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Nikkei X-TECH_2020.2.28

테크놀로지로 치매 조기 발견에 도전
힌트는 목소리, 표정, 안저에 있다

“치매의 조기 발견에 테크놀로지의 공헌을 기대하고 있다”(준텐도대학 의학부 뇌신경내과 오야마(大山) 교수). 미래에는 65세 이상의 5명 중에 1명이 치매를 앓는다고 한다. 초고령사회에 돌입하는 일본에게 치매 대응은 중요한 문제다. 치매를 조기에 발견해 대책을 강구하기 위해 AI 등의 최신기술에 많은 기대를 하고 있다.

치매는 어떠한 원인으로 인해 인지기능에 장애가 발생하면서 일상생활이 어려워지는 상태를 총칭한다. 대부분 ‘알츠하이머형 치매’로, 현시점에서 근본적인 치료법이 없다. 때문에 조기에 발견해 증상이 나타나기 전에 무언가 대책을 강구하는 것이 중요하다.

그러나 조기해 발견하고 싶어도 치매 진단은 간단하지 않다. 명확한 지표가 되는 ‘바이오마커’가 없고, 초기와 진행 후에 증상이 다른 경우도 있다. 문진이나 혈액 검사, 이미지진단 등의 결과를 종합해 의사가 진단하지만 “의료팀에서 논의를 거쳐 도출한 결론이 사망 후의 병리진단에서 달라진 경우도 있다”(의사).

그래서 AI 등의 최신기술에 대한 기대가 높아지고 있다. 치매나 치매 전단계인 경도인지장애(MCI), MCI보다 전 단계의 징후를 최신기술로 찾아내려는 것이다. 테크놀로지로 치매에 도전하는 것은 벤처기업부터 IT기업, 전자기기 기업, 보험회사까지 다양하다. 이들 기업들은 인지기능의 평가 기술을 활용한 기기나 앱 등이 새로운 사업을 창출할 것으로 기대한다.

각 기업들에 공통적인 점은 MRI 등의 이미지 검사나 혈액검사처럼 수고나 비용이 드는 방법이 아니라 시선이나 목소리, 표정, 가전 조작, 안저 이미지 등의 간편한 평가 방법의 개발에 도전하고 있다는 점이다. 그곳에는 “조기 발견을 위해서는 많은 사람이 쉽게 받아들일 수 있는 평가 기술이 필수다” “MRI 등을 통해 발견될 때는 이미 뇌에 변화가 발생했을 가능성이 높다. 그 전에 찾아내고 싶다”라는 문제 의식이 있다.

-- 태블릿 단말로 진단 지원 --
치매 진단을 지원하는 소프트웨어 등을 개발하고 있는 것이 오사카대학발 벤처기업 아이 브레인사이언스다. 기존의 의사가 질문하는 형식의 인지기능검사를 태블릿 단말의 영상을 바라보기만 하면 검사할 수 있도록 했다. 검사에 대한 심리적 부담을 낮춰 많은 사람들이 인지기능을 평가 받도록 하는 것이 목표다.

태블릿 단말에 표시되는 영상을 보고, 직전에 외운 도형이나 종류가 다른 그림, 계산 결과의 숫자를 보며 회답한다. 태블릿 단말의 센서로 시선을 감지해 정답률이나 정답에 도달하기까지의 시간 등을 해석한다.

병원에서 사용하는 진단지원용과, 일반용 스크리닝 테스트용으로 각각 실용화를 추진한다. 진단지원용 소프트웨어는 의료기기로서 승인 신청을 할 예정이며 22년부터 판매할 계획이다. 전문의가 아니라도 근처 의료기관에서 인지기능을 조사할 수 있게 된다.

일반을 위한 스크리닝 테스트용은 20년 중에 개호사업자에게 제공할 계획이다. 케어 플랜 작성이나 중점 돌봄 대상으로 지정해 사고를 방지하는 등의 효과를 기대할 수 있다. 이외에 지방자치단체의 건강진단이나 기업 검진, 각종 보험이나 고령자의 운전면허 경신 등에서 이용할 수 있을 것으로 전망한다.

