전기전자/정보통신

Nikkei Electronics_2020.6 Emerging Tech (p60~65)

인지증(치매)에 테크놀로지 활용
조기발견 및 증상완화

미래에는 65세 이상의 5명 중 1명이 앓게 된다는 치매. 초고령화 사회에 돌입하는 일본에 있어서 치매에 대한 대응은 중요한 과제이다. 치매를 조기에 발견하고 이에 대응하기 위한 방법으로 AI 등 최신 기술에 대한 기대가 높아지고 있는 가운데, 치매 환자가 사회에서 자기답게 살아갈 수 있도록 지원하는 기술 개발도 활발해지고 있다. 테크놀로지로 치매에 관련된 과제 해결에 도전하고 있는 기업들의 움직임을 취재했다.

“치매의 조기 진단에 테크놀로지가 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다”(준텐도(順天堂)대학 의학부 뇌신경내과의 오야마(大山) 교수).

이젠 ‘국민병’이라고도 말할 수 있는 치매. 하지만 조기 발견이 쉽지 않은 질병이다. 명확한 지표가 되는 ‘바이오마커’가 없으며 초기 단계와 진행 후의 증상이 다른 경우도 있다. 의사가 검진, 혈액검사, 영상진단 등의 결과를 종합해 치매 여부를 진단하지만, 의료팀이 논의를 통해 이끌어낸 결과가 사망 후의 병리진단에서 틀리는 경우도 있다고 한다.

치매는 어떤 원인으로 인지 기능에 장애가 발생해 일상 생활이 어려워지는 상태를 총칭하는 말이다. 대부분은 ‘알츠하이머형 치매’로, 현시점에서는 근본적인 치료법이 없다고 알려져 있다. 이 때문에 조기에 발견해 발병 전에 조치를 취하는 것이 요구되고 있다.

치매의 조기 발견을 위한 방법으로 AI 등 최신 기술에 대한 기대감이 높아지고 있다. 치매와 그 전단계인 ‘경도인지장애(MCI)’, MCI보다 전 단계의 예후를 최신 기술을 통해 발견하는 것이다.

테크놀로지를 이용해 치매 치료에 도전하는 곳은 벤처기업부터 IT기업, 일렉트로닉기업, 보험회사까지 다양하다. 인지기능 평가기술을 활용한 기기 및 앱 등이 새로운 사업 창출로 이어질 것으로 기업들은 기대하고 있다. 준텐도대학의 오야마 교수는 “기업들이 치매 대책에 적극적으로 관심을 보이고 있다. 의학계 내부뿐만 아니라 외부에서의 관심도 높아지고 있다”라고 말한다.

각 기업들은 공통적으로 MRI 등 영상검사나 혈액검사 등 시간이나 비용이 드는 방법이 아닌, 시선이나 음성, 표정, 가전 조작, 안저(眼底) 영상 등 간편한 평가 방법 개발에 도전하고 있다. 여기에는 ‘조기발견을 위해서는 많은 사람들이 부담 없이 받을 수 있는 평가 기술이 필요하다’, ‘MRI 등을 통해 발견될 때에는 이미 뇌에 변화가 발생하고 있는 가능성이 높다. 그 전에 발견해야 한다’ 등의 문제의식이 있다.

-- 태블릿 단말기로 진단 지원 --
치매 진단을 지원하는 소프트웨어 등을 개발하고 있는 곳은 오사카대학 발 벤처기업 아이브레인사이언스이다. 기존의 의사가 질문하는 형식의 인지 기능 검사를 태블릿 단말기의 영상을 보는 것만으로 시행할 수 있도록 했다. 검사에 대한 심리적 부담을 낮추고 인지 기능을 평가하는 사람을 늘리는 것을 목표로 하고 있다.

이용자가 태블릿 단말기의 영상을 보면서 직전에 기억한 도형이나 종류가 다른 그림, 계산문제를 답하면, 태블릿의 센서로 이용자의 시선을 감지해 정답률과 정답에 도달하기까지의 시간 등을 분석한다.

