강북삼성병원, 개인 맞춤형 ‘황반 변성’ 악화 예측 알고리즘 개발 

강북삼성병원 안과 송수정 교수, 성균관대학교 전자전기공학부 신지태 교수 연구팀은 인공 지능 방법들 중 하나인 생산적 적대 신경망(generative adversarial network)을 이용해 황반 변성 환자들의 변화를 예측할 수 있는 알고리즘을 개발했다고 최근 밝혔다. 

생산적 적대 신경망은 생성자와 식별자가 서로 경쟁하며 데이터를 생성하는 모델로, 실제 이미지를 활용해 가짜의 이미지를 만들어내는 알고리즘이다. 최근 유행했던 미래 내 얼굴을 예측하는 여러 페이스 어플리케이션 등이 생산적 적대 신경망을 활용한 예이다. 

이번 연구는 강북삼성병원 건강검진센터와 안과에서 5년 이상 추적 관찰이 가능했던 초기 및 중기 황반 변성 환자들의 안저 사진들을 바탕으로, 생산적 적대 신경망을 이용해 현재 황반 변성 환자의 안저 이미지 입력 시 1,3,5 년 뒤 예상되는 안저 이미지를 생성하는 식으로 알고리즘을 개발했다. 

특히 현재까지 개발된 황반변성 예측 알고리즘은 단순 악화 위험도 수치를 알려주는 정도에 국한되었지만, 이번 개발한 알고리즘은 환자 개개인의 안저 상태에 따른 악화 예측으로, 이는 인공 지능 방법을 응용한 개인 맞춤 질환 예측이라는 점에서 중요한 의의를 갖는다. 

강북삼성병원 안과 송수정 교수는 “황반변성은 세계적으로 실명의 주요 원인 1,2위를 다투고 있기 때문에 초기나 중기 황반변성의 악화 예측은 아주 중요한 의미를 갖는다”고 말했다. 

이어 “같은 초기 환자들에게서도 환자 각 개인의 색소 변화, 황반부의 드루젠등 개인의 상태에 따라 황반변성의 악화 위험도가 각각 다른데 이에 대한 예측이 가능한 것이 이번 연구의 핵심”이라며 “알고리즘이 임상적으로 사용되기에는 예측 기능 성능 향상이나 추가 외부 검증이 필요하지만, 인공 지능 연구의 궁극적인 단계라고 간주되는 미래 예측을 의료 분야에서 실현한 연구라는 점에서 큰 의미가 있다”고 밝혔다. 

한편 이번 연구는 Computer Methods Programs in Biomedicine 저널 4월 호에 게재됐다.  

식도암, 수술 전 영양 상태 안 좋으면 합병증 위험 높아

식도암은 암 발생률로 보면 국내 10대 암은 아니지만, 5년 생존율이 전체 암 중 5번째로 낮을 정도로 치료가 어렵다고 알려져 있다.

조기에 발견하면 방사선이나 항암 치료 없이 바로 수술이 가능한데, 이때 수술 전 영양 상태에 따라 수술 후 합병증 발생률과 입원 기간이 연관이 있다는 연구 결과가 최근 발표됐다.

서울아산병원 소화기내과 나희경 교수 · 흉부외과 김용희 교수팀은 식도암으로 수술받은 환자 274명을 대상으로 수술 전 영양 상태와 수술 예후를 비교 분석한 결과, 영양 상태가 좋지 않으면 폐렴을 포함한 합병증 발생률이 약 3배 높았으며 입원 기간도 12일가량 더 긴 것으로 나타났다고 밝혔다.

식도암 수술을 앞둔 환자 중에서 입맛이 없어지거나 체중 감소가 일어나는 경우가 있는데, 전문가와의 식이상담을 통해 수술 전 영양 상태를 철저하게 관리해야 할 필요성이 제기된다.

연구팀은 2012년 1월부터 2016년 12월까지 식도 편평세포암으로 방사선·항암 치료 없이 바로 수술을 받은 환자 274명을 대상으로 수술 전 영양 상태가 좋은 환자 239명과 그렇지 않은 환자 35명의 수술 후 합병증 발생률과 입원 기간을 분석했다.

환자들의 영양 상태는 다양한 영양평가 지표를 이용해 측정했는데, 그 중 유럽정맥경장영양학회(ESPEN)가 권장하는 ‘NRS 2002 지수’가 환자의 수술 예후와 의미 있는 연관성을 보이는 것을 확인했다. 이는 BMI, 체중 변화, 식습관, 질병의 심각도 등을 의료진이 검사하는 설문으로, 3점 미만이면 영양 상태가 좋은 환자, 3점 이상이면 그렇지 않은 환자로 나눈다.

