베이징대 병원 부원장 리젠핑: AI를 활용해 임상적 심근 허혈 예측의 어려움, 병목 현상, 고통스러운 점 해결

2024년 6월 14일, 제6회 베이징 지원대회가 중관촌 전시센터에서 개최되었습니다. 국내외 전문가와 학자들이 인공지능의 주요 기술 경로와 응용 시나리오에 관해 훌륭한 연설과 최첨단 대화를 나누었습니다. "스마트 의료 및 생물학 시스템: 영상, 기능 및 시뮬레이션" 포럼에서베이징대학 제1병원 부원장, 심혈관의학연구소 소장, 베이징대학 제1병원-지위안 공동실험실 소장인 리젠핑 교수가 "임상적 심근 허혈 예측의 방법과 어려움"이라는 주제로 발표를 진행했습니다.관상동맥 심장질환 진단 및 임상적 심근 허혈 예측에 있어 AI의 새로운 탐구와 실무를 공유했습니다.

리젠핑 교수는 "임상적 수요가 있기 때문에 우리는 어려움, 병목 현상, 고통스러운 점을 해결하기 위해 새로운 기술을 사용합니다."라고 말했습니다. 현재 리 교수 연구팀은 AI 기술을 사용하여 심근 허혈에 관한 많은 중요한 논문을 발표했으며, 관상동맥 심장병 환자의 진단과 치료에 새로운 아이디어를 제공하고, 관심의 범위를 심장에서 신장으로 넓혀 AI가 임상 의학에서 더 큰 가치를 발휘하기를 바라고 있습니다.

HyperAI는 원래 의도를 훼손하지 않으면서 리젠핑 교수의 심도 있는 공유 내용을 편집하고 요약했습니다. 다음은 연설 전문입니다.

올해로 여섯 번째 베이징 지원대회가 열리는데, 제가 참석하는 건 처음입니다. 심장내과 의사인 저는 그 자리에 들어갔을 때 특히 큰 충격을 받았습니다. 오늘은 모든 컨퍼런스 장소가 꽉 찼고, 어떤 손님들은 서서 컨퍼런스에 참석해야 하는 경우도 있었습니다. 저는 모든 사람이 새로운 기술을 환영하고 받아들이려는 열정과 의욕을 느낄 수 있었습니다. 실제로 베이징대학병원과 우리 학과는 모두 아주 일찍부터 새로운 기술의 적용에 주의를 기울여 왔습니다. 이 기회를 빌려 제 작업을 여러분께 보고드리고 싶습니다.

제 발표 주제는 "심근 허혈의 임상적 예측 방법과 어려움"입니다.우리가 어려움, 병목 현상, 고통스러운 점을 해결하기 위해 새로운 기술을 사용하는 것은 바로 임상적 필요성 때문에 가능하다는 것을 알 수 있습니다.

안정형 관상동맥질환의 임상적 진단은 매우 중요하지만 어렵다.

관상동맥 심장병에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 하나는 안정형 관상동맥 심장병으로 만성 관상동맥 증후군이라고도 합니다. 다른 하나는 불안정한 상태로 급성 관상동맥 증후군이라고도 합니다. 가장 전형적인 예는 급성 심근경색이다. 급성 관상동맥증후군의 경우, 구조 후에도 예후가 좋지 않을 수 있으나, 안정형 관상동맥질환 환자의 임상적 예후는 비교적 양호하다.

진단 관점에서 볼 때, 급성 심근경색이나 불안정 협심증을 포함한 가장 심각한 급성 관상동맥 증후군조차도 임상적으로 진단하기가 비교적 쉽고, 치료 지침과 예후도 비교적 명확합니다. 그러나 만성 관상동맥증후군 환자의 진단과 치료에 대해서는 여전히 논란이 있습니다. 현재,이 그룹의 사람들을 위한 진단 방법은 크게 비침습적 방법과 침습적 방법의 두 가지 범주로 나뉩니다. 더 나은 진단 및 검사 방법을 선택하는 데에는 많은 문제가 있습니다.우리는 안정형 협심증 환자에게 특별한 주의를 기울여 이 환자들의 진단, 개입 및 예후의 정확성을 높이고자 합니다.