아이브레인사이언스는 병원에서의 진단지원용과 일반의 스크리닝 테스트용을 개발, 각각의 실용화를 목표로 하고 있다. 진단지원용 소프트웨어는 의료기기 승인을 신청할 예정으로, 2022년의 판매 개시를 상정하고 있다. 시스템을 도입하면 전문의를 방문하지 않아도 가까운 의료기관에서 인지 기능을 검사할 수 있다.

일반의 스크리닝 테스트용은 올해 안에 개호 사업자에 제공할 계획이다. 케어 플랜 작성 및 중점 케어를 대상으로 한 것으로 사고 방지 등의 효과를 기대할 수 있다. 이 외에도 지자체나 기업의 건강검진, 각종 보험과 고령자의 운전면허 갱신 등에서의 이용을 상정하고 있다.

-- 앱을 통해 인지기능 저하 파악 --
아이브레인사이언스와 마찬가지로 영상 확인 테스트에서의 눈의 움직임에 착안해 이용자가 스스로 인지 기능 상태를 파악할 수 있는 스마트폰용 앱을 개발한 곳이 SOMPO히마와리생명보험이다. 미국 Neurotrack Technologies와 공동으로 개발한 앱 ‘뉴로트랙 뇌케어’ 제공을 1월 30일에 개시했다.

앱을 통해 영상 인지 테스트를 10분간 실시. 촬영한 동영상에서 눈의 움직임을 독자적인 알고리즘으로 분석하고 생활습관에 관련된 질문에 대한 회답도 함께 분석해 이용자에게 맞는 개선 항목을 제안. 정기적으로 테스트를 반복해 인지기능 저하를 조기에 알 수 있게 된다. 또한 프로그램에 따른 어드바이스를 매일의 생활 속에 실천한다면 인지기능 개선을 실감할 수 있다고 한다.

SOMPO히마와리생명보험은 앱 제공을 통해 ‘사회적 과제로 떠오르고 있는 인지기능 저하 예방 및 조기 발견에 기여할 수 있고, 결과적으로 보험 납부금 지불이 감소. 앱을 통해 고객의 수요를 파악해 새로운 상품이나 서비스 개발에도 도움이 될 것’으로 전망한다.

-- 목소리나 표정의 변화를 찾아내 --
목소리나 표정을 통해 치매의 조기 발견 및 예방이 가능할지를 검토하기 시작한 곳은 준텐도대학 뇌신경내과 팀과 일본 IBM이다. 프로젝트에 참가하는 준텐도대학의 오야마 교수는 “AI 등의 IT 진화로 방대한 데이터를 분석할 수 있게 되었다. 사람이 발견하지 못하는 미묘한 변화를 찾아낼 수 있을 것이다”라며 기대를 나타냈다.

준텐도대학 팀은 (1) 인지기능 저하의 조기 발견 가능성과 (2) AI 챗봇의 효과 검증을 추진하고 있다. (1)에서는 의사와 환자가 대화할 때의 음성 데이터 특징과 인지기능과의 연관성 탐색과 글로리 사가 제공하는 화상인식 기술을 응용한 웃는 얼굴 등 표정의 특징과 인지 기능의 관련성을 탐색한다.

(2)의 AI 챗봇과의 대화 효과는 의사와 주 1회만 하는 환자와 의사와의 주 1회 대화와 함께 AI 챗봇과 매일 대화하는 환자로 나눠 변화를 비교. 우선적으로 AI 챗봇과의 대화로 인해 표정이 풍부해졌거나 목소리 톤이 밝아졌는지 등을 조사하고 있다.

AI가 부적절한 대화를 하는 것을 방지하기 위해 의사와 환자의 대화 내용을 참고해 AI 챗봇을 설계하고 있다고 한다. 일본 IBM은 (1)과 (2)의 연구 결과 등을 바탕으로 진단 지원 및 조기발견 등으로 연결되는 성과물을 2022년에는 실용화한다는 계획이다.

