 주제로 '미국 스포츠 의학회지(AJSM, American Journal of Sports Medicine) 최근호'에 게재됐다.
AJSM은 정형외과와 스포츠의학 관련 과학기술논문(SCI)급 최고 권위를 자랑한다.
이 연구로 김양수 교수팀은 지난 10월 7일~8일 개최된 제43차 대한관절경학회 추계국제학술대회 겸 정기총회에서 최우수구연상을 수상했다.
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