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기반 기술 및 제품

Ⅰ. 기반 기술: 차세대 뉴로네비게이션 시스템과 AI의 융합

뉴로핏의 기반 기술은 ‘더 효과적인 뇌 전기 자극 치료법’을 찾기 위한 고민에서 시작됐다. 공동 창업자인 빈준길 뉴로핏 CEO, 김동현 뉴로핏 CTO는 광주과학기술원에서 ‘차세대 뉴로네비게이션 시스템’을 발명했다.
뉴로핏은 수학, 물리학 등 수리과학에 기반한 뇌 모델링 기술을 가지고 AI 기술이 발달하기 이전부터 뇌 영상을 분할하고 구획화하면서 고도화된 뇌 영상 분석의 기틀을 잡았다. 뇌의 구조적인 특성뿐 아니라 뇌 조직의 전기도도, 뉴런의 방향성 (등방성) 등 생물학적 특성까지 고려해 기술 정밀도와 정확도의 차원을 높였다. 차세대 뉴로네비게이션 시스템은 뇌를 분할해서 구획화하고 이를 기반으로 3차원 모델링을 하는 기술인데 여기에 인공지능(AI) 기술을 접목해 발전시킨 것이 ‘세그엔진(SegEngine)’이다.
세그엔진은 인공지능(AI)을 활용해 사람마다 각기 다른 뇌 구조를 초고속으로 정밀하게 분석한다. 세그엔진을 활용하면 모든 인종, 나이, 성별과 관계없이 뇌를 97개 영역으로 구분할 수 있다. 분할된 뇌 영상을 3D로 구현하는 뇌 모델링 작업을 거쳐 사람마다 각기 다른 뇌 구조 정보를 수치화한다. 이를 통해 뇌 구조의 해부학적인 비대칭성에 대한 파악이 가능하고 뇌 위축 정도도 파악할 수 있다.
기존 뇌 과학 연구자와 의료진이 주로 사용했던 뇌 영상 분석 소프트웨어는 연산 시간만 약 8~24시간이 소요되고 연산 실패율이 약 20%에 달하는 반면 세그엔진은 평균 연산 시간을 약 1분으로 단축시켰고 연산 실패율도 0%로 기존 대비 획기적인 기술 초격차를 이뤘다.
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1. Neuro-Degeneration 뇌 신경퇴화 질환 분석
2. Neuro-Modulation 뉴로모듈레이션
3. Neuro-Vascular 뇌혈관 질환 분석