미래에는 AI를 활용한 제2세대품을 발매할 예정이다. 시선의 움직임을 더욱 세세하게 파악해 치매 환자와 건강한 사람의 데이터를 비교해 치매 타입(알츠하이머형이나 루이소체 치매형 등)에 따른 차이를 파악한다. 오사카대학의 연구를 통해 두 타입의 차이가 분명해진다면, 그 지식을 도입해 소프트웨어 의료기기 신청을 하고, 24년 이후의 실용화를 검토한다.

-- 앱으로 인지기능의 저하를 캐치한다 --
이미지확인테스트에서의 눈의 움직임에 주목해, 유저가 스스로 인지기능의 현상을 파악할 수 있는 스마트폰용 앱을 개발한 것이 SOMPO히마와리생명보험이다. 미국 Neurotrack Technologies와 공동 개발한 앱 ‘Neurotrack 뇌 케어’를 20년 1월 30일부터 제공하기 시작했다.

이미지확인테스트를 10분간 실시, 촬영한 동영상에서 안구의 움직임을 독자 개발한 알고리즘으로 해석한다. 생활습관에 관한 질문에 대한 회답도 조합해서 분석해 유저에게 적합한 개선 항목을 제안한다. 정기적으로 테스트를 반복함으로써 인지기능의 저하를 조기에 알아차릴 수 있다. 또한 프로그램에 맞춘 조언을 일상 생활 속에 채용하면 인지기능의 개선을 실감할 수 있다고 한다.

-- 목소리나 표정의 변화를 모색한다 --
목소리나 표정으로 치매의 조기 발견이나 예방이 가능한지에 대한 검토를 시작한 곳은 준텐도대학의 뇌신경내과 그룹과 일본 IBM이다. 프로젝트에 참가하는 준텐도대학의 오야마 교수는 “AI 등의 IT 기술의 진화로 인해 방대한 데이터를 해석할 수 있게 됐다. 사람은 알지 못하는 미묘한 변화를 발견할 수 있을 것이다”라며 IT기술에 대한 기대감을 나타낸다.

준텐도대학 등은 (1)인지기능 저하 상태의 조기 발견 가능성과, (2)AI 챗봇(채팅 로봇)의 효과 검증에 착수한다. (1)에서는 의사와 환자의 대화 음성 데이터의 특징과 인지기능과의 관련성 탐색이나, Glory사가 제공하는 이미지진단기술을 응용한 웃는 얼굴 등의 표정 특징과 인지기능의 관련성을 탐색한다.

예를 들면, 발화를 반복하는 빈도나 문장의 길이, 음향 주파수의 흔들림이나 무음 구간, 웃는 표정의 출현 횟수나 타이밍 등을 자세하게 분석한다. 반년 후나 1년 후, 3년 후 등에 인지기능과 과거 데이터의 관련을 검증해 조기에 발견할 수 있는 징후를 찾는다.

(2)의 AI 챗봇과의 대화를 통한 효과는, 의사와 일주일에 1번하는 대화가 전부인 환자와, 의사와의 주 1회 대화와 더불어 AI 챗봇과 매일 대화하는 환자로 분류해 변화를 비교한다. 우선은 AI 챗봇과의 대화를 통해 표정이 풍부해지거나 목소리 톤이 밝아지는가 등을 조사한다.

AI가 부적절한 대화를 하는 것을 방지하기 위해 의사와 환자의 대화 내용을 참고로 AI 챗봇을 설계하고 있다고 한다. 일본IBM은 (1)과 (2)의 연구결과 등을 바탕으로, 진단지원이나 조기 발견 등으로 이어질 수 있는 성과물을 22년에는 실용화할 생각이다.

