스캔부터 치료 계획까지, AI가 유방암의 치명적 격차 해소 지원
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유방암은 미국 여성들 사이에서 가장 흔히 진단되는 암이지만, 치료 격차는 여전히 크다. 40세 이상의 여성 대다수가 권장되는 연간 검진을 건너뛴다. 영상의학과 전문의들은 동료들이 줄어드는 가운데 더 많은 유방촬영술을 판독하고 있다. 그리고 진단이 내려졌을 때, 치료 방향을 결정하는 검사 결과들이 반환되기까지 수주가 걸리기도 한다.
스타트업 전용 NVIDIA Inception 프로그램에 참여하는 기업들은 영상 분석, 위험도 평가, 치료 계획 수립 등 이러한 병목 지점에서 임상의를 지원하기 위한 AI 애플리케이션을 개발하고 있다.
미국에서는 매년 약 4,000만 건의 유방촬영술이 시행되지만, 향후 10년 동안 수만 명의 영상의학과 전문의 부족이 예상됨에 따라 이를 판독하는 시스템의 수용 능력에 부담이 커지고 있다.
치료 시나리오의 다른 끝에서는, 치료 결정이 종종 외부 검사실로 의뢰되는 유전자 분석 검사에 좌우되곤 한다. 이러한 분석 검사는 처리에 수주가 걸리는데, 이때가 바로 속도와 정확성이 가장 중요한 시기다.
아래 기업들은 이러한 격차의 양단과 그 사이의 모든 부분을 해결하고 있으며, NVIDIA AI 인프라의 가속화 덕분에 이를 추진하고 있다.
자동화된 영상 분석은 AI 기반 통찰력을 제공한다
유방암 검진을 위해 시간을 내기 어렵거나 근처 장소를 찾기 힘든 여성들에게 접근성은 진단 누락으로 이어지는 실질적인 장벽이다. NVIDIA Inception 스타트업인 iSono Health는 이러한 영상 워크플로우를 단순화하는 데 중점을 두고 설립되었다.
이 회사의 FDA 승인 플랫폼인 ATUSA는 착용형 자동 3D 정량 초음파 시스템으로, 기존 휴대용 초음파가 최대 45분이 걸리는 반면, ATUSA는 한쪽 유방당 약 2분 만에 표준화된 유방 부피를 촬영한다.
수백만 장의 초음파 프레임으로 구성된 150만 건 이상의 전체 유방 스캔으로 학습된 이 시스템의 AI는 이미지 획득을 자동화한다. NVIDIA GPU 가속과 오픈 소스 의료 영상 기술을 활용하여 이 회사는 휴대용 2D 초음파보다 민감도가 28% 더 높은 3D 스캔을 제공한다고 밝혔다.
휴대용 초음파는 프로브를 들고 있는 사람에 의존하므로, 환자의 스캔을 해마다 비교하기가 어렵다. ATUSA는 매번 동일한 방식으로 전체 유방을 촬영하여, 임상의가 successive 스캔에 걸쳐 환자의 조직 변화를 분석하는 데 도움이 될 수 있는 반복 가능한 유방 조직 이미지를 생성한다. 또한 이는 조작자 오류와 변이를 줄이는 효과도 있다.
ATUSA는 캘리포니아, 텍사스, 조지아, 테네시, 워싱턴 D.C. 전역의 파트너 클리닉을 통해 상업적으로 이용 가능하며, 새로운 사이트가 지속적으로 오픈되고 있다.
“환자에게 더 가까운 곳에서 스캔을 받는 것이 첫 번째 돌파구입니다.”라고 iSono Health의 최고경영자(CEO) 네다 라자비는 말했다. “우리의 비전은 그 스캔을 점점 더 정보량이 풍부한 것으로 만드는 것입니다. 임상의가 현재 무엇을 보고 있는지 파악하고, 어떤 변화가 있었는지 이해하며, 더 정보에 기반한 결정을 내릴 수 있도록 돕는 것입니다.”
iSono Health는 병변 탐지, 3D 분할 및 병변 분류를 위한 AI 기능을 개발했다. 다음 단계로는 3D 초음파, 유방촬영술, MRI 및 임상 정보를 아우르는 다중 모드 진단 지능으로 AI 파이프라인을 확장할 계획이다.
