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디지털 병리 저장공간 문제 해결하는 AI 압축기술 개발

진단 중요도 낮은 영역 고배율 압축, 품질 유지하면서도 이미지 용량 최대 90% 절감 진단 성능은 원본과 동등한 수준 유지하고 정보 손실을 최소화하여 정밀한 분석 가능 서울성모병원 병리과 이성학 교수ㆍ고려대학교 안암병원 병리과 안상정 교수 공동 연구팀

디지털 병리 저장공간 문제 해결하는 AI 압축기술 개발

가톨릭대학교 서울성모병원과 고려대학교 안암병원을 중심으로 하는 다기관 국제 연구팀이 최근 디지털 병리 이미지의 진단 정확도를 유지하면서도 데이터 용량을 현저히 줄일 수 있는 새로운 적응형(Adaptive) 압축 프레임워크를 개발했다. 서울성모병원 병리과 이성학 교수ㆍ고려대학교 안암병원 병리과 안상정 교수 공동 연구팀 (제1저자 펜실베니아대학교 생물통계학과 이종현 박사)이 개발하여 ‘아다슬라이드(AdaSlide)’라고 명명한 해당 기술은 최근 디지털 병리 진단이 확대됨에 따라 동반되는 만성적인 저장공간 문제 해결에 일조할 것이라는 평가다. ▲(좌측부터) 서울성모병원 병리과 이성학 교수, 고려대학교 안암병원 병리과 안상정 교수 최근 이미지 스캔 기반의 디지털 병리 진단 시스템이 임상 전반에 확대되면서, 발생한 데이터의 보관과 처리가 중요한 화두로 떠오르고 있다. 기존에는 슬라이드를 실물로 보관하기 위한 공간과 환경 문제가 이슈였다면, 이제는 병리 진단을 위해 요구되는 고해상도 이미지 데이터 관리가 병원의 큰 부담으로 떠오르고 있다. 디지털 병리 시스템을 도입한 병원에서는 환자 한 명당 약 3~4기가바이트(GB), 매년 수백 테라바이트(TB)의 데이터를 보관하기 위해 막대한 저장공간이 필요한 것으로 알려졌다. 또한 단순히 보관만 하는 것이 아니라 때로는 보관된 이미지를 재판독하는 경우도 있는 만큼, 판독 품질에 영향을 최소화하면서도 효율적으로 용량을 감소시키는 압축 기술에 대한 필요성이 제기되어 왔다. 그러나 이제까지 연구되었던 다양한 압축 방식들은 슬라이드를 전체를 일괄적으로 처리하는 과정에서 필수적인 세포 정보를 훼손하거나, 혹은 불필요한 배경 데이터까지 고화질로 저장하는 비효율성이 있었다. 연구팀은 이를 해결하고자 전체 슬라이드를 압축 처리하는 것이 아니라, 인공지능을 활용하여 한 슬라이드 내에서도 단위 영역별로 다르게 처리하는 하이브리드 압축 플랫폼 ‘아다슬라이드(AdaSlide)’를 개발했다. 예를 들어 암세포가 밀집해 정밀한 진단이 필요한 영역은 원본 화질을 보존하고, 지방 조직이나 빈 배경처럼 진단적 중요도가 낮은 영역은 고배율로 압축하는 방식으로 학습된 인공지능(AI)으로 이미지를 자동 처리하는 방식이다. 병리 이미지 내에서 진단적 가치가 높은 영역과 그렇지 않은 영역 간의 ‘정보 불균형(Information Disequilibrium)’을 적절히 처리한다면 중요한 진단 부위의 이미지 품질저하를 최소화하면서도 용량 효율화를 이룰 수 있다는 것이다. 31개 암종을 포함한 ‘판캔서(PanCancer)’ 데이터셋의 약 180만 개 패널 이미지를 활용해 학습된 ‘압축 결정 에이전트(Compression Decision Agent)’는 이미지 내의 각 영역을 분석해 압축 여부를 스스로 판단하며, 압축된 이미지는 이후 ‘기초 이미지 복원기’를 통해 분석 가능한 수준으로 복원이 가능하다. 13개의 다양한 병리 진단 과제(분류 및 분할)를 통해 성능을 검증한 결과, 해당 기술은 원본 이미지 대비 저장 용량을 65%에서 최대 90%까지 줄이면서도 진단 성능은 원본과 동등한 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 특히 기존의 균일 압축 방식이 세포 경계를 불분명하게 만들어 분석을 어렵게 했던 것과 달리, 연구팀의 플랫폼은 정보 손실을 최소화하여 정밀한 분석을 가능케 했다. 