아래 게시물에 언급된 정보, 용례, 응용 사례 등은 전적으로 Audere 객원 저자들의 의견입니다.
매년 전 세계 인구 약 1,200만 명이 HIV, 코로나19, 말라리아와 같은 예방 가능하고 치료 가능한 질병에 감염되며, 그중 상당수가 이미 취약하고 자원이 부족한 공동체에 타격을 입히고 있습니다1. 감염성 질환과 비감염성 질환은 모두 교육, 소득, 기대 수명 및 여타 건강 지표에 부정적인 영향을 미쳐 인간의 발달을 저해합니다2. 적시에 정확하고 경제적인 비용으로 진단과 치료를 접할 수 없다는 사실은 높은 치사율을 초래하는 중대한 요인입니다.
신속진단키트(Rapid Diagnostic Tests, RDT)는 비용이 저렴하고 사용하기 비교적 간편해서 매년 전 세계에서 약 10억 개가 사용되고 있으며, 사용량이 점점 늘고 있습니다. 하지만 RDT 사용에는 몇 가지 문제점이 있습니다.
HealthPulse AI는 비영리 디지털 의료 단체인 Audere에서 개발한 것으로, MediaPipe를 활용해 세계에서 가장 널리 사용되는 RDT의 신뢰도를 높이기 위한 디지털 기본 구성 요소를 제공함으로써 이러한 문제를 해결합니다.
HealthPulse AI는 모든 디지털 솔루션을 신속진단키트(RDT) 판독기로 변환할 수 있는 일련의 기본 구성 요소입니다. 이러한 기본 구성 요소는 RDT의 정확도를 향상하고, 검사를 잘못 운영하는 사례를 줄이며, 말라리아, 코로나바이러스, HIV 등의 질환을 분산된 치료 환경에서 검사할 수 있도록 가용성을 확대하여 중대한 글로벌 의료 문제를 해결합니다. 저가형 스마트폰 하나만 있으면 HealthPulse AI로 RDT 결과의 정확도를 개선하는 동시에 보안감시, 프로그램 보고, 검사 유효성 목적으로 데이터를 자동으로 디지털화합니다. 이는 AI 기반의 디지털 캡처 및 결과 해석을 제공하며, 의료 제공자나 자가 검사를 위해 양질의 접근성 좋은 디지털 사용 지침을 제시하고, 표준에 기반하여 실시간으로 검사 결과를 보고합니다.
이러한 기능은 지역 실행 기관, 글로벌 NGO, 정부 기관, 민간 약국 등에 웹서비스를 통해 제공되며 챗봇, 앱 또는 서버 구현과 함께 사용할 수 있습니다. 모든 모바일 애플리케이션에서 오프라인으로 사용하기 위한 모바일 SDK를 이용할 수 있고, 네이티브 Android 또는 iOS 앱을 직접 통해 사용할 수도 있습니다.
이들 구성 요소를 통해 품질이 보증되는 가상 치료 모델을 제공하는 등 사용 사례를 혁신할 수 있고, 나아가 오명을 쓸 위험 없이 가정에서 편리하게 HIV를 검사할 수 있으며 교육, 예방 및 치료 선택지와도 연계할 수 있습니다.
HealthPulse AI를 이용하면 민간 부문(예: 약국), 공공 부문(예: 의원), 지역 공동체 프로그램(예: 지역 공동체 의료계 종사자), 자가 검사 사용 사례 등 전반에 걸쳐 적시에 양질의 치료를 접할 수 있도록 서비스를 대폭 확대할 수 있습니다. HealthPulse AI는 저가 스마트폰으로 촬영한 RDT 이미지 하나만 가지고도 임상의에게 중요한 의사결정 지원과 품질 관리 기능을 제공하여 가상 치료 모델을 지원할 수 있습니다. 특히 줄이 희미해 사람의 육안으로는 감지하기 어려운 경우 큰 도움이 됩니다. 민간 부문에서는 인센티브 프로그램을 자동화 및 확장할 수 있으므로 감사자가 검사 이상에 기반한 자동 알림만 검토하면 됩니다(현재는 수신되는 모든 이미지와 트랜잭션을 사람이 직접 검토해야 함). 지역 공동체 치료 프로그램의 경우, HealthPulse AI를 의료계 종사자 학습을 위한 교육 도구로 사용해 검사 키트의 사용법과 올바른 해석 방법을 가르칠 수 있습니다. 공공 부문에서는 실시간 질병 추적은 물론 치료가 제공되는 모든 창구에 걸쳐 결과를 확인하여 감시 체계를 강화해, 대응 속도를 높이고 팬데믹 대비 태세를 강화하는 데 도움이 됩니다3.