이 회사는 UC 데이비스와 밴더빌트 대학교 의과대학을 주요 연구 기관으로 하여 플랫폼 성능을 추가로 검증하기 위해 3,200명의 환자를 대상으로 한 다중 센터 임상 연구를 진행 중이다.
암 발견, 오경보 감소
또 다른 NVIDIA Inception 기업인 Whiterabbit.ai는 유방암 검진을 위한 AI 기술을 개발하고 있다. 이 회사의 FDA 승인 소프트웨어인 WRDensity는 유방촬영술에서 유방 밀도를 자동으로 평가하며, 수십만 명의 환자 치료에 사용되어 왔다.
이 회사는 또한 환자의 유방암 발병 장기 위험을 추정하기 위한 임상 의사결정 지원 소프트웨어인 WRRisk를 개발했으며, 영상의학과 전문의가 더 많은 암을 발견하고 유방촬영술 검사에서 유방암이 음성인 검사를 자동화할 수 있도록 돕는 새로운 세대의 유방촬영술용 AI를 연구하고 있다.
목표는 과부하가 걸린 영상의학과 전문의 인력의 부담을 줄이고, 결과를 가속화하며, 환자에게 피할 수 있는 재검사를 줄이고, 하류 의료 비용을 절감하는 것이다.
“매일 유방 영상의학과 전문의들은 건초 더미에서 바늘 찾기 문제를 겪으며, 약 200건의 유방촬영술 중 약 1건의 암을 찾아내려 노력합니다.”라고 Whiterabbit.ai의 공동 창업자이자 최고기술책임자(CTO)인 제이슨 수(Jason Su)는 말했다. “우리는 AI가 영상의학과 전문의에게 강력한 조력자가 되어, 건초 더미를 치워줌으로써 전문가들이 가장 중요한 곳에 전문성을 집중할 수 있도록 돕기를 바랍니다.”
Whiterabbit은 세인트루이스 워싱턴 대학교에 위치한 NVIDIA GPU 클러스터에서 AI 모델을 학습시키며, 클라우드의 추가 GPU 용량으로 이를 보완한다. 추론(Inference)은 클리닉에 직접 배치된 NVIDIA GPU에서 실행된다.
어떤 치료가 효과적일지 예측하기
환자가 유방암 진단을 받으면 다음 질문은 어떻게 할 것인가이며, 그 답은 암이 치료에 어떻게 반응할지 예측하는 데 달려 있다.
현재 이러한 예측은 범위가 제한적이고 정확도가 낮으며, 종종 2~4주의 대기 기간이 필요한 별도의 조직 생검을 필요로 한다. 아타락시스 AI(Ataraxis AI)는 이미 표준 환자 검사에 포함된 병리 슬라이드와 같은 디지털 데이터를 사용하여 환자 결과와 다양한 치료법에 대한 반응을 예측하는 임상 지능을 구축하고 있다.
“종양학자들이 치료 결정에 의존하는 도구는 대부분 15년 전에 한 번 훈련되었으며 이후 업데이트되지 않았습니다. 우리의 모델은 임상 시험 데이터를 더 많이 확보할 때마다 더욱 강력해집니다.”라고 아타락시스 AI의 기술 직원인 조셉 카파도나(Joseph Cappadona)는 말했다. “하지만 모델을 확장함에 따라 더 큰 변화는 종양학자들이 모든 암에 걸쳐 치료를 개인화할 수 있도록 더 많은 질문에 답할 수 있게 되는 것입니다.”
아타락시스 AI의 AI 모델은 디지털 병리 슬라이드와 표준 임상 변수를 분석하여 치료 반응 및 재발 위험을 예측한다. 하나의 모델은 수술실 가기 전에 환자 종양이 반응할 정도로 수축될지 여부를 예측하며, 수술 후 다른 모델은 환자의 5년 재발 위험과 다음 단계로 화학요법의 잠재적 이점을 추정한다.
두 모델 모두 10개 이상의 기관과 여러 임상 시험에서 검증되었으며, 현재 임상 현장에서 활발히 사용되고 있다. 이 모델들은 온프레미스, 오프사이트 데이터 센터, 클라우드에서 NVIDIA GPU에서 실행되며, 전체 과정에서 NVIDIA CUDA로 가속화된 PyTorch를 사용한다.
