무릎 관절의 안정성 등에 관여하는 정강이뼈(경골)가 뒤쪽으로 얼마나 기울었는지를 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 인공지능(AI) 모델이 국내 연구진의 주도로 개발됐다.
서울대병원 정형외과 노두현 교수 연구팀은 2009년부터 2019년까지 촬영된 무릎 관절 측면 엑스레이 영상 1만여건을 바탕으로 '경골 후방 경사각'을 측정할 수 있는 딥러닝 모델을 개발했다고 최근 밝혔다.
경골 후방 경사각은 종아리 안쪽에 있는 경골을 옆에서 볼 때 관절이 얼마나 뒤로 기울어져 있는지를 나타내는 각도다. 무릎 관절의 안정성과 무릎 수술 후 인공관절 수명에 결정적 영향을 미친다. 이 각도가 크면 클수록 평소에 십자인대를 다칠 위험이 크고, 무릎 인공관절 수술 예후도 나빠질 수 있다.
이에 연구팀은 무릎 엑스레이 영상에서 무릎뼈의 해부학적 기준점 6곳을 자동으로 인식하고, 기준점을 이용해 경골의 기울기를 계산하는 AI 모델을 개발했다.
이 모델은 엑스레이 영상이 무릎 부위만 보일 때도 경골 후방 경사각을 측정할 수 있는 장점이 있다.
애초 경골 후방 경사각을 측정하려면 허벅지부터 발목까지 다리뼈 전체가 보이는 엑스레이 영상을 활용하는 게 효과적인데, 이 모델을 활용하면 전체가 아닌 무릎 부위만으로도 기울기를 확인할 수 있다는 의미다.
AI 모델의 측정 시간은 평균 2.5초로, 전문의가 직접 측정하는 데 걸리는 평균 26.1초보다 빨랐다.
AI 모델의 측정값은 전문의가 내놓은 결과와 91% 일치했다.
연구팀은 AI 모델이 경골 후방 경사각 측정의 표준으로 자리 잡을 수 있도록 후속 연구를 진행할 계획이다.
연구 결과는 국제학술지 '스포츠의학 정형외과 저널'(Orthopaedic Journal of Sports Medicine)에 게재됐다.
