눈꺼풀 마이봄샘도 AI로 판독한다!

｜가톨릭대학교 여의도성모 안과병원 황호식 교수, 광주과학기술원 정의헌 교수 연구팀
｜눈꺼풀 마이봄샘의 영상 판독을 위한 딥러닝 모델 개발
｜딥러닝 73.01%, 안과 전문의 판독 53.44%로 영상 판독 정확도에서 딥러닝 우세
｜논문 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1542012422000519?via%3Dihub
 

<눈꺼풀 속 마이봄샘과 각막을 덮고 있는 눈물층 설명도 / 제공=광주과학기술원>

국내 연구진이 인공지능(AI)으로 눈꺼풀 마이봄샘 영상을 판독하는 기술을 개발, 정확도를 입증했다.

마이봄샘(meibomian gland)은 눈꺼풀에 있는 일종의 피지샘으로 안구표면에 마이붐이라는 기름을 분비하여 눈물막의 지질층을 형성한다. 이 지질층은 눈물의 증발을 억제하는데 마이봄샘이 막히거나 소실되어 기름이 분비되지 않으면 지질층이 얇아지면서 증발형 안구건조증이 나타난다. 마이봄샘 기능장애는 안구건조증의 대표적 원인이다. 

과거에는 안과 전문의가 마이봄샘 소실정도(meiboscore)를 0, 1, 2, 3점의 점수를 매기는 주관적 판독으로 정확성과 재현성이 낮았다. 

가톨릭대학교 여의도성모 안과병원 황호식 교수 연구팀(광주과학기술원 의생명공학과 정의현 교수)은 여의도성모병원이 보유한 마이봄샘 영상 빅데이터를 활용, 광주과학기술원에서 딥러닝 기술을 적용하여 마이봄샘 소실정도를 정량적으로 분석했다. 

연구팀은 1,000장의 마이봄샘 사진에서 눈꺼풀 영역과 마이봄샘 영역을 표기한 후 두 명의 안구건조증 전문의가 마이봄샘 소실점수를 매겼다. 이중 800장을 광주과학기술원의 딥러닝 모델로 학습시킨 후, 딥러닝과 전문의 판독결과를 비교 분석했다. 

<적외선 마이봄샘 영상 분석 딥러닝 모델 >

먼저, 마이봄샘 소실정도의 검증 정확도에서 ‘딥러닝 모델’과 ‘전문의 판독’은 각각 73.01%, 53.44%로 딥러닝이 우세했다. 

또한, 재현성 검증을 위해 고려대학교 안산병원에서 촬영된 600장의 마이봄샘 사진을 딥러닝 모델로 학습한 결과와 안구건조증 전문의들이 마이봄샘 소실을 평가 한 결과를 비교했을 때도 딥러닝 모델이 더 높은 정확도를 보였다.

황호식 교수(교신저자)는 “본 연구는 마이봄샘 영상을 촬영하는 장비의 데이터를 이용하여 딥러닝 모델을 만들었기 때문에 바로 의료기기에 적용하여 안구건조증 진단과 치료에 응용할 수 있다.”고 밝혔다.

이어 “실제 임상 효용성을 평가하기 위한 전향적 연구 및 첨단 의료기기 상용화를 목표로 광주과학기술원과의 공동 연구를 계속 진행할 예정.”이라고 밝혔다. 

본 연구는 안과학 분야 저명 국제 학술지 오큘라서피스지(Ocular Surface,  IF  6.268) 2022년 6월 온라인판에 게재됐다.