인공지능(AI)을 통해 양악수술 전 고해상도 영상으로 얼굴 변화를 예측할 수 있는 기술이 국내에서 개발됐다.

서울아산병원 융합의학과 김남국 교수팀(치과 성상진·김윤지 교수)은 최근 국내 10개 치과대학병원 데이터를 활용해 양악수술 전후의 얼굴 변화를 예측해 방사선 영상으로 생성하는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

연구팀은 약 3만 장의 방사선 영상과 707명의 양악수술 환자 데이터를 기반으로 수술 전 환자의 해부학적 구조 데이터를 분석한 뒤, 그래프 신경망(Graph Neural Networks)과 확산모델(Diffusion Model)을 결합해 수술 후 모습을 예측한 측면 두부 방사선 영상을 생성하는 AI 모델을 개발했다. 

해당 AI는 수술 전 해부학적 데이터를 기반으로 턱뼈 이동량을 반영한 수술 후 예측 영상을 자동 생성한다.

연구팀은 AI 모델의 정확도 검증을 위해 교정과 전문의 2명과 구강악안면외과 전문의 2명이 AI 예측 영상과 실제 영상을 구분하는 테스트를 진행했다. 그 결과 전문의가 예측 영상과 실제 영상을 구분한 정확도는 48%로, 두 영상을 거의 구별하지 못했다. 실제 예측 영상과 실제 촬영 영상의 계측점 간 평균 오차는 대부분 1.5mm 이하였다.

또한, 연구팀은 AI 모델을 활용해 수술 시나리오를 가상 공간에서 시뮬레이션하는 디지털 트윈 테스트도 수행했다. 그 결과, 턱뼈 이동량을 조절해 여러 계획안을 비교할 수 있어 치료 계획 수립에 높은 만족도를 보였다.

연구팀은 이번 연구가 향후 의료 현장에서 AI를 이용해 양악수술의 결과를 예측하고, 이를 근거로 개별 환자에게 적합한 수술 계획을 세우는 데 도움을 주는 가이드라인 역할을 할 수 있을 것으로 기대했다.

김남국 교수는 “양악수술 후 결과를 더욱 정확하게 예측할 수 있는 이 기술이 향후 의료 현장에 적용된다면 의료진이 정밀한 치료 계획을 세우는 데 도움이 될 것”이라며 “더 많은 임상 데이터를 학습하고, 다양한 수술 방법을 디지털 트윈화 해서 AI 모델의 정확도와 유용성을 높여 나갈 계획”이라고 말했다.