호흡으로 폐암 진단하는 ‘전자코’ 기술 개발
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호흡으로 폐암 진단하는 ‘전자코’ 기술 개발
  • 김찬혁 기자
  • 승인 2019.10.08 14:51
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ETRI 연구진, 날숨 통해 폐암 진단 ‘전자코’ 개발
기존 진단방법 한계 해결…“저비용 조기진단 가능”
위암·대장암 등 진단 확대…비만 등 건강 모니터링도
가스 센서에서 분석할 날숨을 채취하는 과정을 설명한 CG 캡처 사진. 한국전자통신연구원 제공

국내 연구진이 호흡을 이용해 폐암을 진단하는데 도움 주는 의료용 ‘전자 코’를 개발했다. 방사선 위험 없이 간단하면서 저렴한 비용으로 진단이 가능해 향후 폐암 조기진단 및 예방에 기여할 것으로 보인다.

8일 한국전자통신연구원(ETRI)은 날숨을 통해 폐 속 암세포가 만드는 휘발성유기화합물을 감지하는 센서와 이로부터 얻은 데이터를 통해 폐암 환자를 판별하는 기계학습 알고리즘 기술을 개발했다고 밝혔다. 

폐암은 한국인 암 사망 1위를 차지하고 있지만 현재 폐암진단에 주로 사용되는 X선 검사나 CT 검사법은 방사선 노출 위험이 있고 비용이 높아 부담이 크다. 반면, 연구진이 새롭게 개발한 기술은 기존 병원 진단 장비에 비해 센서 제작 비용이 저렴하고 가격 대비 정확도가 높다. 편의성도 우수해 폐암 환자의 수술 예후 모니터링은 물론, 일반인의 자가 건강관리에도 활용할 수 있을 것으로 기대를 모은다. 

연구진은 사람의 코가 신경세포를 통해 냄새를 맡는 것에 착안, 시스템 내부로 호흡가스가 들어가면 전기적 신호로 바꿔 질병유무를 판단하도록 만들었다. 전자코라는 이름이 붙은 이유다. 

한국전자통신연구원(ETRI) 연구진이 개발한 '전자코' 호기 가스 분석 시스템. ETRI 제공

연구진이 개발한 ‘전자 코’는 데스크탑 컴퓨터 크기로 날숨 샘플링부, 금속산화물 화학센서 모듈, 데이터 신호 처리부 등 크게 세 부분으로 구성돼 있다. 

먼저, 검진자의 날숨을 비닐 키트에 담고 비닐에 탄소막대기를 넣으면 호흡 중 배출되는 여러 가스 성분들이 막대기에 붙는다. 이 막대기를 전자코 시스템에 집어넣는다. 전자코 시스템은 내장된 센서를 통해 가스가 붙은 정도에 따라 전기 저항 차이를 측정한다. 이렇게 도출된 날숨의 구성성분 데이터를 알고리즘으로 분석해 환자의 날숨 정보와 비교하면 폐암 유무를 판별하는데 도움을 줄 수 있다.

연구진이 분당 서울대병원의 도움으로 폐암 환자 37명과 정상인 48명 날숨을 채취해 200회를 분석한 결과, 약 75%의 정확도를 보였다. 동 병원 흉부외과 연구팀의 임상적 유의성도 확인받아 폐암환자 진단 보완재 역할을 충분히 수행할 수 있음을 보였다.

향후 연구진은 후속 연구를 통해 빅데이터를 구축하고 딥러닝 알고리즘을 적용, 이를 통해 판별 정확도를 높이고 위암, 대장암 등의 다양한 암의 조기 진단 가능성도 높일 계획이다.

연구책임자인 ETRI 진단치료기연구실 이대식 박사는 “본 기술이 상용화되면 폐암 진단 관련 의료기기 시장경쟁력 확보는 물론, 정부 건강보험료 지출 비용 절감에 큰 도움이 될 것으로 보인다”고 말했다.

박형주 한국전자통신연구원(ETRI) 선임연구원이 분석 시스템에 넣을 날숨을 채취하는 장면. ETRI 제공

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