심장 스캔용 인공지능(AI)이 경험이 적은 임상의의 의사 결정에 도움이 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

스트레스 심초음파에서 임상 의사 결정을 돕기 위해 AI를 사용한 최초의 무작위 임상시험 결과, 심장 질환이 의심되는 모든 환자에서 유의미한 차이는 없었지만 경험이 적은 임상의와 임상적으로 복잡한 환자에서 의사 결정을 개선한 것.

한국지질·동맥경화학회가 콘래드서울호텔에서 개최한 국제학술대회 ICoLA 2025에서 영국 옥스퍼드대 심혈관의학과 폴 리슨(Paul Leeson) 교수가 AI 기반 심장 영상 진단 연구 결과를 온라인 방식으로 12일 발표했다.

스트레스 심초음파는 약물 또는 운동으로 심박수를 증가시킨 뒤 심장 벽운동 이상을 관찰해 허혈성 심질환을 진단하는 대표적 기능적 영상 검사다. 유럽심장학회(ESC) 가이드라인에서도 중등도·고위험 흉통 환자에서 1차 선택 검사로 권고되고 있다.

옥스퍼드 연구팀은 지난 10여 년간 영국 전역 30여 개 병원과 함께 전향적 코호트를 운영, 약 2만 명의 데이터를 축적해 스트레스 심초음파가 실제 임상 현장에서 높은 진단 정확도를 보인다는 사실을 입증해 왔다.

스트레스 심초음파(SE)는 관상동맥질환에서 가장 일반적으로 사용되는 진단 영상 검사 중 하나로 그 정확도는 스캔과 이미지 품질을 평가하는 임상의의 전문성에 따라 60%에서 94%까지 크게 달라진다.

폴 리슨 교수 등 연구진은 이미지 특징과 AI를 결합해 스트레스 초음파 이미지를 자동으로 해석할 수 있는 소프트웨어를 개발, 실제 효과를 살피는 PROTEUS 임상으르 실시했다.

2021년 11월부터 2023년 6월까지 영국 전역의 20개 병원에서 관상동맥질환을 조사하기 위해 총 2,341명의 환자(평균 연령 64세, 여성 45%, 기존 심장 질환이 있는 20%)를 표준 임상 의사 결정(대조군) 또는 인공지능 증강 의사 결정과 1:1 비율로 무작위로 배정해 임상의가 이미지 해석 시 사용할 AI 이미지 분석툴(EchoGo Pro)를 받게 했다.

시험 결과 전체 환자군에서는 1차 종말점(불필요한 관상동맥조영술 감소)이 통계적으로 유의하지 않았으나, 경험이 적은 판독자가 있는 저용량(low-volume) 센터에서는 AI 활용 시 의미 있는 개선 효과가 확인됐다.

또한 리더 교차시험에서 AI 제공군은 판독 정확도가 향상되고, 전문가·비전문가 간 편차가 줄었으며, 판독자들의 진단 자신감(confidence)이 높아졌다.

리슨 교수는 "스트레스 심초음파 자체의 성능이 이미 상당히 높다는 점을 감안할 때, AI는 특히 비숙련 판독자 보완·판독 일관성 향상 측면에서 의미가 있었다"며 "다만 임상 적용을 위해서는 단순 정확도를 넘어 의사결정·환자 예후·비용 효과성까지 다차원적인 근거가 필요하다"고 강조했다.

그는 또 "관상동맥질환 진단 패러다임이 조영술 우선에서 약물치료 우선으로 변화하는 가운데, AI 도입 효과도 이러한 임상 환경 변화를 반영해 평가해야 한다"며, "PROTEUS는 심장 영상 분야 최초의 AI 다기관 RCT로서 향후 인공지능 도구의 임상 도입에 중요한 선례가 될 것"이라고 덧붙였다.

리슨 교수는 발표에서 한 74세 여성 환자의 사례를 소개했다. 환자는 초기 스트레스 심초음파에서 애매한 판독으로 추가 핵의학 검사를 거쳤으나, 증상이 지속돼 수개월 뒤에야 관상동맥조영술에서 협착이 확인됐다. 흥미롭게도 당시 병행된 AI 판독은 이미 관상동맥질환 가능성을 시사했다.

리슨 교수는 "스트레스 심초음파는 본래 진단 정확도가 높은 검사이기 때문에 전체 환자군에서 AI의 효과가 뚜렷하지는 않았지만, 비숙련 판독자 보완과 센터 간 진단 편차 감소라는 중요한 의의를 확인했다"며 "이는 실제 임상 현장에서 AI가 불균등한 의료 자원을 보완하는 도구로 활용될 수 있음을 시사한다"고 말했다.