ⓒ데일리포스트=이미지 출처/Pixabay
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ㅣ데일리포스트=김정은 기자ㅣ인공지능(AI)과 음성 기술을 접목해 제2형 당뇨병을 고정밀로 진단하는 시스템을 캐나다 의료 스타트업 클릭연구소(Klick Labs)가 개발했다.

이 모델을 통한 당뇨병 검출 정확도는 여성 89%, 남성 86%에 달한다. 이번 논문은 '메이요 클리닉 회보:디지털 건강'(Mayo Clinic Proceedings: Digital Health)에 게재됐다.

ⓒ데일리포스트=이미지 출처/Mayo Clinic Proceedings: Digital Health
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제2형 당뇨병은 신체 인슐린 분비 기능 및 활용 능력이 저하될 때 발생하는 만성 질환이다. 전체 당뇨병 환자의 약 90%를 차지한다.

연구팀은 제2형 당뇨병 환자 및 건강한 사람 총 267명을 대상으로 매일 6회, 2주에 걸쳐 정해진 문구를 스마트폰에 녹음하도록 했다. 

이렇게 확보된 총 1만8465건의 음성 데이터를 AI로 분석해, 인간의 귀로는 지각할 수 없는 음높이와 세기 변화 등 제2형 당뇨병 여부를 구분할 수 있는 14가지 음향 특징의 차이를 찾아냈다.

음성 데이터를 성별·연령·BMI·제2형 당뇨병 유무 등의 요소를 라벨링해 AI로 훈련한 결과, AI는 당뇨병으로 인한 목소리 변화를 감지해 여성 89%, 남성 86% 정확도로 제2형 당뇨병 여부를 판별할 수 있었다. 

음향학적 특징이 다르게 나타나는 이유는 목소리가 호흡기·신경계·후두부의 복합적인 영향을 받기 때문이다. 당뇨병 환자의 경우 체내 포도당 농도 증가로 특히 성대의 탄성력에서 차이가 생기는 것으로 추정된다.  

음성 기반 당뇨병 AI 시스템과 기존 검사법들의 정확성 비교 ⓒ데일리포스트=이미지 출처/Klick Labs
음성 기반 당뇨병 AI 시스템과 기존 검사법들의 정확성 비교 ⓒ데일리포스트=이미지 출처/Klick Labs

AI 시스템의 당뇨병 진단 정확도는 ▲공복혈당 검사-85% ▲경구 포도당 부하 검사-92% ▲당화혈색소 검사-91% 정확도와 유사한 수준이다.

연구팀은 "현재 제2형 당뇨병 진단을 위해서는 채혈을 해야 한다. 하지만 이 시스템은 음성을 녹음하는 것만으로 검출할 수 있어 병리 탐지와 검진으로 활용될 수 있는 유망한 후보로 부상하고 있다"고 밝혔다. 

다만 이번 성과를 검증하려면 보다 크고 다양한 그룹 검사가 필요하다.

논문 최대 저자인 제이시 코프먼(Jaycee Kaufman) 연구원에 따르면 남성과 여성은 음향 특징의 차이가 다르다. 또 남성은 강도와 진폭의 변동이 중요하며 여성의 경우 음높이 변화가 컸다.

 

코프먼 연구원은 "우리의 연구는 제2형 당뇨병 환자와 그렇지 않은 사람 사이에 발성에 큰 차이가 있음을 시사한다. 많은 시간과 비용이 드는 의학계의 현 당뇨병 선별 방법을 크게 바꿀 가능성이 있다"고 말했다.

한편, 연구팀은 추가 연구를 통해 당뇨병전단계·여성 질환·고혈압 진단이 가능한 음성 분석 AI 시스템을 개발할 계획이다.

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