서울대학교병원운영 서울특별시보라매병원(원장 김병관) 비뇨의학과 연구진이 전립선 암을 예측하는 XAI(설명 가능한 인공지능) 모델을 개발해 진단의 효과성을 입증한 내용의 연구 결과를 최근 발표했다.

설명 가능한 인공지능(XAI, eXplainable AI)이란 결과에 대한 판단의 근거를 인간이 이해할 수 있는 방식으로 제시하는 인공지능을 말한다.

기존의 AI와 달리 XAI는 판단의 불확실성을 해소해 결과의 신뢰성을 높일 수 있는 장점이 있으며, 이로 인해 정확한 진단을 필요로 하는 의료분야에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다.

보라매병원 비뇨의학과·서울대병원 교수 연구팀(제1저자 서울대병원 입원의학센터 서준교 교수, 교신저자 보라매병원 비뇨의학과 정 현 교수)은 2009년 3월부터 2019년 10월까지 보라매병원에 방문해 전립선 조직 검사를 받은 2,843명의 데이터를 기반으로 전립선 암을 예측하는 AI 알고리즘을 개발한 뒤, 948명의 데이터를 무작위로 대입해 진단의 효과성을 분석했다.

AI 모델은 환자의 나이와 전립선 용적률, 초음파 및 혈액 검사 결과 등 전립선 암 진단에 활용되는 지표들을 이용해 개발되었으며, 예측의 정확성은 AI 모델의 성능을 나타내는 ROC 곡선 아래 영역(AUC)의 크기로 판단했다. 일반적으로 AUC 값이 1인 경우에는 예측이 100% 정확한 것으로 본다.

연구진은 연구 결과 임상적으로 유의한 전립선 암을 진단하는 데 있어 AI 모델의 우수한 예측 효과를 확인했다고 밝혔다.

AI 모델의 전립선 암 예측 정확성을 분석한 결과, 전체 전립선 암 예측률은 약 87%(AUC=0.869)로 나타났으며, 특히 임상적으로 유의한 전립선 암의 예측률의 경우 95%에 이르는 높은 수치가 확인되어(AUC=0.945) 연구진은 인공지능 알고리즘을 이용해 전립선 암을 효과적으로 진단할 수 있을 것으로 판단했다.

연구의 교신저자인 정 현 교수는 “이번 연구를 통해 AI 기술을 이용해 전립선 암을 효과적으로 예측할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다”며 “특히 이번 연구에 활용된 XAI 기술은 판단의 이유를 의료진이 쉽게 이해할 수 있는 장점이 있어, 실제 임상 적용 시 진단의 명확성에 있어 높은 효과를 거둘 것으로 기대한다.”고 전했다.

한편, 이번 연구 결과는 국제 비뇨기과학술지인 ‘영국 비뇨기과학회지(BJU International)’에 지난 5월 게재됐다.