두 집단의 폐렴·문합부위 누출·출혈 등 수술 후 합병증 발생률을 통계적으로 분석한 결과, 영양 상태가 좋지 않은 집단의 합병증 발생률이 영양 상태가 좋은 집단보다 약 3배 더 높은 것으로 나타났다.

각각의 합병증 발생률을 살펴보면, 영양 상태가 좋지 않은 집단에서 폐렴 발생률이 20%로 영양 상태가 좋은 집단 4.2%에 비해 그 비율이 매우 높았다. 문합부위 누출※ 발생률도 영양 상태가 좋지 않은 집단에서는 5.7%로 영양 상태가 좋은 환자들 2.5%에 비해 그 비율이 높았다. 
 
수술 후 입원 기간도 영양 상태가 좋지 않은 집단의 경우 영양 상태가 좋은 집단의 평균 입원 기간인 17.3일에 비해 약 12일 정도 더 길었다.

나희경 서울아산병원 소화기내과 교수는 “영양 상태가 좋지 않으면 합병증이 발생하거나 수술 후 입원 기간이 더 길어지는 것으로 확인됐다. 이는 전체 생존율에도 영향을 미칠 가능성이 있기 때문에 수술 전 전문가와의 식이상담을 통해 식욕 증진에 도움이 될 수 있는 보충제를 섭취하는 등 영양 상태를 관리하는 것이 중요하다”고 강조했다.

김용희 서울아산병원 식도암센터소장(흉부외과 교수)은 “서울아산병원 식도암센터에서는 수술 전후로 환자의 영양을 관리할 뿐 아니라 다양한 임상 경험을 통해 쌓은 노하우로 최적화된 치료를 제공하고 있다. 또한 가슴과 복부에 1cm 이하의 구멍만 내는 로봇 수술을 시행해 흉터나 통증, 합병증을 최소화하고 환자들의 삶의 질을 향상시키고 있다”라고 말했다.

이번 연구는 국제학술지 ‘영양과 암(Nutrition and Cancer)’에 최근 발표됐다.

시험관 아기, 태아 크기로 예상체중 예측 가능 

시험관 시술을 통해 임신한 경우, 임신 초기 태아의 크기로 출산시 예상 체중이나 임신 관련 합병증을 예측할 수 있다는 연구결과가 발표됐다.

아주대병원 산부인과 곽동욱 교수팀은 시험관 시술을 통해 임신한 960명의 산모를 대상으로, 11~14주 사이 초음파 검사를 통해 태아의 머리엉덩길이를 측정해 분포표를 만들었다. 이를 임신 주수를 기준으로 태아의 크기를 백분위로 △ 10퍼센타일 미만 △ 10~90퍼센타일 △ 90퍼센타일 이상 총 3개 그룹으로 나눠, 출생 체중 및 조산이나 임신성 당뇨와 같은 임신 관련 합병증을 비교 분석했다.

그 결과 3개 그룹의 출생시 신생아의 평균 체중이 각각 3,059gm, 3,198gm, 3,449gm으로, 실제로 각 그룹 간에 의미있는 차이가 있었다. 

또한 임신 초기 태아의 크기가 10퍼센타일 미만일 경우, 정상 크기 태아에 비해 부당경량아(제태기간에 비해 작게 태어난 신생아)일 가능성이 2.79배, 34주 미만의 조산 빈도가 6.48배 더 높았다.

반면 태아의 크기가 90퍼센타일 이상으로 큰 경우, 4㎏ 이상 거대아일 가능성이 2.1배, 부당중량아(제태기간에 비해 크게 태어난 신생아)일 가능성이 3.67배 더 높았다. 또 임신 초기 태아의 크기가 큰 경우 산모가 임신성 당뇨에 덜 걸리는 것으로 나타났다. 이는 당뇨 환자에서 임신 초기 태아의 크기가 작다는 이전 연구결과와 일치한다.

연구팀은 태아의 크기가 작은 원인은 다양하지만, 많은 경우 태반의 기능 저하와 관련이 있다. 이에 태반의 기능 저하가 임신 초기부터 태아의 성장에 영향을 줄 수 있으며, 조산이나 부당경량아의 출산으로 이어질 수 있다고 설명했다. 또 태아가 클 경우 분만시 손상이나 제왕절개술의 빈도가 증가하며, 소아 비만이나 당뇨 등으로 진행할 수 있다.