HealthPulse AI는 말라리아, HIV, 코로나바이러스용 주요 RDT에 AI 알고리즘 라이브러리를 제공합니다. 각각의 알고리즘은 머신러닝(ML) 알고리즘을 사용해 훈련한 컴퓨터 비전(CV) 모델 컬렉션입니다. 주어진 RDT 이미지를 가지고 이 알고리즘이 할 수 있는 일은 다음과 같습니다.
RDT 이미지를 포착할 때는 포착한 이미지를 사람과 AI가 해석할 수 있는 상태여야 위에서 설명한 사용 사례를 지원할 수 있습니다. 화질 문제는 흔히 있는 일로, 특히 저가 스마트폰으로 조도가 낮은 환경에서 촬영했거나 사용자가 촬영할 때 손이 떨렸다는 등의 단순한 이유로도 많이 발생합니다. 그래서 HealthPulse AI는 화질 보장(Image Quality Insurance, IQA)을 제공해 화질이 불량한 상황을 식별합니다. IQA는 감지한 우려 사항을 반환하여 이를 사용자에게 사진을 다시 촬영해 달라고 실시간으로 요청하는 데 사용할 수 있습니다. IQA가 없다면, 예를 들어 원격 의료 사용 사례의 경우 이미지를 해석할 수 없고, RDT 판독 기간이 만료되어 고객이 검사를 다시 해야 하게 됩니다. 적시에 화질 우려 사항을 플래그하면 추가 비용이 발생하거나 치료가 지연되는 사태를 방지할 수 있습니다. 아래의 그림 1에 IQA가 플래그하는 불량 이미지의 예를 몇 가지 들어 보았습니다.
질병 부담이 과중한 아프리카, 동남아시아, 중남미에서 보편적으로 사용하는 저가 스마트폰에 탑재된 5MP 카메라로 촬영한 이미지만 있으면, HealthPulse AI를 사용하면 특정 검사(브랜드, 질병), 각각의 검사 줄을 식별하여 검사 해석을 제공할 수 있습니다. 현재 우리가 보유한 AI 알고리즘 라이브러리는 W.H.O.의 사전 심사를 거쳐 말라리아, HIV 및 코로나19용으로 가장 일반적으로 사용되는 RDT 중 대다수를 지원합니다. 우리 AI는 조건에 구애받지 않으며 손쉽게 확대하여 광범위한 감염성 및 비감염성 질환(당뇨, 인플루엔자, 결핵, 임신, STI 등)을 다루는 각종 RDT를 지원할 수 있습니다.
HealthPulse AI는 이미지에서 RDT의 유형을 감지할 수 있고(모델 훈련을 거친 지원되는 RDT인 경우), 줄의 유무를 감지하여 특정 검사에 대한 분류를 반환합니다(예: 양성, 음성, 무효, 해석 불가). 그림 2를 참조하세요.
기반 시설이 불안정하고 분산된 치료 환경에 HealthPulse AI를 배포하려면 여러 가지 문제점이 뒤따릅니다. 첫 번째는 안정적인 인터넷 연결이 제공되지 않아 CV 또는 ML 알고리즘을 로컬로 실행해야 할 때가 많다는 것입니다. 두 번째는, 이러한 환경에서 이용할 수 있는 전화기는 매우 오래된 기종인 경우가 많아 최신 하드웨어가 없고(RAM 용량 < 1GB 및 그와 동급의 CPU 사양 등) 플랫폼이 다양하고 모바일 플랫폼 버전도 각기 다릅니다(iOS, Android, Huawei 등 매우 오래된 버전 - OS 업데이트를 더 이상 받지 않을 수도 있음). 이 때문에 플랫폼을 가리지 않는, 매우 효율적인 추론 엔진이 필요합니다. MediaPipe는 이미지 중심의 머신러닝 프로세스에 멀티플랫폼 지원을 즉시 제공하므로 이러한 요구 사항에 효율적으로 부합합니다.
원가 회수를 추구하는 방식으로 운영하는 비영리 단체이기 때문에, 솔루션이 다음과 같은 특징을 갖추는 것이 중요했습니다.
HealthPulse AI는 글루 코드를 많이 작성할 필요 없이 MediaPipe에서 빌드한 라이브러리를 그대로 사용해 Android, iOS 및 클라우드 기기를 지원할 수 있습니다.
MediaPipe에는 그래프 정의가 있어 즉석에서 추론 파이프라인을 빌드하고 반복 개선할 수 있습니다. 사용자가 사진을 제출하면 파이프라인이 RDT 유형을 판별한 다음, 우리 쪽 분류기에 RDT 이미지에서 감지한 결과 창을 자른 파일을 전달하여 검사 결과를 분류하려 시도합니다.