이를 검증하기 위해 병리 전문의 5명이 참여한 시각적 튜링 테스트(Visual Turing Test)에서는 원본 이미지와 아다슬라이드로 복원된 이미지를 구별해낸 비율은 56%에 그쳤을 뿐 아니라 통계적으로 유의하지 않았다. 이는 숙련된 전문의도 육안으로 차이를 느끼기 어려운 수준의 품질을 시사한 결과다. 또한 인공지능 비교판독 시뮬레이션 결과, 핵 분할 데이터셋 (SNOW, PanNuke), 분류작업 (NCT-CRC, MHIST, LI, SICAPv2) 등에서 아다슬라이드 결과물이 원본 대비 향상된 분석 성능을 제공하기도 했다. 이는 이미지 처리 과정에서 발생한 정보 이득 (Information Benefit)에 따른 것으로, 이미지 복원 과정에서 불필요한 노이즈가 감소하고 색상이 정규화되며 중요한 정보 위주로 데이터가 보존된 결과라는 설명이다. 무엇보다 이번 연구는 단순한 용량 압축을 넘어, 인공지능이 진단에 필요한 정보를 스스로 선별하고 보존한다는 점에서 의미가 있는 것으로 평가된다. 연구팀은 아다슬라이드를 개발하며, 병리 전문의가 실제 진단 시 집중하는 영역과 유사한 패턴으로 데이터를 처리하도록 구현했다. 중요도가 떨어지는 배경 영역은 과감히 압축하고, 진단 핵심 영역은 보존하는 방식으로 진단 품질 훼손을 최소화하면서도 한정된 스토리지 자원으로도 더 많은 환자의 데이터를 장기간 보관할 수 있게 되어, 향후 AI 의료 빅데이터 구축의 효율성을 크게 높일 것으로 기대된다. 이번 연구를 주도한 서울성모병원 이성학 교수는 “진단적으로 중요한 정보가 무엇인지를 인공지능이 스스로 판단하고 선택적으로 보존하는 기술은 의료 데이터의 ‘의미 기반 관리’라는 새로운 방향성을 제시하는 접근”이라며, “향후 대규모 병리 AI 학습 데이터 구축과 국제 공동연구 환경에서도 실질적인 효율성을 제공할 수 있을 것”이라 밝혔다. 공동 교신저자인 고려대학교 의과대학 안상정 교수는 "디지털 병리의 확산에 있어 가장 큰 걸림돌 중 하나인 데이터 저장 비용 문제를 진단 정확도 저하 없이 해결할 수 있는 기술적 토대를 마련했다"며, "향후 이 기술이 병원의 의료 데이터 관리 효율을 높이는데 일조하겠다"고 밝혔다. 이번 연구 성과는 저명한 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 15.7)’에 게재되었다. ※ 그림첨부 : AdaSlide 연구 개요와 프로세스, 성능 결과 A> 훈련시키는 데 사용된 31개 암종 PanCancer 데이터셋 구성 B> 이미지 처리과정 : 타일링 – CDA – 인코딩 – 디코딩 - 재구성 C> 13개의 병리 진단 작업에서 원본 대비 성능을 시각화한 스파이더 웹 차트 - 다양한 압축방식의 품질이 비교되어 있음 (바깥쪽으로 갈수록 높은 성능) - 파란색 선이 원본 (Baseline), 갈색 선이 Adaslide - Adaslide는 전 영역에서 고르게 높은 품질을 보였으며, 일부 영역에서는 원본보다 우수한 모습을 보였다.