안정형 관상동맥질환에 대한 주류 비침습적 진단 방법

관상동맥 심장병의 치료법 중 약물 치료가 기본이며, 이후의 중재적 치료로는 최소 침습 수술이 있습니다. 관상동맥 심장병을 앓고 있는 많은 환자들은 최소 침습 수술을 통해 흉부 절개술과 우회 수술을 피할 수 있는데, 이는 치료 기술의 혁명적 변화입니다.

관상동맥 심장병의 진단 및 치료 경로는 명확하지만, 이를 실행하기는 어렵습니다.현재, 임상적으로 진단된 "관상동맥 심장 질환" 중 상당수는 실제로 불필요한 침습적 검사를 많이 받고 있습니다. 국내외적으로 관련 지침과 제안이 많이 있지만, 의사들 간의 전략에는 큰 차이가 있으며, 실제 수술 과정에서는 많은 어려움에 직면하고 있습니다. 이를 위해서는 안정형 관상동맥 심장질환에 대한 비침습적 진단 방법의 개발과 홍보가 시급히 필요합니다.

유럽에서는 관상동맥 심장병이 있는 임상적으로 안정적인 환자에 대한 진단 과정이 증상이 전형적인지 여부를 판단하는 것으로 시작됩니다. 증상이 협심증의 전형적인 증상이라면, 의사는 아무런 검사를 하지 않고도 환자가 아픈지 여부를 높은 확신을 가지고 판단할 수 있습니다. 이는 중의사의 기본 기술인 '관찰, 청진, 질문, 촉진'과 다소 유사합니다. 이 사례는 실제로 진단 전의 가능성, 즉 환자의 증상과 그 다음에 해야 할 검사를 바탕으로 환자의 후속 질병 가능성을 판단하는 것입니다.

정기 신체 검사에는 일반적으로 심전도 검사가 포함됩니다. 일부 의사는 심전도를 토대로 환자의 심근 허혈을 진단하는데, 이는 실제로 매우 비과학적입니다. 일반적으로 심전도는 환자가 발작을 일으킬 때에만 문제를 감지할 수 있습니다.이런 종류의 검사를 "운동 검사"라고 하는데, 운동하는 동안 심전도를 측정하는 것입니다.환자의 심근 산소 소비량이 증가했을 때 심전도에서 명백한 허혈 변화가 나타나고, 운동을 멈추면 심전도가 회복되면 이 진단은 80% 이상으로 환자에게 문제가 있는지 여부를 판단할 수 있습니다.

CT 혈관조영술을 이용한 CTA 역시 비침습적 기술로, 환자의 동맥을 천자한 후 관상동맥조영술을 시행한 후 CTA를 이용하여 혈관에 플라크, 협착, 허혈 증상이 있는지 확인하는 것과 같습니다.

또한 비침습적 검사 방법으로는 운동부하 심전도, 관상동맥 CTA, 부하 심초음파, 부하 방사성핵종 심근관류 영상 등이 있으며, 각 검사는 질병의 가능성을 진단하거나 배제하는 데 있어 정확도가 각기 다릅니다.

심근 허혈 예측을 위한 새로운 기술: 기능 평가

말단 관상동맥에 연결되어 심근세포와 접촉하는 미세혈관은 90% 이상을 차지하는 반면, CTA나 관상동맥조영술에서 관찰되는 혈관은 10% 미만을 차지합니다. 그렇게 거대한 혈관상은 매우 뛰어난 조절 능력을 가지고 있습니다. 한쪽이 좁으면 먼쪽 끝이 확장될 수 있습니다. 결과적으로 심근 세포는 허혈되지 않습니다. 이로 인해 평가가 부정확해질 수 있으며, 부정확한 치료는 과도하거나 부족한 치료를 초래할 수 있습니다.