-- 일상생활 속에서 감지할 수 있는가? --
가전 리모컨 조작 등 일상생활 속에서 인지기능의 저하를 검출하고자 추진하고 있는 곳은 파나소닉이다. 국립순환기병연구센터와 공동으로 치매 전단계인 경도인지장애(MCI)의 조기 발견에 관한 공동연구를 시작했다. 20년 2월에 개업한 고령자용 주택 ‘에이지프리 하우스 스이타건강의료도시 프리미엄’에 센서를 설치하는 등의 방법으로 입거자의 행동과 인지기능의 변화와의 상관성을 연구하고 있다.

입거자에게 동의를 얻어 각종 센서를 고령자용 주택의 가전이나 침대, 화장실, 도어 등에 설치. 리모컨 버튼을 누르는 동작이나 화장실과 냉장고 등의 이용 상황, 수면 시의 호흡이나 움직임, 외출 상황 등을 감지한다. 분전반의 분기 회로 별 전력 사용량도 파악할 수 있다.

파나소닉이 17년부터 지속해 온 기초 검토에서는 인지기능이 떨어질수록 리모컨을 조작하는데 있어서 빠른 움직임이나 길게 누르는 동작이 어려워지는 경향을 보였다. 수면 시간에 도중에 깨거나 외출이 줄어드는 경향도 나타났다. 이러한 점을 더욱 자세하게 조사해 나갈 계획이다.

익명화된 수집 데이터와 정기적으로 획득하는 의학적 진단을 대조해 일상생활의 특징과 인지기능의 상관에 대해 분석한다. 계속적으로 분석을 진행함으로써 의학적 증거에 근거한 알고리즘 개발을 목표한다. 22년 이후에 인지기능 평가시스템이나 서비스를 개발해 개호서비스 사업자 등에게 제공할 계획이다.

-- 안저를 통해 초 조기발견을 목표 --
치매의 전단계인 MCI보다도 더 전의 상태에서 치매를 감지하는 것을 목표로 움직이는 것은 벤처기업 Advanced Laser Technology다. 독자 기술로 안저 이미지를 조사해 치매 원인으로 여겨지는 물질이 뇌에 축적되기 전에 안저에 집적하는 것을 감지한다.

적외선 레이저를 망막에 조사(照射)해 안저 이미지를 촬영해 확인한다. 검사 시간은 양쪽 눈에 1분 정도다. Advanced Laser의 기술적인 특징은 파장 가변의 펨토초 레이저를 활용한다는 점이다. 분해능이 1.3㎛로 통상의 안저 검사 장치보다도 자세하기 때문에 안저의 구조를 상세히 해석할 수 있다. 또한 파장을 변화시킴으로써 조직의 물성 식별도 가능하다. 구조와 물성의 양면에서 치매의 초 조기발견을 목표한다.

하드웨어의 설계는 종료했다. 현재는 해석 등을 위한 소프트웨어를 개발 중이다. 20년 여름에 알츠하이머형 치매의 원인으로 여겨지는 베타 아밀로이드의 영향을 받은 마우스와, 일반 마우스의 차이를 해석하는 동물 실험을 시작한다. 실험이 성공하면 24년에 타사에 라이선스 공여 등의 형태를 포함한 실용화를 목표한다. 실험기는 민생품 부품으로 구성했다. OCT(광간섭단층계)라 불리는 기존의 안저 검사 장치를 다소 상회하는 비용으로 실현할 수 있다고 한다.

벤처기업부터 IT기업, 전자기기 기업, 보험회사까지 많은 기업이 치매에 관한 문제를 해결하기 위해 움직이고 있다. 일본IBM과 공동연구를 추진하는 준텐도대학의 오야마 교수는 “치매 대책에 적극적인 기업의 자세가 보인다. 의료의 내측뿐 아니라 외측에서도 관심이 높아지고 있다”라고 말한다. 치매 관련 징후를 어떻게 찾아내, 어떻게 대응할 것인가? 기업의 기술 개발 경쟁은 더욱 치열해질 것으로 보인다.

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