암세포만 골라 죽이는 나노기술 개발

세포 내 이온 농도 조절해 정상세포 손상 없이 암세포만 선택 제거 기술 체내 면역 시스템을 활성화해 항암 효과를 더욱 증폭시킨다는 점에서 주목 영남대학교(총장 최외출) 약학부 김종오, 김정환 교수 연구팀

암세포만 골라 죽이는 나노기술 개발

영남대학교(총장 최외출) 약학부 김종오, 김정환 교수 연구팀이 정상 세포에는 손상을 주지 않으면서 암세포만 선택적으로 제거하는 혁신적인 나노기술 기반 면역항암 치료 전략을 제시했다. 연구진은 칼슘 이온 농도의 항상성 유지와 관련된 메커니즘의 교란을 통해 암세포를 사멸시킬 수 있다는 점에 주목했다. 기존 연구에서 나트륨 이온 농도를 함께 상승시켜 효과적으로 암세포 사멸을 유도할 수 있음이 밝혀졌지만, 나트륨의 높은 용해도로 인해 실제 주사 투여가 가능한 치료제로의 개발에는 여러 한계 가 있었다. ▲(왼쪽부터) 영남대 약학부 김종오 교수, 김정환 교수 연구팀이 개발한 나노플랫폼은 전신 투여 시 정상 조직에는 영향을 최소화하면서도, 종양 미세환경에서만 반응하여 칼슘과 나트륨 이온을 동시에 방출하도록 설계됐다. 혈류를 타고 순환하던 나노입자가 암 조직에 도달해 선택적으로 활성화되면, 암세포 내부의 이온 불균형을 유발하여 암세포 스스로 사멸하도록 유도하는 원리다. 특히 이번 기술은 암세포를 직접 공격하는 데 그치지 않고, 체내 면역 시스템을 활성화해 항암 효과를 더욱 증폭시킨다는 점에서 주목받고 있다. 연구진은 종양 내에 집중적으로 전달된 칼슘과 나트륨 이온이 면역세포의 항암 작용을 촉진한다는 사실을 확인했으며, 이는 기존 면역항암 치료의 효과를 높일 수 있는 새로운 가능성을 제시했다. 연구팀은 “이번 성과는 이온 조절이라는 새로운 접근을 통해 암 치료의 선택성과 안전성을 동시에 높일 수 있음을 입증한 연구”라며, “향후 면역항암 치료와 결합한 차세대 나노 항암 치료제로 발전할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 한편, 이번 연구는 한국연구재단 기초연구사업(글로벌리더연구, 바이오의료기술, 우수신진 및 선도연구센터 지원사업)의 지원을 받아 수행됐다. 연구 성과는 자연과학 분야의 세계적 권위지인 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 온라인 최신호에 게재됐으며, 논문명은 ‘Binary mineral nanoparticles enable intravascular delivery of metal ions to tumors for metalloimmunotherapy’이다.

남성 유방암 생존 양상·치료 예후 격차 규명

여성 유방암 치료 성적 뚜렷하게 향상, 반면 남성 유방암 생존율 개선 정체 예후 분석에서 남성 환자는 재발 위험과 전체 사망 위험이 여성보다 유의하게 높아 한양대학교병원 유방외과 차치환 교수 연구팀 한양대학교병원 유방외과 차치환 교수 연구팀