그러므로,임상적으로, 안정형 관상동맥 심장질환 환자에게 개입적 치료와 약물 치료 중 어느 것이 더 나은지 평가할 때 가장 좋은 결과를 얻는 것은 종종 어렵습니다.이는 앞서 언급한 임상적 개인적 경험과는 전혀 다릅니다.

임상적으로 입원한 환자의 경우, 관상동맥조영술과 스텐트 시술이 필요하다고 판단되면 많은 환자가 치료를 통해 뚜렷한 이점을 얻을 수 있으며, 증상이 상당히 개선될 것입니다. 그러나 임상 연구에서 대규모 표본을 대상으로 무작위 대조 연구를 실시하면, 개입적 치료가 약물 치료를 최적화하는 것보다 큰 이점이 없다는 것을 알 수 있습니다. 환자에게 스텐트 1~2개를 삽입하더라도 환자의 상태를 더욱 개선하고 환자의 삶의 질을 향상시킬 수 있지만, 재발성 심근경색이나 사망과 같은 어려운 지표를 개선하는 데에는 뚜렷한 효과가 없습니다.

가장 근본적인 이유는 우리가 환자의 관상동맥 허혈에 대한 적절한 기능적 평가를 내리지 못했다는 것입니다.

관상동맥은 두꺼운 것부터 얇은 것까지 다양합니다. 작은 관상동맥은 100마이크론보다 작기 때문에 관상동맥 조영술에서는 볼 수 없지만, 이 작은 관상동맥이 전체의 대부분을 차지합니다.

그러므로,우리는 관상동맥에 대한 기능적 안내 치료, FAME 시리즈 연구를 수행했습니다.압력 수용체는 압력 가이드 와이어를 통해 관상동맥의 협착 부위에 배치됩니다. 예를 들어, 혈관에 70% 협착이 있는 경우, 병변의 먼쪽 끝에 압력 수용체를 배치하면 미세순환이 조절 기능을 가질 수 있습니다. 미세순환을 최대로 확장함으로써 병변에 의해 발생하는 병변 전후의 혈액의 압력 기울기를 노출시킨다. 압력 기울기가 크면 허혈이 있다는 것을 나타냅니다.

심근 허혈 기능 평가는 생산과 연구를 결합해 결실을 맺고 있습니다.

과거에는 관상동맥 조영술을 바탕으로 caFFR을 측정했습니다. caFFR의 장점은 압력 가이드와이어가 필요 없고 알고리즘을 통해 함수를 계산할 수 있다는 것입니다.물론, CTFFR은 한 걸음 더 나아가 혈관조영술을 실시하기 전에 FFR을 계산할 수 있습니다.

* 논문 제목: 관상동맥 조영술에 적용된 전산 압력-유체 역학의 정확도를 통한 분수 혈류 예비율 도출: FLASH FFR

* 논문 링크:10.1093/cvr/cvz289

caFFR은 우리가 여러 기업과 협력하여 개발한 제품으로 이미 시장에 출시되었으며, 이에 대한 훌륭한 논문도 몇 편 발표했습니다.
* 보고서:https://www.leaderobot.com/news/2059

* 논문 제목: 관상동맥 조영술을 이용한 미세혈관 저항 지수
* 논문 링크:10.3389/fphys.2020.605356

또한 우리는 심근 변형에 기반한 IMR을 주로 평가하는 베이징의 첫 번째 발사 자금의 핵심 프로젝트를 획득했습니다. IMR은 미세순환 저항지수이다.

주티앙강 교수는 초음파 분야의 국내 전문가입니다. 심초음파는 초음파로 측정하는 매우 간단한 수치로, '심근 변형률'이라고 합니다. 심장의 박동은 풍선이 터지고 꺼지는 것과는 다릅니다. 그 대신, 수축 과정 동안 수많은 심근 세포가 매우 복잡하고 기계적으로 조화된 움직임을 수행하는데, 이는 마치 수건을 비틀는 것과 같이 가장 효율적인 혈액 펌핑 움직임입니다. 심근 변형률을 측정하면 심근 허혈의 존재를 반영할 수도 있습니다.