3D 시각화를 통한 종양 인사이트 제공
최근 유방암 인식의 달을 기념하는 패널에 NVIDIA와 함께 참석한 또 다른 NVIDIA 인큐베이션 기업인 심바이오시스(SimBioSys)는 AI 기반 정밀 의학 기술을 구축하여 유방 종양, 정맥 및 기타 연조직의 정확한 3D 모델을 생성하며, 수술을 안내하고 치료 계획에 영향을 미치는 중요한 인사이트를 제공한다. 또한 환자의 유방 MRI, 종양 병리 및 임상 데이터로부터 얻은 3D 체적 데이터를 기반으로 유방암 재발 위험을 추정하는 도구도 구축했다.
“우리는 영상 검사, 병리 결과, 적용 가능한 경우 유전자 검사 및 기타 생물학적 입력과 같은 다중 모달 데이터를 수집하고, 인공지능(AI)을 활용해 이를 통합하는 플랫폼을 구축하고 있습니다.”라고 SimBioSys의 스테이시 스티븐스(Stacey Stevens) 최고경영자(CEO)는 행사에서 말했다. “이렇게 하면 개별 데이터 요소 하나만으로는 얻을 수 없었던 새로운 통찰력을 도출할 수 있습니다.”
SimBioSys는 NVIDIA MONAI를 학습 및 검증 데이터에 활용하고, 클라우드 상의 NVIDIA GPU에서 실행되는 영상 기술에 NVIDIA CUDA-X 라이브러리 중 cuBLAS와 MONAI Deploy를 사용하고 있습니다.
스티븐스는 “NVIDIA 기술은 수백, 수천 장의 이미지를 처리하고 AI를 적용하며 신속하게 분석할 수 있는 컴퓨팅 성능을 제공합니다”라고 말했다. “이 속도가 중요한 이유는 환자와 의사가 신속한 답변을 필요로 하기 때문입니다. 그들은 며칠 또는 몇 주를 기다릴 여유가 없습니다.”
스타트업을 위한 NVIDIA Inception 프로그램에 대해 더 자세히 알아보세요.
본문에 설명된 특정 기술은 연구용이며, 상업적 용도로 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받지 않았습니다.
📄 원문 (English)
Breast cancer is the most commonly diagnosed cancer among American women — yet the gaps in care are wide. A majority of women over age 40 skip the recommended annual screening. Radiologists are reading more mammograms with fewer colleagues. And when a diagnosis arrives, the tests that inform treatment can take weeks to return results.
Companies in the NVIDIA Inception program for startups are building AI applications to support clinicians at each of these friction points, including imaging, risk assessment and treatment planning.
About 40 million mammograms are performed in the U.S. each year, but a projected shortfall of tens of thousands of radiologists over the next decade is straining the system’s capacity to read them.
At the other end of the care timeline, treatment decisions often hinge on genomic assays sent off to outside labs — assays that take weeks to process, at a moment when speed and certainty matter most.
The companies below are addressing both ends of that gap, and everything in between, accelerated by NVIDIA AI infrastructure.
Automated Imaging Delivers AI-Powered Insights
For women struggling to find time or a nearby location for breast cancer screening, access is a practical barrier that translates into missed diagnoses. NVIDIA Inception startup iSono Health was built around simplifying this imaging workflow.
The company’s FDA-cleared ATUSA platform — a wearable, automated 3D quantitative ultrasound system — captures a standardized breast volume in approximately two minutes per breast, compared with up to 45 minutes for a conventional handheld ultrasound.
The system’s AI, trained on thousands of full-breast scans comprising over 1.5 million ultrasound frames, automates image acquisition. It uses NVIDIA GPU acceleration and open source medical imaging technology to deliver a 3D scan that the company says is 28% more sensitive than a handheld 2D ultrasound.
Handheld ultrasound depends on whoever holds the probe, so a woman’s scans typically can’t be compared from one year to the next. ATUSA captures the whole breast the same way every time, creating a repeatable view of breast tissue that could help clinicians analyze how a patient’s tissue changes across successive scans, while also reducing operator errors and variability.
ATUSA is commercially available through partner clinics across California, Texas, Georgia, Tennessee and Washington D.C., with new sites coming online regularly.