남성 유방암 생존 양상·치료 예후 격차 규명

국내 남성 유방암 환자의 장기 생존 양상과 치료·예후 격차를 규명한 연구 결과가 발표돼, 남성 유방암에 대한 임상적 이해가 한층 높아졌다. 남성 유방암은 전체 유방암의 1% 미만으로 매우 드문 질환이지만, 이번 연구를 통해 여성 유방암과는 다른 생존 구조와 치료 접근성의 차이가 명확히 확인됐다. 한양대학교병원 유방외과 차치환 교수 연구팀은 국가 단위 대규모 데이터를 활용해 국내 남성 유방암의 장기 생존 결과, 발생 추세, 치료 격차를 종합적으로 분석한 연구 논문 2편을 유방암 분야 권위 있는 국제학술지 『The Breast』에 연이어 발표했다. 남성 유방암은 주로 고령에서 진단되고 예후가 불량한 것으로 알려져 있으나, 국내에서는 장기간 추적이 가능한 대규모 자료를 바탕으로 생존 결과와 치료 특성을 체계적으로 분석한 연구가 매우 제한적이었다. 이번 연구는 이러한 한계를 보완하기 위해 ‘한국유방암학회 유방암등록사업(KBCR)’과 ‘국민건강보험공단(NHIS) 전수 자료’를 활용해 남성 유방암의 임상적 특성을 다각도로 분석했다는 점에서 의미가 크다. ▲한양대학교병원 유방외과 차치환 교수 - 남성 유방암, 암 특이 생존율은 여성과 유사…전체 생존율은 여전히 낮아 첫 번째 ‘남성 유방암의 장기 생존 결과: 전국 등록 데이터베이스를 이용한 성향 점수 매칭 분석(Long-term survival outcomes of male breast cancer: the propensity score matching analysis of nationwide registry database)’ 연구는 1981년부터 2014년까지 KBCR에 등록된 남성 유방암 환자를 대상으로, 여성 유방암 환자와 성향점수매칭(propensity score matching)을 통해 장기 생존율을 비교 분석했다. 연구 결과, 10년 유방암 특이 생존율(Breast cancer–specific survival)은 남성과 여성 간에 유의한 차이가 없었다. 이는 남성 유방암의 암 자체 생물학적 예후가 여성 유방암과 본질적으로 크게 다르지 않을 가능성을 시사한다. 반면 전체 생존율(Overall survival)은 남성 환자에서 유의하게 낮았으며, 이는 암 자체보다는 비암성 사망이나 이차암 발생이 남성에서 더 많이 발생한 데 따른 결과로 분석됐다. 또한 최근 수십 년간 여성 유방암에서는 치료 성적이 뚜렷하게 향상된 반면, 남성 유방암에서는 생존율 개선이 명확하게 관찰되지 않았다. - 국내 남성 유방암 발생률은 16년간 2배 증가…치료와 예후 격차 여전 두 번째 ‘한국 남성 유방암 전국 분석: 발생률 추세, 치료 격차 및 여성 환자와의 생존율 비교(Korean nationwide analysis of male breast cancer: Incidence trends, treatment disparities, and survival compared with female patients)’ 연구는 2007년부터 2023년까지 국민건강보험공단 자료를 활용해 총 36만 명 이상의 유방암 환자 중 남성 약 1,400명을 분석한 국내 최대 규모의 역학·임상 연구다. 연구 결과, 국내 남성 유방암의 연령표준화 발생률은 약 16년간 두 배 이상 증가한 것으로 나타났다. 절대적인 환자 수는 적지만, 고령화와 함께 남성 유방암을 더 이상 ‘극히 드문 질환’으로만 볼 수 없음을 시사한다. 임상적 특성 분석에서는 남성 환자가 여성보다 평균 진단 연령이 높고 동반 질환이 많았으며, 방사선치료·항암치료·표적치료 등 주요 보조 치료를 받는 비율도 낮은 것으로 나타났다. 예후 분석에서도 남성 환자는 재발 위험과 전체 사망 위험이 여성보다 유의하게 높았고, 이러한 차이는 연령, 동반 질환, 치료 여부를 보정한 이후에도 유지됐다. - 남성 유방암, 여성 중심 치료를 넘어선 독립적 연구와 전략 필요 이번 두 편의 연구는 공통적으로 남성 유방암 환자가 여성 유방암 환자와는 다른 임상적·사회적 도전에 직면해 있음을 보여준다. 남성 유방암은 호르몬 수용체 양성 비율이 매우 높음에도 불구하고, 실제 내분비 치료의 지속 기간이 짧고 부작용으로 인한 치료 중단 가능성이 높다는 점도 중요한 문제로 지적됐다. 차치환 교수는 “남성 유방암은 희귀암이라는 이유로 여성 유방암의 치료 전략을 그대로 적용해 왔지만, 장기 생존의 관점에서는 여전히 해결되지 않은 문제가 많다”며 “이번 연구는 남성 유방암을 더 이상 여성 유방암의 ‘부속 질환’으로 다루어서는 안 된다는 점을 과학적으로 보여준다”고 밝혔다. 이어 “향후에는 남성 유방암을 대상으로 한 다기관 임상연구와 생물학적 특성 분석, 그리고 남성 환자가 실제로 감내할 수 있는 맞춤형 치료 전략 개발이 필수적”이라며 “이번 연구 결과가 남성 유방암 진료 지침 개선과 보건 정책 수립의 근거 자료로 활용되기를 기대한다”고 덧붙였다

