심장은 수축과 이완을 반복하기 위해 ‘관상동맥’이라고 불리는 세 개의 혈관을 통해 심장근육에 막대한 양의 혈액을 공급한다. 관상동맥질환은 콜레스테롤 등으로 인해 관상동맥이 좁아지거나 막히면서 심장근육에 혈액이 제대로 공급되지 않는 것으로, 관상동맥이 다 막히지 않고 내경이 좁아진 상태를 ‘협심증’, 좁아진 상태에서 혈전 등으로 혈액 공급이 막히고 심장근육이 마비·괴사하는 질환을 ‘심근경색’이라고 부른다.

급성심근경색으로 심장 혈액 공급이 극심하게 제한되면 가슴통증이 발생한다. 이 경우 최대한 빠른 시간 내에 혈관을 재개통·확장하는 치료를 받아야 한다. 최근엔 응급실에서 빠른 판단·조치를 위해 흉통 환자를 대상으로 간단한 심전도 검사만으로 심근경색 등 급성 관상동맥 질환 여부를 판별하는 인공지능 기술이 활발하게 개발되고 있다. 다만 이 같은 인공지능 기반 심전도 분석 기술들은 대부분 가슴통증이 심하고 심전도 변화가 비교적 뚜렷한 응급 환자에 한해 활용 가능해, 상대적으로 흉통이 간헐적이고 심전도 변화가 뚜렷하지 않은 ‘안정형 협심증’ 환자를 대상으로는 관상동맥에 문제가 있는지 찾아내기 어려웠다. 병원에서 검사를 시행할 때 흉통 등의 증상이 지속적으로 나타나지 않는 환자는 사용이 어렵다는 의미다.

이에 분당서울대병원 순환기내과 윤연이·조영진·박지석, 응급의학과 김중희 교수 연구팀은 안정형 협심증 환자에서도 관상동맥질환 고위험군을 판별할 수 있는 심전도 분석 인공지능 모델을 개발했다. 연구팀은 분당서울대병원 환자 2만1866명의 심전도 데이터를 활용했으며, 관상동맥 내경이 50% 이상 좁아진 경우 관상동맥질환으로, 혈관 3개 중 2개 이상에서 협착이 발생한 경우는 다혈관 질환으로 정의했다.


연구팀이 별도 연구에서 수집한 4517명의 환자 데이터를 검증한 결과, AUC(곡선하면적, 알고리즘이 산출한 수치의 정확도)가 최대 0.84에 이를 정도로 우수한 성능을 보였다. 연구팀은 응급실뿐 아니라 외래 진료나 건강검진까지 관상동맥질환 고위험군을 선별하기 위한 용도로 폭넓게 활용될 수 있을 것이라고 설명했다.

조영진 교수는 “이번에 개발한 디지털마커 외에도 심전도만으로 심혈관 사망, 발작성 심방세동, 좌심실 비후, 비후성 심근병증, 심장판막질환과 같은 다양한 질환들을 조기진단 할 수 있는 새로운 디지털 마커들을 발굴했다”며 “이들을 총망라해 현재 1차 의료기관에서도 활용 가능한 심전도 분석 솔루션을 개발했으며, 추후 임상시험을 진행할 예정이다”고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘European Heart Journal Digital Health’에 게재됐다.