오페라 가수의 목소리에서 찾은 심장병 실마리

미국 플로리다국제대학교(FIU) 연구팀이 인공지능(AI)을 활용해 심장 박동 소리만으로 심근경색을 예측하는 기술을 개발했습니다. 조슈아 허치슨(Joshua Hutcheson) 교수가 이끄는 연구팀은 쥐를 대상으로 한 실험에서 95%의 정확도로 심장 이상을 감지하는 데 성공했으며, 현재 인간 대상 임상 적용을 준비 중입니다.

이 연구의 출발점은 뜻밖에도 오페라였습니다. 오페라 가수와 결혼한 허치슨 교수는 성대 결절이 가수의 목소리를 변화시키는 것처럼, 대동맥 판막에 형성되는 칼슘 침착물도 심장 박동 소리를 변화시킬 것이라는 착안을 얻었습니다. 이후 발렌티나 다르감(Valentina Dargam) 연구교수와 함께 AI 기반 심음 분석 시스템을 개발하게 되었습니다.

의사도 놓치는 미세한 이상, AI가 포착한다

다르감 교수는 "의사들은 정상과 비정상 심음을 구별하는 데는 뛰어나지만, 특정 질환을 즉시 진단하기는 거의 불가능하다"고 설명했습니다. 현재 의료 현장에서는 청진기로 심장 소리를 듣고 이상을 감지하더라도, 그것이 정확히 어떤 질환인지 파악하려면 추가 검사가 필요합니다.

연구팀이 개발한 AI 알고리즘은 이 공백을 메웁니다. 시스템은 사전에 수집된 심장 소리 데이터베이스를 학습한 뒤, 실시간으로 입력되는 심음을 비교 분석합니다. 실험 결과 쥐의 심장 이상 감지율은 95%에 달했으며, **구체적인 질환까지 정확히 식별한 비율도 86%**에 이르렀습니다.

심장병, 전 세계 사망 원인 1위

세계보건기구(WHO)는 심혈관 질환을 전 세계 사망 원인 1위로 지목하고 있습니다. 심근경색을 비롯한 심장병은 초기 증상이 명확하지 않아 조기 발견이 어렵고, 발병 후에는 치료 골든타임이 매우 짧습니다. 이 때문에 예방과 조기 진단이 무엇보다 중요합니다.

현재 심장 질환 진단을 위해서는 심전도(ECG), 심초음파, CT 등 고가의 장비와 전문 인력이 필요합니다. 반면 이번에 개발된 AI 심음 분석 시스템은 청진기와 같은 간단한 도구로도 활용 가능해, 의료 접근성이 낮은 지역에서도 심장병 선별검사 도구로 쓰일 가능성이 있습니다.

인간 대상 임상, 다음 단계로

연구팀은 현재 동물 실험 단계를 넘어 인간 대상 임상시험을 준비하고 있습니다. 쥐와 인간의 심장 구조 및 박동 패턴이 다르기 때문에, AI 모델을 재학습시키고 더 많은 인간 심음 데이터를 수집해야 합니다.

허치슨 교수는 "심장 소리를 듣는 것만으로 질환을 예측할 수 있다면, 의료 현장에서 환자 선별 과정이 혁신적으로 간소화될 것"이라고 전망했습니다. 특히 1차 의료기관이나 응급실에서 빠른 선별검사 도구로 활용될 경우, 심각한 심장 질환을 조기에 발견해 치료 시기를 앞당길 수 있습니다.

[AI 분석] 의료 AI, 청진에서 진단까지

이번 연구는 AI가 의료 현장에서 '보조 도구'를 넘어 '진단 파트너'로 진화하고 있음을 보여줍니다. 최근 몇 년간 AI는 의료 영상 분석, 병리 진단, 약물 개발 등 다양한 분야에서 인간 전문가 수준의 성능을 입증해 왔습니다.

심음 분석 AI는 특히 비침습적이고 저렴한 진단 방식이라는 점에서 의미가 큽니다. 향후 스마트폰 기반 청진기와 결합될 경우, 가정에서도 간편하게 심장 건강을 모니터링할 수 있는 시대가 열릴 가능성이 있습니다.

다만 AI 진단의 정확도를 높이려면 다양한 인종, 연령대, 기저질환을 가진 환자들의 데이터가 충분히 확보되어야 합니다. 또한 의료 AI의 임상 도입을 위해서는 규제 승인과 의료진의 신뢰 확보가 필수적입니다. 연구팀의 다음 행보가 주목되는 이유입니다.