성분은 보존, 위치만 바꿔 치매 치료 새 전략 제시

분자의 ‘배치’만 바꿔 알츠하이머병 주요 원인들을 서로 다른 방식으로 동시 조절할 수 있음 입증 알츠하이머병처럼 원인이 복잡한 질환을 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 치료 전략 가능성 제시 kAIST 화학과 임미희 교수 연구팀

성분은 보존, 위치만 바꿔 치매 치료 새 전략 제시

기존 알츠하이머병(치매) 치료법은 아밀로이드 베타나 활성 산소종 등 한 가지 원인만 겨냥해 왔다. 그러나 알츠하이머병은 여러 원인이 동시에 작용하는 질환으로, 이러한 접근에는 분명한 한계가 있었다. KAIST 연구진은 이러한 한계를 넘어, 약물 후보 성분(분자*)의 구조 배치만 바꿔 알츠하이머병을 악화시키는 여러 원인을 한 번에 조절할 수 있는 새로운 접근법을 제시했다. KAIST은 화학과 임미희 교수 연구팀이 전남대학교(총장 이근배) 화학과 김민근 교수, 한국생명공학연구원(KRIBB, 원장 권석윤) 국가바이오인프라사업본부 이철호 박사, 실험동물자원센터 김경심 박사와의 공동 연구를 통해, 같은 분자라도 구조의 배치 차이(위치 이성질체)에 따라 알츠하이머병에 작용하는 방식이 달라질 수 있음을 분자 수준에서 규명했다고 22일 밝혔다. ▲ (뒷줄 왼쪽부터) KAIST 임미희 교수, 전남대 김민근 교수, KAIST 이지민, 나찬주 학생, (상단) 한국생명공학연구원 이철호 박사, 김경심 박사 연구팀은 사람의 치매 유전자를 지닌 알츠하이머 마우스 모델(APP/PS1)을 이용한 실험을 통해, 해당 화합물이 실제 생체 내에서도 효과를 보인다는 사실을 확인했다. 알츠하이머병은 하나의 원인으로 발생하지 않는다. 뇌에 쌓이는 아밀로이드 베타, 금속 이온, 활성 산소종 등 여러 물질이 서로 영향을 주며 병을 악화시킨다. 특히 금속 이온은 아밀로이드 베타와 결합해 독성을 키우고, 이 과정에서 활성 산소종 생성이 증가해 뇌 신경 세포 손상이 더욱 심해진다. 따라서 알츠하이머병을 효과적으로 제어하기 위해서는 여러 발병 원인을 동시에 다룰 수 있는 전략이 필요하다. 연구팀이 주목한 ‘위치 이성질체’는 같은 재료로 만든 분자라도 붙는 위치에 따라 전혀 다른 역할을 할 수 있다는 개념이다. 실제로 분자의 위치가 달라지자 활성 산소에 반응하는 정도나 아밀로이드 베타 및 금속과 결합하는 성질이 눈에 띄게 달라졌다. 연구진은 이러한 차이를 확인하기 위해 구조가 조금씩 다른 세 가지 분자를 비교 분석했고, 그 결과, 아주 미세한 구조 차이만으로도 활성 산소를 줄이는 능력, 아밀로이드 베타와의 결합 방식, 금속과의 상호작용 특성이 크게 달라진다는 사실을 밝혀냈다. 즉, 분자의 ‘배치’를 바꾸는 것만으로 알츠하이머병의 주요 원인들을 서로 다른 방식으로 동시에 조절할 수 있음을 입증한 것이다. 특히 알츠하이머 마우스 모델 실험에서는 특정 구조를 가진 화합물이 활성 산소종, 아밀로이드 베타, 금속-아밀로이드 베타 복합체를 한 번에 조절하는 효과를 보였다. 이 화합물은 기억을 담당하는 뇌 해마 부위의 신경 세포 손상을 줄이고, 아밀로이드 플라크 축적을 감소시켜, 저하됐던 기억력과 인지 기능을 유의미하게 개선했다. 임미희 KAIST 화학과 교수는 “이번 연구는 분자의 구성 성분을 바꾸지 않고도 구조의 배치만 조절해 여러 알츠하이머 발병 원인에 동시에 작용할 수 있음을 보여준 연구”라며, “알츠하이머병처럼 원인이 복잡하게 얽힌 질환을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 치료 전략의 가능성을 제시했다”고 말했다. 이번 연구는 KAIST 화학과 나찬주·이지민 석박통합과정생이 공동 제1저자로 참여했으며, 국제 저명 학술지인 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society, Impact Factor: 15.7, 화학 분야 상위 5.0%) 2026년 1월 14일자 Issue 1호에 게재됐다 한편, 이번 연구는 한국연구재단 기초연구사업(리더연구, 글로벌 선도연구센터), 세종과학펠로우십, 박사과정생연구장려금지원사업 및 KRIBB 기관고유사업의 지원을 받아 수행됐다. ▲저분자 화합물의 위치 이성질체에 따른 알츠하이머병의 다중 발병 기전에 대한 차별적 반응성 및 메커니즘 ▲ 소분자 화합물의 위치 이성질체에 따른 생체 내 효능 평가 및 생물학적 결과