사람이든 AI든 해석을 잘 하려면 화질이 좋은 이미지를 확보하는 것이 중요합니다. 하지만 파이프라인에 들어오는 입력 이미지는 매우 다양하고, 이는 우리의 통제 범위를 벗어난 일입니다. 다양성은 여러 가지 요인에 기인하는데, 예를 들어 다양한 스마트폰 카메라 기능/메가픽셀/물리적 결함, 조도가 서로 다르거나 이상적이지 않은 등 분산된 검사 환경, 무작위로 설정된 RDT 카세트 방향, 흐리거나 초점이 맞지 않는 이미지, 일부만 전송된 RDT 이미지 등이 있으며(이에 국한되지 않음) 이외에도 AI의 해석을 어렵게 하는 조건들이 많습니다. 따라서 우리 솔루션에서는 화질 보장을 중시합니다. 각 이미지는 수많은 계산기를 거쳐, 감지기나 분류기가 정확하게 주어진 작업을 해는 데 방해가 될 수 있는 화질 우려 사항을 강조 표시합니다. 파이프라인이 이러한 우려 사항을 호스트 애플리케이션으로 올려 보내어 필요한 경우 최종 사용자에게 실시간으로 사진을 다시 촬영하도록 요청합니다. RDT 결과는 유효 기간(예: 처리 후 결과를 정확하게 판독할 수 있는 기간이 얼마인지 RDT 제조업체에서 지정한 기간)이 있으므로, 적시에 치료하고 비용을 절약하려면 IQA가 매우 중요합니다. 그림 3에 이러한 파이프라인을 간략한 플로우 차트로 표시했습니다.
HealthPulse AI는 예방 가능한 감염성, 비감염성 질환으로 지나치게 큰 피해를 입는 취약한 공동체에서 검사 프로그램과 데이터의 품질과 강도를 높이고자 고안되었습니다.
MediaPipe가 이 사명에 중대한 역할을 합니다. 즉 Audere에서 신형 신속검사키트를 빠른 속도로 반복 개선하고 지원할 수 있도록 해주는 플랫폼을 제공하는 것입니다. 이는 신형 신속검사키트는 시장에 정기적으로 출시되고, 지역 공동체나 가정에서의 검사 가용성이 자주 변동될 수 있기 때문에 매우 중요합니다. 또한, 유연성이 뛰어나 파이프라인 유지관리에 드는 오버헤드 비용이 적은데, 이는 비용 효율적인 운영을 위해 필수적인 특징입니다. 이는 곧 세계 각지의 정부 기관이나 단체에서 의료 서비스가 가장 절실한 이들에게 서비스를 제공하는 데 드는 사용 비용이 절감되는 것으로 이어집니다.
HealthPulse AI 서비스를 이용하면 각종 단체나 정부 기관이 최소한의 오버헤드 비용만으로 진단 업계 최신 혁신 요소의 장점을 누릴 수 있습니다. 이것은 1차 의료 여정에서 매우 중요한 구성 요소로, 자원이 부족한 지역 공동체에 속한 인구 집단이 적시에, 비용 효율적으로, 효과적인 치료를 받도록 보장합니다.
Audere는 전 세계의 소외된 공동체에서 의료 형평성을 높일 수 있도록 혁신적이고 확장 가능하며 상호 연결된 도구를 제공하여 의료 서비스 제공과 관련된 중요한 문제를 해결하고자 AI 기반 솔루션을 개발하는 디지털 의료 비영리단체입니다. 우리는 말라리아, 코로나19, HIV와 같은 질병의 탐지, 예방 및 치료 과정을 혁신하는 발전된 형태의, 접근성이 뛰어난 소프트웨어를 제작하여 글로벌 의료 서비스와 하이테크 분야가 교차하는 독특한 환경에서 활동하고 있습니다. 열정이 넘치는 혁신가이자 다양한 배경을 지닌 이들로 구성된 팀을 꾸려 사람 중심의 디자인, 스마트폰 기술, 인공지능(AI), 개방형 표준, 클라우드 기반 서비스의 가장 좋은 점을 모아 전 세계 혁신가들이 저소득층 인구를 위해 참신한 방식으로 의료 서비스를 제공하도록 지원합니다. Audere는 주로 아프리카에서 활동하며 나이지리아, 케냐, 코트디부아르, 베냉, 우간다, 잠비아, 남아프리카, 에티오피아 등지에서 프로젝트를 진행 중입니다.
1 WHO 말라리아 자료표 2 개발도상국의 감염성 및 비감염성 질환으로 인한 부담 3 LMIC에서 AI를 사용해 신속진단키트(RDT)를 신뢰할 수 있는 진단 도구로 변환
