中 연구진, 안구건조증 96% 정확도 진단 AI 칩 개발

중국 연구진이 안구건조증의 주요 원인을 96% 이상의 정확도로 진단할 수 있는 인공지능(AI) 칩을 개발했다.

중국 베이징셰허병원과 칭화대 공동 연구팀은 눈꺼풀 조직의 분광 신호를 분석해 마이봄샘 기능장애(MGD)를 진단하는 소형 광학 AI 칩을 개발했다고 국제 학술지 '포토닉스(PhotoniX)'에 발표했다.

마이봄샘 기능장애는 눈물의 증발을 막는 기름을 분비하는 마이봄샘이 막히거나 기능 이상을 일으키는 질환으로, 증발성 안구건조증의 주된 원인이다. 기존 진단법은 관찰 위주로 주관적이며 초기 단계 발견이 어려웠다.

연구팀이 개발한 칩은 '메타표면 분광 합성곱신경망(SCNN)' 기술을 이미지 센서에 직접 통합한 것이 특징이다. 빛을 선택적으로 조절하는 나노 구조의 메타표면 필터를 통해 센서 자체에서 광학적 연산을 수행한다.

이 기술을 통해 수십 밀리초(ms·1ms는 1000분의 1초) 만에 조직의 분광 정보를 한 번에 포착할 수 있다. 이는 기계적 스캔이 필요해 수 초가 걸리는 기존 초분광 이미징 시스템보다 속도를 대폭 향상시킨 것이다.

연구팀이 환자 조직을 분석한 결과, 마이봄샘 기능장애가 있는 조직은 가시광선 영역에서 더 높은 분광 반응을 보였다. 이는 염증이나 미세순환 변화와 관련된 헤모글로빈 광학 특성 변화를 시사한다.

이 분광 정보를 기반으로 한 AI 모델은 평균 96.22%의 진단 정확도를 기록했다. 이는 기존 초분광 이미징과 비슷한 수준이며, 색상과 형태만 포착하는 일반 RGB 이미지 기반 모델보다 훨씬 높은 수치다.

연구팀은 이 칩이 기존 반도체(CMOS) 공정으로 제작 가능하고 크기가 작아, 세극등현미경 등 안과 검진 장비에 통합될 수 있을 것으로 기대했다. 이를 통해 일상적인 안과 검사에서 빠르고 객관적인 진단이 가능해질 전망이다.