-- 일상생활 속에서 검지할 수 있을까? --
가전의 리모컨 조작 등 일상생활 속에서 인지기능 저하를 검지하려는 곳은 파나소닉이다. 파나소닉은 국립순환기병연구센터와 공동으로 치매의 전단계인 MCI의 조기발견에 관한 공동연구를 개시했다.

올 2월에 개업한 고령자용 주택 ‘에이지프리하우스(AGE-FREE House) 스이타켄토(吹田健都) 프리미엄’에 센서를 설치. 이를 통해 입주자의 행동과 인지 기능 변화와의 상관성을 연구하고 있다.

입주자의 동의를 얻어 각종 센서를 고령자용 주택의 가전과 침대, 도어 등에 설치. 리모컨 버튼을 누르는 동작, 화장실이나 냉장고의 이용 상황, 수면 시의 호흡 및 움직임, 외출 상황 등을 검지한다. 분전반의 분기 회로 별 전력 사용량도 파악할 수 있다.

파나소닉이 2017년부터 추진해온 기초 검토에서는 인지 기능이 저하될수록 리모컨을 신속하게 조작할 수 없거나 길게 누르는 것이 불가능하게 되는 경향이 나타났다. 수면 도중 잠을 깨거나 외출이 줄어드는 등의 경향도 있었다. 이러한 점들을 더욱 상세하게 조사해나갈 계획이라고 한다.

파나소닉은 익명화해 수집한 데이터와 정기적 의학 진단을 참조해 일상생활의 특징과 인지 기능 변화의 상관성에 대해 지속적으로 분석해 의학적 증거에 기반한 알고리즘을 개발. 2022년 이후, 인지기능 평가시스템 및 서비스를 개발해 개호서비스 사업자 등에 제공하는 것을 목표로 하고 있다.

-- 안저 영상를 통한 초(超)조기 발견을 목표 --
치매의 전단계인 MCI보다 더 전 상태의 검지를 목표로 하고 있는 곳은 벤처기업, Advanced Laser Technology. 독자적인 기술로 안저 영상을 통해 치매의 원인으로 알려져 있는 물질이 뇌에 축적되기 전에 안저에 집적되는 것을 검지하는 것을 목표로 한다.

적외선 레이저를 망막에 조사해 안저 영상을 촬영하고 확인. 검사 시간은 양쪽 눈 합해 1분 정도이다. Advanced Laser Technology의 기술적 특징은 파장 가변 펨토초 레이저를 활용한다는 것. 분해능이 1.3μm으로, 통상적인 안저 검사장치보다 가늘기 때문에 안저 구조를 상세하게 분석할 수 있을 것이라고 한다. 또한 파장을 변화시킴으로써 조직의 물성 식별도 가능하다. 구조와 물성의 두 측면에서 치매의 초(超)조기 발견을 목표로 한다.

하드웨어 설계는 이미 종료되었으며, 현재는 분석 등을 위한 소프트웨어를 개발 중이다. 올 여름에 알츠하이머형 치매의 원인으로 알려져 있는 아미로이드β의 영향을 받은 쥐와 일반 쥐의 차이를 분석하는 동물실험을 개시할 예정이다.

실험이 성공한다면 2024년에 타사로의 라이선스 공여 등의 형태를 포함한 실용화를 목표로 하고 있다. 실험기는 민생품 부품으로 구성되어 있으며, OCT(광간섭단층계)라고 불리는 기존 안저 검사 장치보다 약간 비싼 가격으로 실현될 수 있을 것이라고 한다.

-- 기술로 치매환자 지원 --
벤처기업인 Aikomi는 치매환자의 주변증상(BPSD)라고 불리는 우울증과 배회, 망상, 폭력 행위, 화를 자주 내는 증상 등의 완화를 목적으로 한 서비스를 개발하고 있다.

