Expert Opinions and Recommendations for the Clinical Use of Quantitative Analysis Software for MRI-Based Brain Volumetry

Abstract

치매를 비롯한 퇴행성 신경 질환의 초기 진단에 자기공명영상을 이용한 뇌 위축 평가와 정량적 용적 분석이 중요하다. 뇌 위축의 시각적 평가는 주관적으로 평가자에 따라 다른 결과를 보여주기 때문에, 객관적인 결과를 제공하면서 임상 적용도 가능한 소프트웨어의 수요와 개발이 늘어나고 있다. 이러한 임상용 소프트웨어의 실제 임상 적용은 영상 검사의 표준화가 선행되어야 하고, 개발된 소프트웨어의 검증이 반드시 필요하다. 따라서 대한신경두경부영상의학회는 뇌용적 분석 임상용 소프트웨어의 임상적 활용에 대한 의견을 제시하기 위해 전문위원회를 구성하고 현재까지 발표된 연구를 정리하였다. 그리고, 정량화 분석을 위한 영상 검사의 표준화 및 소프트웨어의 임상 적용에 대한 전문가 의견을 제시하기 위하여 공동 작업을 수행하였다. 본 종설에서는 뇌 자기공명영상의 정량화 분석의 필요성 및 배경, 정량화 분석을 위한 임상용 소프트웨어의 소개 및 기존의 표준품(reference standard)과의 진단능 비교, 영상 획득의 표준화, 분석 및 평가의 표준화, 소프트웨어의 임상 적용에 대한 전문가 의견, 제한점 및 대처 방법 등 대한신경두경부영상의학회의 전문가 권고안을 소개하는 것이 목적이다.

Brain MRI-Based Artificial Intelligence Software in Patients with Neurodegenerative Diseases: Current Status

“…최근 다양한 임상용 뇌용적 정량 분석 소프트웨어들이 소개되고 있고 뇌 MRI를 이용한 뇌용적 분석 소프트웨어의 임상적 적용에 대한 전문가 의견과 권고안에서 2020년 8월까지 국내 승인된 소프트웨어를 소개한 바 있다( 4 ). 이 소프트웨어들은 뇌의 회색질 및 백질의 부피를 자동 정량 분석하여, 특정 뇌영역의 위축 정도를 평가하고, 내장되어 있는 연령별정상규준 자료(normative data)를 바탕으로 연령별 정상규준 백분위수(normative percentile)와 같은 통계수치를 제공하여 주관적 평가의 한계점을 어느 정도 극복할 수 있게 되었다( 5 6 7 ).…”

“…초기의 수동 혹은 반 자동화 정량 분석 소프트웨어는 사용자 인터페이스가 어렵고, 표준화의 문제, 긴 프로세싱 시간과 같은 문제점으로 실제 임상진료에 사용되기에는 한계가 있었다. 하지만 이후에 이러한 한계점을 극복한 완전 자동화 뇌용적 정량 분석 소프트웨어가 개발되었고, 현재 실제 임상에서 사용되기 시작했다( 3 4 ). 과거 주관적 판단과 수동 혹은 반자동 연구용 정량 분석 소프트웨어의 단점을 극복한 외국에서 개발된 완전 자동화 임상용, 뇌용적 정량 분석 소프트웨어들은 주로 서양인 데이터를 기반으로 만들어져서 한국인 데이터 기반 소프트웨어 개발의 필요성이 대두되었다.…”

“…과거 주관적 판단과 수동 혹은 반자동 연구용 정량 분석 소프트웨어의 단점을 극복한 외국에서 개발된 완전 자동화 임상용, 뇌용적 정량 분석 소프트웨어들은 주로 서양인 데이터를 기반으로 만들어져서 한국인 데이터 기반 소프트웨어 개발의 필요성이 대두되었다. 이에 2017년부터 국내에서도 인공지능을 이용한 정량적 분석 및 분류 임상용소프트웨어가 개발되었으며( 4 ), 2020년 후반기 이후 양적 질적 성장이 급격해지고 있다. 따라서, 최근 2년여간의 소프트웨어 개발과 이용현황을 영상의학과 전문의들이 공유할 필요가 있다.…”

“…현재 우리나라에서 개발되고 인증된 임상용 소프트웨어들을 살펴보면 다음과 같다. 2017년 4월에 마이다스 아이티의 Inbrain ® 소프트웨어가 국내 최초 개발 및 인증을 받았으며, 삼성서울병원 데이터를 바탕으로 개발되었고 FreeSurfer 플랫폼 기반으로 뇌백질 분획화와 skull stripping 과정에 딥러닝이 적용된 소프트웨어로 뇌체적과 뇌피질두께, 뇌백질병변 부피를 제공한다( 4 ). Inbrain ® 은 과거 전문가 권고안( 4 )에서 자세히 다루어져 본 종설에서는 이후 승인되고, 검증된 소프트웨어들을 중심으로 소개한다.…”

“…셋째, 젊은 연령이나 90세 이상의 연령대의 정상 MRI 데이터가 부족하여 해당 연령대의 정상 표준치 확립이 어렵다. 정상 표준치 확립을 위한 전문가의 공동의 노력이 필요하다( 4 ). 마지막으로, 퇴행성신경질환 진단에서 MRI의 역할이 특정 질환의 진단에 필요한 여러 생체표지자 중 단 하나의 표지자에 해당한다는 점도 MRI 기반 인공지능 소프트웨어 기반 진단 및 평가에서 반드시 고려해야 할 점이다.…”