안저 사진 한 장으로 치매를 선별·예측한다? 서울대병원 연구팀의 AI 모델 핵심 정리

� 안저 사진으로 치매를 알 수 있을까

치매는 단 한 가지 검사만으로 진단하기 어려운 질환입니다. 실제로는 임상 평가, 인지검사, 뇌 MRI 등 여러 검사를 종합해야 진단이 가능하기 때문에 비용과 접근성 문제로 ‘대중적인 선별검사’로 쓰기 어려웠습니다.

하지만 망막(안저)은 뇌와 중추신경계의 연장선에 있는 조직입니다. 망막의 혈관과 신경 변화가 뇌의 상태를 반영한다는 사실은 의학계에서 오래전부터 알려져 있었고, 그래서 안저 사진이 치매 위험을 가늠할 수 있는 생체표지자(biomarker)로 주목받아 왔습니다. 이번 서울대병원 연구는 바로 이 가설을 대규모 데이터와 AI로 검증한 것입니다.

연구팀은 어떻게 AI를 만들었나

연구 데이터 규모

• 대상자: 2004~2016년 서울대병원 건강검진 수검자 3만 6,322명
• 사용된 안저 사진: 총 10만 8,008장
• 치매군: 안저 촬영 전후 2년 이내 치매 진단을 받은 1,001명(2,868장)
• 대조군: 치매가 없는 사람과 1:4 비율로 매칭

모델 설계 과정

연구팀은 일반인 안저 사진 수백만 장으로 사전 학습된 파운데이션 모델(Foundation Model) 5종과 미세조정(fine-tuning) 전략 3가지를 조합해 총 15가지 AI 모델을 만들었습니다. 그중 가장 성능이 좋은 조합을 골라 임상적 유용성과 설명 가능성까지 평가했습니다.

최종적으로 선정된 모델은 사전 학습 모델 ‘RETFound-MAE’에 부분 미세조정(partial fine-tuning) 전략을 더한 AI입니다.

성능 결과: 기존 도구와 비교

여기서 AUROC는 0~1 사이 값으로 높을수록 선별 정확도가 좋다는 뜻이고, C-index는 미래 사건 예측력이 높을수록 1에 가까워집니다. 쉽게 말해 두 지표 모두 ‘1에 가까울수록 좋다고 보면 됩니다.

특히 나이, 성별 등 기존 위험요인을 보정한 뒤에도 AI 점수가 높으면 현재·향후 치매 위험이 유의하게 증가하는 것으로 나타나, 안저 사진이 기존 인자에서 누락된 추가 정보를 담고 있다는 점이 입증됐습니다.

의사결정곡선분석에서도 이 AI는 CAIDE 점수와 ‘전수검진·미검진’ 전략을 모두 앞질렀고, CAIDE와 함께 쓰면 예측 성능이 0.749 → 0.774로 끌어올려졌습니다.

설명 가능한 AI: AI는 어디를 봤나

‘설명 가능한 AI(XAI)’는 AI가 어떤 근거로 답을 냈는지를 사람이 이해할 수 있게 보여주는 기술입니다. 연구팀은 AI가 안저 사진의 어느 부위를 보고 판단했는지 히트맵으로 시각화한 뒤, 시신경유두·혈관 같은 실제 해부학적 구조와 비교했습니다.

그 결과 AI는 다음 부위에서 가장 높은 주목도를 보였습니다.

• 시신경유두(optic disc)와 그 주변 영역
• 시신경유두의 귀쪽(temporal) 영역: 주변 대비 5.72배 높은 주목도
• 시신경유두와 황반을 잇는 유두황반다발(papillomacular bundle)

흥미로운 점은 이 부위들이 기존 의학 연구에서 치매와 연관된다고 보고된 망막 부위와 일치한다는 것입니다. 즉 AI가 생물학적으로 의미 있는 신호를 스스로 학습했을 가능성이 높다는 해석이 가능합니다.

연구진 코멘트와 임상적 의미

"추가적인 고비용 검사 없이 일상 검진 데이터를 활용하는 이번 AI 기술이 치매 예방과 조기 개입 전략에서 유용한 보조 도구가 되기를 기대합니다."
— 박상민 교수 (서울대병원 가정의학과)

"이번 연구는 AI의 예측 성능뿐 아니라 설명가능성과 임상적 유용성을 함께 평가했다는 점에서 안저 영상 기반 AI 생체표지자 개발의 중요한 방향을 제시했습니다."
— 장주영 박사 (자이메드㈜)

연구팀은 안저 사진이 이미 건강검진·안과 검진에서 표준적으로 촬영되는 데이터라는 점을 강조합니다. 별도의 고가 장비 없이 ‘눈 사진 한 장’만으로 치매 위험을 추정할 수 있다는 점은 향후 대규모 스크리닝의 비용 장벽을 크게 낮출 수 있다는 점에서 의미가 큽니다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘npj Digital Medicine(IF 18.0)’ 최신호에 게재됐습니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)