이에 연구팀은 임신 초기 태아의 크기가 작다면 보다 면밀한 산전 진찰을 통해 태아의 상태를 살펴야 하며, 반대로 클 경우 적절한 운동과 식이조절 등을 통해 정상 크기를 유지하도록 노력해야 한다고 덧붙였다.

곽동욱 교수는 “시험관 시술의 경우 자연 임신과 달리 수정되는 시기를 알 수 있기 때문에 임신 초기 태아의 크기를 통해 태아의 성장과 임신 관련 합병증을 비교적 정확하게 예측할 수 있었다. 자연 임신의 경우 생리주기가 정확한 산모에서 일부 적용할 수 있다”라고 밝혔다.

또 “물론 출생 체중에 미치는 요인이 다양하기 때문에 임신 초기 태아의 크기가 작거나 크더라도 건강하게 출산할 수 있다. 이번 연구는 임신 초기 위험 요인을 사전에 인지하여 적절한 산전 검사와 관리를 통해 건강한 출산을 돕는데 의의가 있다”라고 덧붙였다.

한편 이번 연구는 2022년 5월 SCI 국제 학술지 Journal of ultrasound in medicine에 ‘Prediction of Adverse Pregnancy Outcomes Using Crown-Rump Length at 11 to 13 + 6 Weeks of Gestation(임신 11~13+6주에서의 머리엉덩길이를 이용한 임신 결과 예측)이란 제목으로 게재됐다.

세브란스병원, 간이식 1500례 달성

세브란스병원이 간이식 수술 1500례를 달성했다고 2일 밝혔다. 뇌사자 이식 454례와 그보다 어려운 생체 이식 1046례를 각각 기록했다. 

1500례 간이식의 주인공은 강원도에서 농업에 종사하는 A씨(61세)다. A씨는 고혈압 외에 특별한 질병 없이 건강하게 지내고 있었으나 농사를 지으면서 주 3~4회씩 먹은 막걸리가 문제였다. 2015년 지역 병원에서 간경변 진단을 받았고 금주를 결심했지만 집 안에 일이 있을 때마다 금주 결심이 무너져 음주를 하곤 했다. 

간경변이 조금씩 진행돼 합병증으로 복수까지 차기 시작했고 지난해 11월에는 간암 의심 소견을 듣게 됐다. 간암 치료를 위해 세브란스병원 간담췌외과 최진섭 교수를 만나 간경변이 심해 색전술이나 고주파 치료보다 간이식을 가능한 빨리 준비할 것을 권유받았다.

간이식을 권유받았으나 A씨는 가족에게 간이식이 필요하다는 말을 꺼내기 어려워 망설였다. 가족과 함께 이식외과 주동진 교수에게 간이식에 관한 상세한 설명을 들은 후 부인이 선뜻 의사를 밝혀 간이식을 빨리 받을 수 있었다.

공여자 나이가 60세인 만큼 고령 기증자 정밀검사까지 시행한 후 간기증을 시행했다. 현재 A씨는 수술 20일 만에 안정적으로 회복해 퇴원했고 올해 농사를 다시 지을 수 있다는 희망에 부풀어 있다. 

간이식은 간암, 간경화 등으로 간이 제대로 기능하지 못하는 환자를 대상으로 한다. 침묵의 장기로 불리는 간인 만큼 많은 환자가 약물, 시술, 수술로 치료가 불가능한 경우가 많다. 이러한 환자들에게 간이식은 최후의 보루다. 

과거에는 간이식 원인은 B형 간염이 약 75%로 높은 비중을 차지했지만 최근에는 간암이 절반 정도를 차지하고 있다. 미국에서는 비만에 의한 지방간염으로 이식을 받은 케이스가 가장 많다. 소아비만이 늘어나고 있는 한국에서도 지방간염에 의한 이식 케이스가 증가할 것으로 보인다.

간이식을 받기 위해서는 몇 가지 조건이 필요하다. 생체 이식은 기증자 간이 절제한 후에 30% 이상 남아야 가능하다. 환자의 경우 체중과 이식받는 간 무게를 비율로 표현한 GRWR 수치가 0.8 이상이어야 한다. 간암 환자 이식에서는 종양의 크기, 개수, 침범 정도를 고려해야 한다.

혈액형이 맞지 않거나, 기증자의 간의 크기가 작거나, 간암의 상태가 매우 진행된 경우들에서는 간이식이 어렵게 된다. 1996년 처음 간이식을 시작한 세브란스병원 간이식팀은 지난 25년 간 이러한 어려움을 극복하고자 많은 노력을 기울였다. 