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방치시 점점 나빠지는 오십견, 초기·단계별 치료 중요
겨울철, 매서운 추위로 몸을 움츠린 채 생활하는 사람들을 쉽게 볼 수 있다. 기온이 낮아지면 혈관과 근육이 수축하고 유연성이 떨어지면서, 평소에는 크게 느끼지 못하던 어깨 통증이 두드러지게 나타나기도 한다. 이러한 어깨 통증은 단순한 근육통이나 노화 현상으로 넘기기 쉽지만, 중장년층에서 흔한 오십견(동결견)이 원인인 경우도 적지 않아 주의가 필요하다. 특히 팔을 움직이기 어렵고, 일상생활이 어려울 정도로 통증이 점점 심해지는 증상이 지속된다면 오십견을 의심하고 정확한 진단을 받아보는 것이 바람직하다. 강동경희대학교병원 정형외과 김명서 교수와 함께 동결견의 증상과 치료에 대해 자세히 알아본다. 관절낭 염증으로 어깨 굳어가는 오십견 오십견은 의학적으로 동결견 또는 유착성 관절낭염이라 불리는 질환이다. 어깨 관절을 둘러싼 관절낭에 염증과 섬유화, 유착이 발생하면서 관절이 점차 굳어간다. 이로 인해 어깨 통증이 발생하고, 관절 운동 범위가 서서히 제한되면서 팔을 들거나 돌리는 동작이 어려워진다. 국내외 연구에 따르면 동결견은 일반 인구의 약 2~5%에서 발생하는 것으로 ▲ 오십견에 대해 설명중인 김명서 교수 알려져 있으며, 특히 40~60대 중장년층에서 흔하게 나타

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