현재 치매 증상을 완화하는 의약품은 있지만, 근본적 치료는 어렵기 때문에 “치매 환자를 지원하는 기술이 필요하다”라고 Aikomi의 Hird 사장은 지적한다. 다케다(武田)약품공업에서 의약품을 연구한 경력이 있는 Hird 사장은 Aikomi에서 디지털 기술을 이용해 치매의 BPSD에 대한 개별화 케어를 목표로 한다고 한다.

BPSD는 치매환자가 인지기능 저하로 인한 강한 불안감으로 인해 발생된다고 알려져 있다. BPSD는 환자의 신체적 부담뿐만 아니라 개호자의 심적 피로와 신체적 피로로도 이어진다. “BPSD로 인해 치매 환자 본인과 가족, 개호자의 관계가 악화되면 BPSD는 더욱 악화되는 악순환이 발생되기 쉽다”(Hird 사장). BPSD를 완화하기 위한 방법은 몇 가지 알려져 있다. 예를 들어 음악이나 영상을 시청하거나, 개호용 로봇 등과의 접촉을 통해 안정감을 갖도록 하는 등의 방법이다. 하지만 이러한 방법은 효과를 보는 사람과 보지 못하는 사람의 차이가 발생한다. Aikomi는 IT를 이용해 환자별 콘텐츠를 제공함으로써 많은 사람들이 효과를 볼 수 있는 서비스를 목표로 하고 있다.

-- 2020년 중에 개호 시설에 판매 --
Aikomi가 개발하는 것은 과거의 가족 사진 등을 이용한 음악을 곁들인 영상 콘텐츠이다. 개인마다 시각이나 청각, 후각을 각각 자극하는 사진이나 음악, 냄새를 가족으로부터 청취한다. 청취한 내용을 바탕으로 작성한 영상 콘텐츠를 태블릿 단말기에 저장해 개호시설에 제공한다. 간병인은 콘텐츠를 치매인 고령자에게 보여주며 커뮤니케이션에 사용한다.

Aikomi는 개발 중인 서비스를 2020년 안에 개호시설용으로 발매할 예정이다. 또한 향후 임상실험을 실시해 콘텐츠의 증거를 축적한다. 음식이나 식물, 바다의 냄새 등을 영상과 함께 느낄 수 있는 장치의 개발도 추진하고 있다.

-- 인지기능이 저하되어도 취업이 가능하도록 --
인지기능이 저하되었다고 해도 그 정도는 사람에 따라 다르다. 어떤 일이 가능하고 어떤 서포트가 필요한지를 객관적으로 파악할 수 있게 된다면 보다 자기답게 살아갈 수 있을 것이다.

에자이가 개발한 인지기능을 평가하는 시스템 ‘VIVO(가칭)’은 그 하나의 선택지가 될 수 있을지도 모른다. VIVO는 고령자가 이야기하거나 도형을 묘사하는 모습, 보행의 특징을 통해 인지기능을 평가한다. 테스트를 받는 사람은 자신의 인지 기능 결과와 이를 바탕으로 한 일상생활의 주의점 및 인지기능 유지에 필요한 조언을 받을 수 있다.

에자이는 앞으로 고령 인력을 적극적으로 활용하려는 편의점이나 패밀리레스토랑, 공장 등에 VIVO를 전개해나갈 계획이다. 최근 고령자의 인지기능을 측정해 가능한 업무를 매칭하는 수요가 늘어나고 있다. “사업자는 고령자를 구인 대상에서 배제하기 위해 인지기능을 평가하는 것이 아니다. 고령자와 업무의 매칭이 가능해진다면 보다 적극적으로 고용할 수 있을 것으로 생각하고 있다”라고 에자이의 치프메디컬오피서 재팬/아시아의 고바야시(小林) 이사는 말한다.

고령이 되면 누구나 인지기능이 저하된다. 수명이 늘어나고 있는 현대사회에서 우리는 인지기능 저하를 받아들여 자기답게 함께 살아가지 않으면 안 된다. 테크놀로지의 발전으로 인지기능 저하에 개별적으로 마주해야 하는 시대가 다가오고 있다.

 -- 끝 --

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