의사보다 4일 먼저 깨어남 감지: 모공 수준 얼굴 미세 움직임 포착하는 AI 'SeeMe'

심각한 사고 후 병원 침대에서 눈을 떴지만, 의료진이 손을 쥐어보라고 해도 손가락 하나 까딱할 수 없는 상황을 상상해 보십시오.

내게는 외부 소리가 분명히 들리는데도 의료진은 깊은 혼수상태로 판단하는 이 현상을 의학계에서는 은닉 의식이라고 부릅니다.

뇌 영상 장비로 뇌 신호를 읽어내는 방법도 있지만, 장비가 비싸고 무거워 환자 곁에서 매일 모니터링하기에는 한계가 뚜렷했습니다.

스토니브룩 대학교의 시마 모팍함 연구팀은 일반 카메라로 환자의 미세한 얼굴 떨림을 포착해 의식 회복 신호를 읽어내는 AI 도구 씨미를 공개했습니다.

피부 모공 단위의 미세한 떨림 추적

얼굴 근육은 대뇌 양쪽 반구의 넓은 영역에서 제어합니다. 따라서 뇌 기능이 회복되기 시작할 때 가장 먼저 반응이 나타나는 부위도 얼굴입니다.

씨미의 핵심은 컴퓨터 비전을 활용해 피부 모공 하나 수준의 미세한 움직임까지 감지한다는 점입니다. 사람의 맨눈으로는 도저히 볼 수 없는 미세한 근육 반응을 잡아냅니다.

연구팀은 건강한 자원봉사자 16명과 겉으로는 혼수상태로 보이는 중증 뇌 손상 환자 37명을 대상으로 실험을 진행했습니다.

의료진은 환자에게 혀를 내밀어 보라거나 눈을 떠보라, 혹은 웃어보라는 세 가지 지시를 내렸습니다.

씨미는 30명의 환자에게서 눈 반응을 포착했고, 입 주변 움직임은 거의 전원에게서 잡아냈습니다. 전문 의료진의 육안 진단과 비교하면 성공률이 두 배 가까이 높았습니다.

의료진보다 4일에서 8일 빠르게 포착

전체 환자의 약 90%에서 씨미는 의료진보다 평균 4일 먼저 은닉 의식의 신호를 발견했습니다.

기존 표준 임상 검사와 비교하면 눈을 뜨려는 반응은 약 4일 먼저, 입 주변의 미세 반응은 약 8일 일찍 감지해 냈습니다.

교통사고로 깊은 혼수상태에 빠진 한 고령 환자의 경우, 씨미는 입원 18일 차에 입술 모공의 미세 떨림을 확인했습니다. 반면 이 환자가 의사의 지시에 맞춰 실제로 몸을 움직이기 시작한 것은 37일 차였습니다.

또 다른 교통사고 환자 역시 입원 19일 차에 미세 반응이 감지된 뒤 사흘 만에 실제로 눈을 떴으며, 이후 점진적인 회복세를 보였습니다.

이러한 미세 반응의 강도와 횟수는 환자의 퇴원 시점 및 6개월 뒤 회복 상태와도 높은 상관관계를 보였습니다. 다만 연구팀은 AI가 반응을 잡지 못했다고 해서 회복 가능성이 없다는 뜻으로 받아들여서는 절대 안 된다고 덧붙였습니다.

왜 중요한가

중환자실에서 의식이 없는 환자를 돌보는 가족과 의료진에게 가장 큰 고통은 기약 없는 기다림입니다. 환자가 외부 자극을 인지하는지 알지 못하면 적극적인 재활 시점을 잡기도 어렵습니다.

씨미의 가장 큰 가치는 고가의 MRI 장비 없이 일반 영상 촬영과 소프트웨어만으로 병상 모니터링이 가능하다는 점입니다. 도입 비용을 획기적으로 낮출 수 있습니다.

환자 가족에게는 환자가 여전히 외부와 소통하려 노력하고 있다는 사실을 며칠 일찍 확인하는 것만으로도 큰 위안이 됩니다. 연구팀이 목표로 하는 것처럼 이 미세 반응을 활용해 간단한 예 또는 아니오 응답 시스템을 구축한다면 기초적인 대화까지 가능해집니다.

우리는 고가의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 대신 의료진의 전통적인 관찰 방식을 AI로 극한까지 정밀화한 점이 매우 영리한 접근이라고 봅니다.

다만 알고리즘의 판단 결과가 환자의 치료 중단이나 지속 여부에 지나친 영향을 미칠 수 있다는 점은 경계해야 합니다. 임상 현장에 안착하려면 근전도 측정 등 다양한 생체 신호와 결합해 오진 위험을 낮추는 후속 검증이 필요해 보입니다.