50대의 Geforce 1080Ti로 유방암/뇌종양과 싸운 '아마추어' 프로그래머

(howardchen.substack.com)

51P by xguru 2022-05-30 | favorite | 댓글 21개

"모든 영웅이 망토를 입는 것은 아닙니다."

2018년, X-Ray 이미지를 올리면 AI로 유방암을 진단해주는 사이트를 공개한 coolwulf에 대한 이야기
- 완전히 무료. 정확도가 90%에 달함
유방암은 초기에 발견하면 완치율이 높지만, 초기 증상이 뚜렷하지 않아 치료시기를 놓치기 쉬움
최종적으로는 의사가 판단 해야겠지만, 신뢰할 수 있는 AI로 종양을 감지한다면 이를 조기에 발견할 수 있어 충분히 가치가 있음
처음에 공개한 글은 많은 호응을 받았지만, 공개한 coolwulf 는 자신을 노출하지 않고 사라졌음
그러고 2022년 coolwulf는 더 중요한 "뇌종양 프로젝트"로 돌아왔음. 여전히 자신을 숨긴 채..
기자가 미 중부에 사는 coolwulf를 찾아가 몇번 인터뷰한 내용.

Coolwulf의 본명은 Hao Jiang

난징대학교 물리학과에서 학부 및 박사과정을 마치고, 미시건 대학교에서 원자력 공학 및 방사선 과학과에서 박사를 취득
그는 자신의 경력을 이렇게 평가함

제 메인 커리어는 '의료 영상' 이지만, 여가시간에 오픈소스 프로젝트를 개발하는 '아마추어' 프로그래머 이기도 합니다.
학생시절 부터 코딩을 했고, GitHub 이전에 SourceForge 나 자신의 웹사이트에서 사이드 프로젝트를 진행했음
2001년에는 Mozilla의 Gecko 렌더링 엔진 관련 프로젝트에 참여했고, Firefox 의 전신인 코드명 Pheonix 에도 참여
2009년 부터는 호텔을 저가로 예약해주는 Exp Deals Hotel 라는 사이트를 운영하기도 했음
미시건대학교에서 의료 영상 공부를 마친뒤 Bruker 와 Siemens에서 이미징 디텍터 제품 개발을 지휘
그후 텍사스 대학교의 교수인 Weiguo Lu와 함께 방사선 요법 관련 소프트웨어 회사를 차려서 암 방사선 치료 및 인공지능 기술 제품 개발 중

죽음을 보다

이대로 진행했으면 아마도 그는 과학 창업자가 될 것 이었지만,
난징 대학교 동문이 34살의 나이로 유방암에 대한 치료시기를 놓쳐서 4살의 아이만 남겨두고 사망하는 것을 보게 됨
많은 유방암 환자가 종종 암을 발견하는 것에 대한 접근 방법이 없어서, 진단이 늦어진다는 것을 알게 됨
그래서 적절한 전문 경험이 있던 그에게, AI를 이용해서 X-Ray 이미지를 감지하자는 아이디어가 떠오름

데이터 셋 모으기

Coolwulf는 먼저 플로리다 대학교 웹사이트에서 DDSM 및 MIAS 데이터 셋을 다운로드
그 시절에는 데이터 포맷이 구식이어서 표준 Dicom 이미지가 아니였고, 이미지가 아직 필름 스캔이었어서 특별한 프로그램을 짜서 모든 정보를 사용가능한 형태로 변환
바르셀로나 대학교에서 비공개자료인 InBreast 유방암 데이터 셋을 요구하기도 함
그러면서 많은 문서를 읽고 모델 코드를 작성

로컬 GPU 클러스터 구성

모델을 효율적으로 훈련시키기 위해서는 고성능 하드웨어가 필요했고,
자신의 돈으로 50개의 Nvidia GTX 1080 Ti 로 로컬 GPU 클러스터를 구성
그 시절에는 암호화폐 마이닝 때문에 50개 그래픽카드를 구성하는게 쉽지 않았음
친구들에게 Newegg/Amazon/Dell 을 뒤져서 GPU를 구해달라고 도움도 요청
3개월에 걸쳐서 "무료 AI 유방암 검출" 웹사이트가 만들어져서 2018년에 라이브 됨

사람들의 반응

얼마나 많은 사람이 이용했는 지는 모름. 개인정보 문제로 데이터는 서버에 저장되지 않기 때문
하지만 환자들로부터 많은 감사 이메일이 도착하기 시작. 특히 중국에서 많이 옴
사용자들은 의료 자원이 부족한 먼 지역들의 사람을 위해서 웹사이트로 종양을 탐지 했음
몇 년 전만 해도 이 기술은 지금만큼 대중적이지 않았기 때문에 coolwulf의 프로젝트는 거의 시초였음
이 웹사이트는 업계에서 많은 주목을 받았고, 푸단대학병원(상하이에 있는 국립대학) 같은 곳에서도 이메일로 감사를 표하고 재정 및 기술지원을 하겠다는 의사 표현도 함
하지만, 이 전체는 coolwulf 가 혼자 돈을 냈고, 작은 돈은 아님
왜 유료화 하지 않냐고 묻자

"암 환자와 가족들은 너무 많은 것을 견뎌왔기에, 모두가 그들을 돕고 싶어 한다고 생각합니다. 나에게는 그럴 수 있는 능력이 있고요"
웹사이트 말고 데스크탑 버전도 있음