불가능했던 혈액형 부적합 간이식을 2012년 성공했고 현재는 20% 정도가 혈액형 부적합 간이식이다. 병기가 많이 진행해 이식이 불가하다고 판정받은 간암 환자들에서도 병기를 낮춘 후 성공적인 간이식을 진행하고 있다. 최근에는 폐에 전이가 있었던 간암 환자에게 간이식을 성공해 10년 가까이 간암의 재발 없이 생존하고 있는 결과를 보고하기도 했다.

간질환을 앓아 주변 장기까지 나빠진 환자를 대상으로 다른 장기를 동시에 이식하는 다장기 이식도 고위험 수술에 속한다. 뇌사자 폐와 생체 기증자의 간을 동시에 이식하는 수술을 최초로 선보인 곳이 세브란스병원이다. 

1500례의 간이식을 하는 동안 이러한 고위험군 치료에 앞장서는 가운데 우수한 치료 성적을 자랑하고 있다. 생체 간이식 생존율은 90.2%(1년), 80.8%(5년)이다. 혈액형 부적합 등 고위험군 간이식이나 생체 간이식이 많지 않은 미국 간이식 통계 연보 생존율은 92.2%(1년), 74.5%(5년)였다.

세브란스병원 간이식팀은 기증자, 수혜자 모두를 위한 술기 개발에 힘쓰고 있다. 기증자의 흉터를 최소화하고 회복을 빠르게 하기 위한 노력으로 2016년 로봇 기증자 간 절제술을 국내 최초로 시행한 바 있으며 현재도 활발히 로봇수술과 복강경수술을 간 기증자에 적용 중이다. 

또 긴밀한 다학제 진료 시스템을 갖춰 환자 맞춤형 치료를 시행 중이다. 간이식을 직접 시행하는 이식외과·간담췌외과는 물론이고 소화기내과·방사선종양학과·영상의학과·마취통증의학과·진단검사의학과 등 다양한 과의 의료진들이 모여 긴밀한 협진을 제공하고 있다.

이상호 교수팀, 백신기반기술개발사업 ’신개념 접종 기술‘ 분야 연구 선정

강동경희대학교병원 신장내과 이상호 교수팀은 ‘글로벌백신기술선도사업단'이 주관하는 제1차 백신기반기술개발사업에서 '(신개념) 접종 기술' 분야에 공식적으로 선정됐다고 2일 밝혔다. 

경희대 의과대학, 한양대 의과대학, ㈜페로카로 구성된 컨소시엄(과제책임자 이상호 교수)은 2년 9개월간 총 16.5억 원의 연구비를 지원 받고, 차세대 마이크로니들 백신 패치의 상용화를 위한 연구개발을 진행한다.

원형 RNA 백신은 mRNA 기반 백신에 비해 면역 원성(물질이 면역 반응을 일으키는 정도)에서 강점이 있고, 구조적으로 더욱 안정적이며, 글로벌 특허 분쟁으로부터 자유롭다는 이점이 있다. 또한, 마이크로니들 백신은 통증이 적어 환자 순응도가 높고, 상온 유통이 가능하다. 이 두 기술이 융합할 경우 기존의 백신 및 치료제의 문제점을 크게 개선해 패러다임의 변화를 가져올 것으로 기대하고 있다. 

주관연구기관인 경희대학교 신장내과 이상호 교수, 이비인후과 이영찬 교수는 원형 RNA 백신의 면역원성 및 독성을 규명하고, 한양대학교 황정욱 교수와 허준호 교수는 mRNA의 전사 후 조절 기전 연구 전문가로서 항원 단백질을 효율적으로 발현하는 원형 RNA를 제작하는 역할을 담당할 계획이다. 

공동연구개발기관인 ㈜페로카는 독자적인 이층 구조의 마이크로니들 기술과 유전자 전달 경험을 바탕으로 원형 RNA를 마이크로니들에 안정적으로 탑재하는 역할을 담당할 계획이다. 페로카 관계자는 "지금까지 페로카는 독자적인 이층 구조의 마이크로니들을 안정적으로 양산할 수 있는 기술을 개발해 왔으며, 유전자 전달을 위한 바이러스 전달체를 마이크로니들에 탑재해 살아 있는 세포에 전달한 뒤 원하는 유전자를 발현시키는 연구 분야에서 가장 앞서 있다"며, "앞으로, 전달체를 더욱 다각화하고, 특히 원형 RNA를 탑재한 마이크로니들 백신 및 치료제 개발 목표를 달성하는 데 있어, 이번 과제의 선정이 큰 도움이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

인천성모병원, ‘호흡재활 클리닉’ 개설
  
가톨릭대학교 인천성모병원이 ‘호흡재활 클리닉’을 개설했다.
 
