특발성 간질성 폐질환 환자에서 인공지능 기반 정량화 전산화 단층 촬영 지표의 항섬유화제 치료 반응 예측 바이오마커로서의 가능성 평가 = Evaluation of AI-Derived Quantitative HRCT Mertics as Predictive Biomarkers of Anti-fibrotic Treatment Response in Patients with Pathologically Confirmed UIP

국문 초록 (Abstract)

목적:
본 연구의 목적은 인공지능(Artificial Intelligence, AI) 기반 정량적 고해상도 전산화단층촬영(Quantitative High-Resolution Computed Tomography, HRCT) 지표가 병리학적으로 확진된 통상형 간질성 폐렴(Usual Interstitial Pneumonia, UIP) 환자에서 항섬유화제 치료 반응을 모니터링할 수 있는 영상 바이오마커로 활용 가능한지를 평가하고자 함.
대상 및 방법:
이 후향적 연구는 전북대학교병원 기관생명윤리위원회(CUH 2024-02-003-004)의 승인을 받았다. 2010년 1월부터 2023년 7월까지 흉부 CT에서 간질성 폐질환(Interstitial Lung Disease, ILD)으로 진단된 2,223명 중, 수술 생검 미시행, 폐기능검사(Pulmonary Function Test, PFT) 불충분, 또는 추적 관찰 기간 6개월 미만인 환자를 제외한 143명의 병리학적 또는 다학제적 논의를 통해 확진된 UIP 환자가 포함되었다. 모든 HRCT는 16·64·128채널 지멘스(Seimens) 스캐너를 사용하여 표준화된 프로토콜(절편 두께 1–2 mm, 120 kV, 60–90 mA)로 획득하였다. AI 기반 정량 분석(AVIEW Lung Texture v1.1.43.7; 코오라인소프트, 서울, 대한민국)은 폐 실질 패턴을 자동 세분화하여 섬유화, 벌집(honeycomb), 망상(reticulation) 영역을 정량화하였으며, 섬유화 점수는 전체 폐 용적 대비 망상 및 벌집 영역의 합으로 정의하였다. HRCT 및 PFT 지표의 종단적 변화는 윌콕슨 부호 순위 검정을 이용하여 평가하였으며, 시간×치료 상호작용(term)을 포함한 선형 혼합효과모형(linear mixed-effects model, LMM)을 적용하여 피르페니돈 투여에 따른 시간적 추세를 분석하였다. 양측 검정에서 p 값 < 0.05를 통계적으로 유의한 것으로 간주하였다.
결과:
전체 환자의 평균 연령은 68.3 ± 7.0세였으며, 남성이 107명 (74.8%)이었다.
총 93명 (65%)이 피르페니돈을 투여받았고, 50명 (35%)은 미치료군으로 분류되었다. 추적 관찰 기간 동안 폐기능 지수(PFT)는 전반적으로 감소하는 경향을 보였으나 통계적으로 유의하지 않았다. 반면, AI 기반 HRCT 정량 지표에서는 섬유화 및 벌집 점수가 유의하게 증가하고 폐 용적이 감소하였다(모두 p < 0.05). 항섬유화제 치료 시작 시점에 기능적 악화 기준을 충족한 환자는 9명 (6.3%)에 불과했으나, 방사선학적 지표상 악화를 보인 경우가 대부분이었다. 혼합 효과 모델에서 피르페니돈 치료를 받은 환자들은 방사선학적 경사가 더 가파른 반면(시간×치료, p < 0.05), FVC와 DLCo에 미치는 영향은 유의미하지 않았습니다.
결론:
AI 기반 정량적 HRCT 지표는 피르페니돈을 투여받은 UIP 환자에서 섬유화 진행의 완화 및 망상 병변의 감소를 민감하게 탐지하였으며, 이는 두 군 간 폐기능 지수가 유사한 수준을 유지하는 경우에도 관찰되었다. 이러한 결과는 AI 정량 HRCT 분석이 항섬유화 치료 반응 모니터링의 객관적 영상 바이오마커로서 활용될 수 있으며, 향후 항섬유화제 임상시험에서 대체 평가 지표(surrogate endpoint)로 사용될 잠재력을 제시한다.
키워드: 특발성 폐섬유증 (IPF); 일반 간질성 폐렴 (UIP); 피르페니돈; 인공지능 (AI); 정량적 CT (QCT); 치료 반응 바이오마커; 생존 분석; 예후

목차 (Table of Contents)

• Abstract 6
• Introduction 9
• Materials and methods 12
• Results 18
• Discussion 26
• References 31
• 국문 초록 35