"등 뼈 사진 한 장으로 골다공증 잡는다?" AI가 찾아낸 우리 몸속 뼈의 비밀!
혹시 우리 할머니, 할아버지가 갑자기 허리가 아프다고 하시거나 키가 줄어든 것 같아 걱정해 본 적이 있는가?
범인은 바로 뼈가 구멍 뚫린 것처럼 약해지는 골다공증일 확률이 높다. 하지만 병원에 가서 검사받으려면 커다란 기계에 누워 복잡한 검사를 해야 하고, 시골에 사는 분들은 그런 기계가 있는 큰 병원까지 가기가 너무 힘들다.
그런데 최근, 태국의 연구진이 아주 놀라운 마법 같은 기술을 개발했다는 소식이다. 바로 우리가 흔히 찍는 허리 엑스레이(X-ray) 사진 한 장만 있으면 인공지능(AI)이 뼈의 단단함 정도를 척척 알아맞히는 기술이다!
엑스레이 속에 숨겨진 뼈의 건강 점수를 찾아라!
연구진은 골다공증을 미리 찾아내어 뼈가 부러지는 사고를 막기 위해 이 연구를 시작했다. 보통 뼈의 단단한 정도인 골밀도를 측정하려면 DXA라는 아주 비싸고 특별한 기계가 필요하다. 하지만 동네 병원이나 보건소에는 이 기계가 없는 경우가 많다. 반면, 엑스레이 촬영기는 어디에나 있다.
연구팀은 "어디서나 찍는 엑스레이 사진으로 골밀도를 정확히 예측할 수 있다면 얼마나 좋을까?"라는 생각에서 출발했다. 2,875명의 여성 환자 데이터를 모아 AI를 훈련시켰고, AI는 사진 속에서 뼈의 아주 미세한 패턴과 무늬를 분석해 뼈가 건강한지, 아니면 위험한 상태인지 스스로 판단하는 법을 배웠다.
똑똑한 AI '요로'와 친구들이 뼈를 분석하는 3단계 과정
이 마법 같은 시스템은 크게 세 단계로 작동한다.
첫 번째, AI 모델 중 하나인 YOLO(요로)가 엑스레이 사진에서 분석해야 할 허리 뼈 4개(L1부터 L4까지)를 정확하게 찾아내어 테두리를 그린다. 마치 숨은그림찾기에서 목표물을 찾는 것과 같다.
두 번째, 분류 모델이 이 뼈가 정상인지, 조금 약해진 상태(골감소증)인지, 아니면 아주 위험한 상태(골다공증)인지 1차로 구분한다.
세 번째, 마지막으로 회귀 모델이라는 수학 박사 AI가 환자의 나이, 몸무게, 키 정보와 함께 뼈의 질감 정보를 모두 합쳐서 실제 골밀도 수치를 계산해 낸다.
이 과정에서 AI는 단순히 뼈의 밝기만 보는 것이 아니라, 우리 눈에는 보이지 않는 아주 복잡한 뼈의 미세 구조(라디오믹스 특징)까지 분석한다. 사람의 눈으로는 절대 할 수 없는 일이다!
놀라운 결과: AI의 예측 실력은 얼마나 정확할까?
연구 결과는 정말 깜짝 놀랄 수준이었다. AI가 예측한 값과 진짜 비싼 기계로 측정한 값을 비교해 보니, 오차가 단 6%밖에 나지 않았다.
다시 말해 AI의 정답률이 94%에 가깝다는 뜻이다! 특히 뼈가 정상인지 골다공증인지 분류하는 정확도는 92.4%에 달했다.
아래 표는 이번 연구에서 사용된 AI 모델이 뼈 위치별로 얼마나 정확하게 골밀도를 맞혔는지 보여준다.
| 뼈 위치 | 상관계수 (1에 가까울수록 정확) | 오차율 (MAPE, %) |
|---|---|---|
| 허리뼈 1번 (L1) | 0.96 | 6.01% |
| 허리뼈 2번 (L2) | 0.95 | 5.36% |
| 허리뼈 3번 (L3) | 0.93 | 6.32% |
| 허리뼈 4번 (L4) | 0.93 | 6.91% |
| 전체 평균 (L1-L4) | 0.94 | 6.15% |
표에서 볼 수 있듯이, 모든 뼈 부위에서 AI는 90% 이상의 놀라운 상관관계를 보여주며 정답에 가까운 수치를 내놓았다. 이 정도면 웬만한 전문가보다 낫다고 할 수 있지 않을까?
이제는 동네 병원에서도 뼈 건강을 챙길 수 있는 시대!
이 연구가 중요한 이유는 이제 비싼 기계가 없는 곳에서도 누구나 엑스레이 한 장으로 골다공증 위험을 미리 알 수 있게 되었기 때문이다. 특히 검사 장비가 부족한 시골이나 가난한 나라의 사람들에게는 생명의 은인 같은 기술이 될 수 있다.
물론 아직은 여성 데이터 위주로 연구가 진행되었고, 뼈가 이미 심하게 부러진 경우에는 분석이 어렵다는 숙제가 남아 있다.
하지만 연구팀은 앞으로 남성 데이터도 추가하고, 자동으로 뼈가 부러진 곳까지 찾아내는 기능을 더해 완벽한 'AI 의사 선생님'을 만들 계획이라고 한다.
이제 건강검진 때 찍은 사진 한 장이 우리 가족의 뼈 건강을 지키는 든든한 방패가 될 날이 머지않았다. 과학 기술과 인공지능이 만들어가는 따뜻한 미래, 정말 기대되지 않는가?
출처: Twinprai, P., Twinprai, N., Khongjun, A., Theerakulpisut, D., Sribenjalak, D., Phruetthiphat, O., Suthisopapan, P., & Pongchaiyakul, C. (2026). Highly Accurate and Fully Automated Bone Mineral Density Prediction from Spine Radiographs Using Artificial Intelligence. AI, 7(1), 79-105. https://doi.org/10.3390/ai7020079