좌심실 내막 자동 추적 소프트웨어는 조지아 대학과 청화 대학의 인공지능 팀과 협력하여 자체 데이터를 기반으로 개발한 예비 결과물입니다. 당시 연구 설계의 결과는 매우 좋았습니다.심근 변형은 심근 허혈을 예측하는 데 비교적 이상적인 결과를 얻었습니다.

허혈과 관련하여 우리는 심장에서 신장으로 초점을 옮겼습니다. 또한 신동맥 협착 문제도 있고, 신장에도 허혈 문제가 있습니다. 우리는 실제로 많은 기회가 있지만, 동시에 많은 과제도 있다는 것을 발견했습니다.저는 개인적으로 이 분야에는 학제간 재능이 필요하다고 생각합니다.현재 의학과 공학은 교차 통합되어 있으며, 우리는 지원과와 인공심장에 대한 공동 연구실을 설립했지만, 우리는 여전히 임상 의사들이 이 분야에서 충분히 참여하지 못하고 있다고 생각합니다. 우리는 전문가들과 더욱 긴밀한 협력을 하기를 바라며, 또한 이 분야의 재능 있는 사람들이 우리 병원에 합류하기를 바랍니다.

리젠핑 교수 소개

리젠핑 교수는 1992년 베이징대학에서 임상의학 학위를 취득하고 박사 학위를 받았습니다. 리젠핑 교수는 1998년 베이징대 제1병원에서 심혈관내과 박사 학위를 받았고, 1999년부터 2003년까지 하버드대에서 박사후 연구원으로 근무했습니다. 2003년 중국으로 돌아온 이후 리젠핑 교수는 주로 관상동맥 심장질환의 중재적 진단 및 치료에 종사해 왔습니다. 그는 중국 심혈관 질환 중재 진단 및 치료 교육 프로그램의 관상동맥 심장 질환 중재 강사이며, 베이징 심혈관 중재 품질 관리 및 개선 센터의 전문가 위원회 위원입니다.

리젠핑 교수는 주로 관상동맥 심장질환에 대한 중재적 치료에 종사하고 있으며, 고혈압, 관상동맥 심장질환 등 죽상경화성 질환에 대한 관련 임상 및 기초 연구를 수행하고 있습니다. H형 고혈압 및 뇌졸중의 일차예방, 비침습적 관상동맥 기능 평가, 대기오염 및 조기 죽상경화증 중 미세먼지의 메커니즘 연구 등 분야에서 우리는 중국 인구의 특성을 바탕으로 연구를 진행하고, 이론과 실천을 혁신하고, 산업 변혁을 달성하여 뛰어난 공헌을 이루었습니다.

과학 연구 분야에서 리젠핑 교수는 JAMA, Cardiovascular Research, ATVB 등 최고의 심혈관 학술지에 많은 학술 논문을 발표했습니다. 그는 2등으로 이 분야에서 4개의 연구상을 수상했습니다. 2011년 중국 의학과학기술상 2등상(혈압을 낮추고 혈장 호모시스테인 수치를 감소시켜 중국에서 뇌졸중을 예방하는 방법), 2012년 화샤 의학과학기술상 1등상(H형 고혈압 환자의 뇌졸중 예방 및 치료에 대한 임상적 연구), 2016년 고등교육기관 우수과학연구성과 과학기술진보상 1등상(중국에서 뇌졸중이 많이 발생하는 원인 연구 및 전환과 정확한 예방), 2016년 국가과학기술진보상 2등상(중국의 뇌졸중 정확한 예방 전략의 임상적 적용) 등이 있습니다. 그는 과학기술부, 국가자연과학재단, 제1차 발사 기금 등 주요 연구 프로젝트를 포함한 다수의 연구 프로젝트를 주관했습니다.