두번째 삶의 변화

2021년에 Coolwulf는 두번째 삶의 변화를 겪음
동료의 사촌이 처치하기 어려운 뇌종양을 앓아 "전뇌 방사선 치료(WBRT, Whole Brain Radiation Therapy)"를 받음
안타깝게도, 전뇌방사선치료를 하고 몇달이 지나서 종양이 재발했으며, 더 이상 손 쓸수 없이 죽음을 기다려야 했음
WBRT는 방서선을 통해 종양을 대규모로 제거하는 치료법으로, 암세포를 제거하지만 정상 뇌조직에도 손상을 주어서 병변의 발생을 줄이는 치료법
조금 덜 딱딱하게 말해서, WBRT는 "무차별 공격"에 가까움
따라서 뇌간(Brainstem, 뇌줄기)나 시신경(Optical Nerve) 같은 뇌의 중요구조의 방사선량 한계점을 고려하면 WBRT는 일반적으로 '일생에 한번만 할 수 있는 치료법(once-in-a-lifetime)'
이 일이 있은 후, coolwulf는 관점을 완전히 바꾸고 업계의 도전과제를 돌파하기로 결정
→ AI를 탐지 단계 뿐만이 아니라 실제 치료에 적용하는 것

뇌종양 치료의 현재

현재 뇌종양에 대한 가장 일반적인 치료법은 전뇌 방사선 치료(WBRT)
미국에서만 매년 20만명이 WBRT를 받음
그러면, 다발성 뇌종양 환자에게 WBRT 치료를 선택하는 위험(일생에 한번 뿐이므로)을 감수해야 할 필요가 있을까?
꼭 그렇지는 않은게, 다른 치료법인 정위 방사선 요법(Stereotactic Radiotherapy, Stereotactic Radiosurgery/SRS)이 있음
전뇌 방사선 치료와 비교하면 정위 방사선 요법은 집중도가 높아서 정상조직을 손상시키지 않고 병든 조직만 정밀하게 제거가 가능
예를 들어 감마 나이프(Gamma Knife)는 일종의 정위 방사선 치료기계. 이 치료법은 부작용이 훨씬 적고 환자에게 덜 해로우며 여러 번 사용 가능
정위 방사선 요법이 환자에게 더 나은 삶의 질을 제공하는 동시에 더 효과적이라는 게 학계의 일반적인 견해

정위 방사선 요법을 하기 위해선

유일한 문제는 정위 방사선 요법으로는 의료 자원이 더 부족해 진다는 것
이 프로토콜이 채택되면 종양 전문의나 신경외과 의사가 각 종양의 윤곽을 정확하게 파악하고 각 종양에 대해서 레이블을 지정해야 하기 때문
의학 물리사(medical physicist)도 각각의 종양에 대해 정확한 치료 계획을 세워야 하고, 한 명의 환자를 구하는데 많은 시간이 소요
따라서, 의사들은 환자가 5개 이상의 뇌 병변이 있는 경우 항상 정위 방사선 요법보다 전뇌 방사선 요법을 선호
그러나 AI가 의사의 업무량을 분담 가능 함
coolwulf는 정위 방사선 요법을 더 많은 뇌종양 환자에게 제공하기 위해 노력중
하지만 이번에는 문제가 훨씬 더 어려워서 더 이상 혼자는 불가능. 그래서 텍사스 대학교 의료 센터와 스탠포드와 협력
많은 사람들의 도움으로 최근에 3가지 AI 모델이 개발 됨
- 뇌 전이(brain metastases)를 자동으로 개요/라벨링 하는 모델
- False Positive를 빠르게 줄이기 위한 SVM-radiomics 기반 모델
- 최적화된 방사선량 맵을 기반으로 하는 모델을 통해서 여러 병변을 다양한 치료과정으로 신속하게 분할
이 세가지 모델은 서로를 보완하고, 의사의 작업 흐름과 일치하므로 정위 방사선 요법을 사용할 때 작업량을 크게 줄일 수 있음

기술 발표

"An AI-based stereotactic Radiosurgery Management Web Platform for Brain Metastases"
이 프로젝트는 2022 AAPM Spring Clinical Meeting 과 2022 AAPM annual meeting 에서 발표되어. 다시 한번 업계에서 넓게 인정 받음
coolwulf는 공동 저자들과 함께 정위 방사선 요법 커뮤니티 전체가 이 성과를 인식하고 채택하여 실제로 더 많은 환자를 돕는걸 가속화 하는 중
인터뷰에서 coolwulf는 이 결과를 달성하는데 결코 혼자한게 아니라고 반복해서 언급
조용히 암과 싸운 모두가 같이 영웅이라며 공동 저자들을 기재해 달라고 요청

Zi Yang, Mingli Chen, Hao Jiang, Zabi Wardak, Strahinja Stojadinovic, Robert Timmerman, Tu Dan, Weiguo Lu, Xuejun Gu
최근 몇 년간 암 사망율은 30년 전에 비해 30% 감소했음.
이 속도로 가면, 아마도 미래의 어느 날엔 암은 더 이상 말기 질환이 아닐 것
하지만 이것은 그냥 직진하면 되는 다리가 아니라, coolwulf처럼 심연에서 자신의 길을 밝히는 사람들이 무수히 많음
기사를 마무리 하기 위해 Reddit에 올라온 한 사용자의 댓글을 인용