'정강이뼈 뒤로 얼마나 기울었나' AI가 자동으로 측정

서울대병원, 무릎 수술 예후 핵심 지표 계산 모델 개발

무릎 관절의 안정성 등에 관여하는 정강이뼈(경골)가 뒤쪽으로 얼마나 기울었는지를 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 인공지능(AI) 모델이 국내 연구진의 주도로 개발됐다.

서울대병원 정형외과 노두현 교수 연구팀은 2009년부터 2019년까지 촬영된 무릎 관절 측면 엑스레이 영상 1만여건을 바탕으로 '경골 후방 경사각'을 측정할 수 있는 딥러닝 모델을 개발했다고 26일 밝혔다.

경골 후방 경사각은 종아리 안쪽에 있는 경골을 옆에서 볼 때 관절이 얼마나 뒤로 기울어져 있는지를 나타내는 각도다. 무릎 관절의 안정성과 무릎 수술 후 인공관절 수명에 결정적 영향을 미친다. 이 각도가 크면 클수록 평소에 십자인대를 다칠 위험이 크고, 무릎 인공관절 수술 예후도 나빠질 수 있다.

그러나 경골 후방 경사각을 측정하는 표준화된 방법이 없어 같은 환자라도 측정하는 사람이나 무릎 엑스레이 촬영 각도 등에 따라 결과가 달라질 수 있고, 이 때문에 실제 현장에서 수술 예후를 가늠하는 지표로 활용되는 데에는 한계가 있었다.

이에 연구팀은 무릎 엑스레이 영상에서 무릎뼈의 해부학적 기준점 6곳을 자동으로 인식하고, 기준점을 이용해 경골의 기울기를 계산하는 AI 모델을 개발했다.

이 모델은 엑스레이 영상이 무릎 부위만 보일 때도 경골 후방 경사각을 측정할 수 있는 장점이 있다.

애초 경골 후방 경사각을 측정하려면 허벅지부터 발목까지 다리뼈 전체가 보이는 엑스레이 영상을 활용하는 게 효과적인데, 이 모델을 활용하면 전체가 아닌 무릎 부위만으로도 기울기를 확인할 수 있다는 의미다.

AI 모델의 측정 시간은 평균 2.5초로, 전문의가 직접 측정하는 데 걸리는 평균 26.1초보다 빨랐다.

AI 모델의 측정값은 전문의가 내놓은 결과와 91% 일치했다.

연구팀은 AI 모델이 경골 후방 경사각 측정의 표준으로 자리 잡을 수 있도록 후속 연구를 진행할 계획이다.

연구 결과는 국제학술지 '스포츠의학 정형외과 저널'(Orthopaedic Journal of Sports Medicine)에 게재됐다.

딥러닝 모델의 경골 후방 경사각 측정 메커니즘.  AI 모델은 무릎뼈의 6개의 해부학적 기준점(빨간 점)을 자동 인식한 후, 경골의 관절선과 중심축(파란 선)을 결정해 경골 후방 기울기를 계산한다. 2025.08.26. [서울대병원 제공. 연합뉴스 사진]

[기사발신지=연합뉴스]