장준혁 한양대 교수 "향후 스마트와치·IoT 통해 간편 혈압측정 기술 개발"

AI(인공지능) 기반 혈압측정기술이 개발돼 가정과 병원에서 새로운 바이오 진단에 널리 활용될 것으로 기대된다.

장준혁 한양대 융합전자공학부 교수 연구팀은 'AI 딥러닝' 기술을 이용해 의사 등 전문가가 측정하는 수준의 정확성을 갖는 혈압측정기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

AI 딥러닝 기술은 사람의 뇌신경에서 학습하는 메커니즘처럼 컴퓨터를 학습시켜 대용량의 데이터나 복잡한 자료들 속에서 핵심 내용과 기능을 분류하거나 군집화할 수 있는 기계학습방법이다.

혈압은 환자의 건강상태를 보여주는 가장 중요한 생체신호로 지난 2012년 세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계 사망자 가운데 31%가 심혈관질환 사망자다. 현재  맥박음이 아닌 파동으로 측정을 하는 '오실로메트릭' 혈압측정방법이 널리 사용되고 있지만 이는 경험적인 방법이라는 한계가 있어 수학적 방법이나 신경망 구조를 본 뜬 뉴럴 네트워크 방법 등 여러 방법들이 대안으로 시도되고 있다.

딥러닝 학습개념도. 혈압 데이터를 이용해 신경망을 점점 더 깊게 쌓아올리는 사전훈련단계의 모습을 보여주고 있다.<사진=연구팀 제공>
딥러닝 학습개념도. 혈압 데이터를 이용해 신경망을 점점 더 깊게 쌓아올리는 사전훈련단계의 모습을 보여주고 있다.<사진=연구팀 제공>
연구팀은 '알파고'가 사용한 것으로 알려진 강화학습과 유사한 데이터 강화기법인 '부트스트랩 알고리즘'을 고안했다. 부트스트랩 알고리즘은 사람으로부터 측정되는 생체측정 데이터를 증폭하는 일종의 강화학습을 통해 혈압을 추정한다.

연구팀에 따르면 압박대를 감아 나타난 생체신호데이터의 특징을 개발한 알고리즘으로 구축된 인공신경망에서 인식해 혈압값을 도출, 기존 방법의 90%대 성능에 대비 95%대의 측정도 향상을 보였다. 향후 스마트와치와 IoT(사물인터넷) 등에서 간편하게 혈압을 측정할 수 있는 기술을 개발할 예정이다.

장준혁 교수는 "이번 연구는 전문가가 청각으로 측정하는 혈압과 유사한 정밀도를 갖는 혈압측정 기술을 개발한 것이다"며 "데이터 증폭기술과 딥러닝 기술의 결합으로 청각기준혈압과 유사하게 추정할 수 있다는 것을 규명한 것으로 최적의 데이터를 찾는 장점을 가지고 있어 강인한 성능을 보장할 수 있다"고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 'IEEE(국제전기전자기술자협회) 산업정보 트랜잭션'에 지난 달 15일자로 게재됐다.

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