스마트폰 카메라로 당뇨를 진단한다?

고성능 카메라와 프로세서를 지닌 스마트폰이 널리 보급되면서 이를 휴대용 의료 장비로 활요하려는 연구 역시 활발합니다. 앞서 소개한 것처럼 스마트폰 카메라를 현미경과 연동해서 말라리아를 진단하는데 활용하거나 초음파 기기와 연동해 휴대용 초음파 장치로 활용하는 것 등이 대표적입니다.

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캘리포니아 대학 샌프란시스코 캠퍼스 (University of California, San Francisco (UCSF))의 로버트 아브람 (Robert Avram)이 이끄는 연구팀은 스마트폰 카메라를 이용해 2형 당뇨병을 조기에 진단할 수 있는 기술을 개발했습니다. 방법은 간단합니다. 바로 심박수나 산소 포화도 센서에 사용되는 광혈류 측정기(photoplethysmography, PPG) 시스템을 스마트폰 카메라로 구현하는 것입니다.

조직과 혈관에 LED 빛을 투과시키면 혈류량에 따라 반사율이 달라지게 되기 때문에 직접 압력을 측정하지 않아도 심박동수 같은 정보를 알아내는 것이 PPG의 원리입니다. 그런데 당뇨는 혈관을 망가뜨리는 대표적인 질환으로 만약 당뇨가 있다면 PPG 측정을 통해 이를 알아낼 수 있습니다. 관건은 평범한 스마트폰 카메라로 PPG 센서를 대신하는 것입니다.

연구팀은 당뇨를 진단받은 53,870명의 환자에서 얻은 260만건의 PPG 데이터를 이용해서 deep neural network (DNN) 알고리즘을 훈련시켰습니다. 그리고 이 DNN을 다시 7806명의 사람에서 얻은 스마트폰 PPG 데이터를 통해 당뇨를 진단하는데 투입했습니다. 이 PPG 데이터는 스마트폰의 LED 프레쉬와 카메라로 얻은 정보로 전문적인 PPG 센서 데이터가 아니지만, 최근 스마트폰 카메라 성능이 매우 좋아졌기 때문에 그에 준하는 데이터를 얻을 수 있습니다.

연구 결과 스마트폰 PPG 데이터는 81%의 민감도와 54%의 특이도로 당뇨를 진단할 수 있는 것으로 나타났습니다. 당뇨의 진단법으로 사용하기는 무리지만, 당뇨 검사를 받아야 하는지 알려주는 테스트로는 적당한 수준입니다. 스마트폰은 누구나 가지고 있으며 추가적인 장치 없이 앱으로만 검사가 가능하다는 점이 가장 혁신적인 부분일 것입니다.

앞으로 임상에서 당뇨 검진 목적으로 널리 사용될 수 있을지 결과가 주목됩니다.

참고

https://newatlas.com/medical/smartphone-cameras-detect-diabetes-ppg-ucsf/

https://www.nature.com/articles/s41591-020-1010-5

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