“Getting the scan closer to the patient is the first breakthrough,” said Neda Razavi, CEO of iSono Health. “Our vision is to make that scan increasingly informative: helping clinicians see what is there, understand what has changed and make more informed decisions.”
iSono Health has developed AI capabilities for lesion detection, 3D segmentation and lesion classification. It next plans to extend its AI pipeline into multimodal diagnostic intelligence spanning 3D ultrasound, mammography, MRI and clinical information.
The company has a multicenter clinical study with 3,200 patients underway to further validate the platform’s performance, with lead research sites at UC Davis and Vanderbilt University Medical Center.
Finding Cancers, Cutting False Alarms
Another NVIDIA Inception company, Whiterabbit.ai, develops AI technology for breast cancer screening. Its FDA-cleared WRDensity software automatically assesses breast density from mammograms and has been used in the care of hundreds of thousands of patients.
The company has also developed WRRisk, a clinical decision support software for estimating patients’ long-term risk of developing breast cancer — and is researching a new generation of AI for mammography that could help radiologists detect more cancers while automating the screening of mammograms that are negative for breast cancer.
The goal is to reduce the burden on a strained radiologist workforce, accelerate results and reduce avoidable callbacks for patients, and lower downstream healthcare costs.
“Every day, breast radiologists face a needle-in-a-haystack problem, trying to find roughly one cancer in every 200 mammograms,” said Jason Su, cofounder and chief technology officer of Whiterabbit.ai. “We hope AI can be a powerful sidekick to radiologists, helping to clear away the hay so they can focus their expertise where it matters most.”
Whiterabbit trains its AI models on a cluster of NVIDIA GPUs housed at Washington University in St. Louis, supplemented by additional GPU capacity in the cloud. Inference runs on NVIDIA GPUs deployed directly in the clinic.
Predicting Which Treatments Will Work
Once a patient is diagnosed with breast cancer, the next question is what to do about it — and the answer depends on predicting how the cancer will respond to treatment.
Today, these predictions are limited in scope and accuracy, and often require a separate tissue biopsy with a two- to four-week wait. Ataraxis AI is building clinical intelligence that predicts patient outcomes and response to different therapies using digital data, including pathology slides that are already part of the standard patient workup.
“The tools oncologists rely on today to guide therapy decisions were largely trained once, fifteen years ago, and never updated. Our models get stronger every time we acquire more clinical trial data,” said Joseph Cappadona, member of technical staff at Ataraxis AI. “But as we scale our models, the bigger shift is being able to answer more questions to help oncologists personalize therapy across all cancers.”
Ataraxis’s AI models analyze digital pathology slides and standard clinical variables to predict treatment response and recurrence risk. One model predicts whether presurgical chemotherapy is likely to shrink a patient’s tumor to the point of response before the operating room. After surgery, another model estimates a patient’s five-year recurrence risk and the likely benefit of chemotherapy as a next step.
Both models have been validated across more than 10 institutions and multiple clinical trials, and are in active clinical use. They run on NVIDIA GPUs on premises, in an offsite data center and in the cloud — using PyTorch accelerated by NVIDIA CUDA throughout.
Providing Tumor Insights With 3D Visualization
Another NVIDIA Inception company, SimBioSys, joined NVIDIA on a recent panel marking Breast Cancer Awareness Month.
The company builds AI-powered precision medicine technology that creates accurate 3D models of breast tumors, veins and other soft tissue, delivering important insights to help guide surgeries and influence treatment plans. It has also built a tool to estimate the risk of breast cancer recurrence based on 3D volumetric data from a patient’s breast MRI, tumor pathology and clinical data.
“We’re building a platform that now allows us to take multimodal data — imaging exams, pathology results, genomic testing when applicable and other biological inputs — and, using AI, bring that all together,” said Stacey Stevens, CEO of SimBioSys, at the event. “When we do that, it generates new insights beyond what we had from any individual piece.”
SimBioSys uses NVIDIA MONAI for training and validation data, and NVIDIA CUDA-X libraries including cuBLAS and MONAI Deploy for its imaging technology, which runs on NVIDIA GPUs in the cloud.
“NVIDIA technology gives us the computing power to take hundreds or thousands of images, apply our AI and analyze them quickly,” Stevens said. “That speed matters because patients and physicians need answers quickly. They can’t afford to wait days or weeks.”
Learn more about the NVIDIA Inception program for startups.
Certain technologies described in this article are investigational and have not been approved by the U.S. FDA for commercial use.
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