인천성모병원 호흡재활 클리닉은 호흡재활 전문 의료진과 전문 치료사의 협업으로 개별 환자에게 맞춤 재활치료를 제공한다.
 
또 만성폐쇄성폐질환(COPD), 제한성 폐질환, 폐절제술, 급성호흡곤란 증후군, 신경근육계질환, 척수손상, 흉부 및 복부 수술 전·후 등 환자를 대상으로 호흡근 강화 운동, 호흡법 교육, 근력운동, 유연성운동, 유산소운동 등으로 구성된 체계적인 치료프로그램을 운영한다.
 
특히 ▲호흡곤란 증상 완화 ▲운동 능력 향상 ▲삶의 질 향상 ▲폐기능 악화 예방 ▲호흡곤란 악화 및 재입원 예방을 통해 장기적으로 환자의 건강 증진 상태 유지와 이전의 일상생활로의 복귀를 지원한다.
 
김재원 가톨릭대 인천성모병원 재활의학과 교수는 “호흡재활 치료는 운동치료를 기반으로 환자들의 재발률과 사망률을 낮추고 삶의 질을 높이는 중요한 치료로 선택이 아닌 필수라는 인식이 필요하다”며 “환자들에게 수술 후 발생할 수 있는 무기폐, 폐렴, 폐부종, 폐색전증, 심부정맥혈전증 등 폐합병증을 예방하는 것은 물론 호흡기능과 운동능력을 향상시켜 사망률을 줄이고 조기에 일상생활로 복귀할 수 있도록 지원할 계획이다”고 말했다.

명지병원, 경기 북서부 최초 ‘냉각풍선도자절제술’ 성공

명지병원이 경기북서부 지역 최초로 부정맥의 일종인 ‘심방세동’ 치료에 ‘냉각풍선도자절제술’을 도입, 시술에 성공했다. 

‘냉각풍선도자절제술’은 빈맥을 유발시키는 폐정맥을 고주파 에너지를 이용하여 전기적으로 차단하는 기존의 ‘고주파전극도자절제술’과는 달리, 폐정맥 입구를 영하 40~50도로 급속 냉각시켜 폐정맥을 차단하는 치료법이다. 

고주파 전극도자절제술에 비해 마취 및 시술 시간이 크게 단축되는 냉각풍선도자절제술은 병변 주변조직 손상 최소화를 통해 혈전, 심장천공, 폐정맥 협착 등과 같은 합병증 발생을 낮추는 큰 장점이 있다. 또 초기 발작성 심방세동 환자에서 약 80%에 달하는 치료 효과를 보이는 것으로 알려져 있다.

명지병원 심장혈관센터 황의석․이재혁 교수팀은 최근 심방세동을 진단받은 60대 남성 환자에게 그동안 주로 시행하던 ‘고주파 전극도자절제술’ 대신 ‘냉각풍선도자절제술’을 첫 시행, 성공한 것이다.

심방세동은 심장의 심방에서 비정상적인 전기신호가 생성되어 심장이 빠르고 불규칙하게 뛰는 가장 흔한 부정맥 질환으로 주로 고혈압이나 심부전, 판막질환 등을 가진 환자에게 나타난다. 특히 심방세동 환자는 일반인보다 뇌졸중 위험도가 5배, 심부전 위험도가 3배가량 높은 것으로 알려져 있어 조기 진단과 치료가 매우 중요하다. 

명지병원 심장내과 황의석 교수는 “그동안 부정맥을 일으키는 폐정맥에 고주파 전기에너지를 가해 조직을 파괴하는 ‘전극도자절제술’이 치료의 표준으로 여겨져 왔다”며 “그러나 최근에는 폐정맥의 이상부위만 급속으로 얼려서 치료하는 ‘냉각풍선도자절제술’이 시술시간 단축과 치료효과 극대, 합병증 감소 등의 효과로 크게 선호되고 있다”고 밝혔다. 

한편 명지병원은 지역 유일의 부정맥센터를 운영하는 심장혈관센터와 심장 수술 및 심장이식까지 시행하는 심장수술센터, 다학제 심장재활센터, 심장전용 중환자실과 전용 병동 등을 운영하며 국내 다학제 심장질환 치료의 중심으로 부상하고 있다.