AI, NICU 아기 영상 데이터만으로 심각한 신경학적 변화 감지 가능

마운트 시나이 병원의 임상의, 과학자, 엔지니어 팀은 신생아 중환자실(NICU)에 있는 유아의 비디오 피드에 대해 딥 러닝 포즈 인식 알고리즘을 훈련하여 유아의 움직임을 정확하게 추적하고 주요 신경학적 지표를 식별했습니다.

11월 11일 Lancet의 eClinicalMedicine 에 게재된 이 새로운 인공지능(AI) 기반 툴의 연구 결과는 NICU에서 지속적인 신경학적 모니터링을 위한 최소 침습적이고 확장 가능한 방법으로 이어질 수 있으며, 이전에는 불가능했던 영아 건강에 대한 중요한 실시간 통찰력을 제공할 수 있습니다.

매년 미국 전역에서 30만 명 이상의 신생아가 NICU에 입원합니다. 영아의 각성도는 신경학적 검사에서 가장 민감한 부분으로 간주되며, 중추 신경계 전체의 무결성을 반영합니다. NICU의 신경학적 악화는 예상치 못하게 발생할 수 있으며 파괴적인 결과를 초래합니다. 그러나 NICU에 있는 아기의 심장과 폐 기능을 지속적으로 모니터링하는 심폐 원격 측정과 달리, 신경 원격 측정은 수십 년 동안 뇌파(EEG)와 특수 신경 NICU에서 연구했음에도 불구하고 대부분 NICU에서 애매한 상태로 남아 있습니다. 신경학적 상태는 부정확하고 아급성 변화를 놓칠 수 있는 신체 검사를 사용하여 간헐적으로 평가됩니다.

Mount Sinai 팀은 유아의 움직임을 추적하는 컴퓨터 비전 방법이 NICU의 신경학적 변화를 예측할 수 있다고 가정했습니다. "포즈 AI"는 비디오 데이터에서 해부학적 랜드마크를 추적하는 머신 러닝 방법으로, 운동과 로봇 공학에 혁명을 일으켰습니다.

Mount Sinai 팀은 Mount Sinai 병원의 NICU에서 지속적인 비디오 EEG 모니터링을 받는 115명의 유아로 구성된 다양한 그룹의 16,938,000초 이상의 비디오 영상에 대해 AI 알고리즘을 훈련했습니다. 그들은 Pose AI가 비디오 데이터에서 유아 랜드마크를 정확하게 추적할 수 있음을 보여주었습니다. 그런 다음 그들은 비디오 데이터의 해부학적 랜드마크를 사용하여 진정과 뇌 기능 장애라는 두 가지 중요한 상태를 높은 정확도로 예측했습니다.

"많은 신생아 중환자실에 비디오 카메라가 있지만, 지금까지 환자를 모니터링하는 데 딥 러닝을 적용하지 않았습니다."라고 Mount Sinai 소아과에서 신생아 의학 강사이자 논문의 수석 저자인 펠릭스 리히터 박사(MD, PhD)가 말했습니다. "저희 연구에 따르면 NICU에서 영아를 지속적으로 모니터링하는 카메라에 AI 알고리즘을 적용하는 것이 신경학적 변화를 조기에 감지하는 효과적인 방법이며, 더 빠른 개입과 더 나은 결과를 가져올 수 있습니다."

연구팀은 Pose AI가 다양한 조명 조건(낮 대 밤 대 광선 요법을 받는 아기)과 다양한 각도에서 얼마나 잘 작동하는지에 놀랐습니다. 또한 Pose AI 움직임 지수가 임신 주수와 산후 주수와 모두 관련이 있다는 사실에도 놀랐습니다.

"이 접근 방식은 NICU에서 중요한 의사 및 간호사 평가를 대체하지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 오히려 주어진 임상적 맥락에서 조치할 수 있는 지속적인 판독을 제공하여 이러한 평가를 증강합니다."라고 Richter 박사는 설명했습니다. "우리는 카메라가 NICU의 영아를 지속적으로 모니터링하고 AI가 심박수나 호흡 모니터링과 유사한 신경 원격 측정 스트립을 제공하며 진정 수준이나 뇌 기능 장애의 변화에 ​​대한 경고를 제공하는 미래 시스템을 구상합니다. 임상의는 필요할 때 비디오와 AI가 생성한 통찰력을 검토하여 병상 치료를 위한 직관적이고 쉽게 해석할 수 있는 도구를 제공할 수 있습니다."

연구팀은 AI 모델이 단일 기관에서 수집한 데이터로 훈련되었다는 것을 포함하여 연구의 한계를 지적했습니다. 즉, 이 알고리즘과 신경학적 예측은 다른 기관과 비디오 카메라의 비디오 데이터에서 평가해야 합니다. 연구팀은 추가 NICU에서 이 기술을 테스트하고 치료에 미치는 영향을 평가할 임상 시험을 개발할 계획입니다. 또한 다른 신경학적 상태에 대한 적용을 모색하고 성인 인구로 사용을 확대하고 있습니다.

"마운트 시나이에서 우리는 새로운 인공지능 가능성을 조사하고 활용하여 환자 치료를 발전시키는 데 전념하고 있습니다." 데이터 중심 및 디지털 의학 시스템 책임자, 마운트 시나이 임상 정보 센터 소장, 찰스 브론프만 맞춤 의학 연구소 소장이자 연구 공동 저자인 기리시 N. 나드카르니 MD, MPH가 말했습니다. "AI 도구는 이미 마운트 시나이 건강 시스템 전반에서 임상 치료를 발전시키고 있습니다. 입원 기간 단축, 재입원 감소, 암 진단 및 치료 타겟팅 지원, 웨어러블에서 생성된 생리적 데이터를 기반으로 환자에게 실시간 치료 제공 등이 있습니다. 이제 이 비침습적이고 안전하며 효과적인 AI 도구를 NICU에 도입하여 가장 작고 취약한 환자의 결과를 개선하게 되어 기쁩니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241111212131.htm