Ⅱ. 제품 소개 및 주요 기능

1. 소프트웨어 의료기기
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뉴로핏 아쿠아(Neurophet AQUA): 뇌신경 퇴화 MRI 영상 분석 소프트웨어 
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뉴로핏 스케일 펫(Neurophet SCALE PET): PET 영상 정량 분석 소프트웨어
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뉴로핏 테스랩(Neurophet tES LAB): 뇌 전기 자극용 영상 치료 계획 소프트웨어
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뉴로핏 티엠에스랩(Neurophet TMS LAB): 뇌 자기 자극용 영상 치료 계획 소프트웨어
2. 하드웨어 의료기기
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뉴로핏 잉크(Neurophet innk): 경두개 전기자극(tES) 기기
3. 연구용 제품
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뉴로핏 아쿠아 페디아트릭스(Neurophet AQUA Pediatrics): 미숙아 포함 영아 뇌 부피 정량 분석 소프트웨어
4. 출시 예정 제품
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뉴로핏 아쿠아 AD(Neurophet AQUA AD): 치매 치료제 처방/치료효과 및 부작용 모니터링 소프트웨어
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뉴로핏 아쿠아 MS(Neurophet AQUA MS): 다발성경화증 영상 분석 소프트웨어
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(가칭) 뉴로핏 스케일 CTP(Neurophet SCALE CTP): 급성뇌졸중 뇌관류영상 분석 및 정량화 소프트웨어
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(가칭) 뉴로핏 스케일 MRA(Neurophet SCALE MRA): 뇌동맥류 검출 소프트웨어
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(가칭) 뉴로핏 스케일 MRI(Neurophet SCALE MRI): 미세출혈 및 표재철침착증 검출 소프트웨어
5. 주요 제품 소개
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뇌 영상 분석(Neuro-Degeneration)
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뉴로핏 아쿠아(Neurophet AQUA) – 의료기기(제인20-4771호)
환자의 뇌 MRI(자기공명영상)를 초고속으로 정량 분석해 뇌 위축과 백질 변성 등을 분석하는 뇌신경 퇴화 영상 분석 솔루션이다. 알츠하이머병, 혈관성 치매 등의 신경 퇴화 질환에서 관찰되는 뇌 위축과 백질의 변성을 수치화해 사용자 맞춤 분석 보고서로 제공한다.
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뉴로핏 스케일 펫(Neurophet SCALE PET) – 의료기기(제인22-4149호)
PET(양전자 방출 단층 촬영) 영상과 MRI를 활용해 방사성 추적자로 표식된 바이오마커를 정량적으로 분석하는 소프트웨어다. 알츠하이머병 바이오마커인 아밀로이드 베타 단백질, 타우 단백질을 포함해 뇌신경 세포 대사 감소(FDG), 도파민 등 다양한 뇌 영상 바이오마커들을 타겟으로 하는 PET tracer의 SUVR(표준섭취계수율) 값을 자동으로 제공한다.
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뉴로핏 아쿠아 AD(Neurophet AQUA AD) – 출시 예정 
MRI와 PET 영상을 정량 분석해 알츠하이머병 치료제인 항 아밀로이드 항체 치료제 투약 과정에서 필요한 모든 뇌 영상 분석 기능을 제공하는 소프트웨어다. 투약 전 환자의 치료제 처방 적격성을 판단하고, 투약 중 치료제로 인한 부작용을 모니터링 하며 투약 후에는 치료제 투약 효과에 대한 분석이 가능하다.
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뉴로핏 아쿠아 페디아트릭스(Neurophet AQUA Pediatrics) – 연구용 
0~24개월 영아의 뇌 MRI 영상을 분석하여 뇌 부피를 정량화하는 연구용 소프트웨어다. 미숙아를 포함해 영아의 주요 뇌 영역을 자동 분할해 뇌 부피를 정량화한다. 미숙아 및 영아의 뇌 발달과 뇌질환에 대한 연구 활동을 보조한다.
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뉴로핏 아쿠아 MS(Neurophet AQUA MS) – 출시 예정
중추신경계 난치성 질환인 다발성경화증 환자의 뇌 영상을 분석하는 소프트웨어다. 병변 및 구조를 정량 분석해 병변의 개수 및 부피를 확인하고 변화량을 계산한다. 다발성경화증 치료제 처방에 따른 병변 변화량을 확인할 수 있어 치료 효과를 객관적으로 확인할 수 있다.
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신경 조절(Neuro-Modulation)
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뉴로핏 테스랩(Neurophet tES LAB) – 의료기기(제인19-4106호)
뇌 MRI를 AI 기술로 실제 뇌와 유사한 3D 뇌 모델로 형성하고 전기 자극 효과를 시뮬레이션해 치료 계획을 수립하는 소프트웨어다. 각기 다른 환자의 뇌 구조를 고려해 최적의 자극 효과를 기대할 수 있는 뇌 영역을 찾을 수 있어 개인 맞춤형 치료 설계가 가능하다.
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뉴로핏 티엠에스랩(Neurophet TMS LAB) – 의료기기(제인21-4522호) 
뇌 MRI를 AI 기술로 실제 뇌와 유사한 3D 뇌 모델로 형성하고 자기 자극 시 생성되는 자기장 분포를 계산하는 소프트웨어다. 뇌 자극 영역과 강도를 정확하게 분석할 수 있어 각기 다른 환자 뇌 구조를 고려해 목표 영역을 정밀 자극하는 개인 맞춤형 치료 설계가 가능하다.
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뉴로핏 잉크(Neurophet innk) – 의료기기(제허21-621호) 
경두개 전기자극(tES) 기기로 전기 자극을 통해 뇌졸중, 우울증 등 뇌질환의 증상을 개선하거나 치료하는 비침습형 뇌 자극 기기다. tDCS, tACS 등 치료 계획에 맞게 자극 유형을 설정할 수 있으며 특히 tDCS는 다양한 뇌질환을 치료하거나 개선하고 뇌졸중 재활 시 운동 능력 회복에 도움을 준다.
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뇌혈관 영상 분석(Neuro-Vascular)
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뉴로핏 스케일 CTP(Neurophet SCALE CTP) – 출시 예정
4D CT를 활용해 급성 뇌경색 환자의 뇌관류 상태를 분석하는 소프트웨어다. 다양한 관류맵을 제공하고, 각 관류맵에서 특정 값을 기준으로 한 영역을 시각화 및 정량화 함으로써 응급 상황에서 의료진이 신속하게 치료 대상군을 선별할 수 있도록 지원한다.
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뉴로핏 스케일 MRA(Neurophet SCALE MRA) – 출시 예정
자기공명뇌혈관조영술(MRA)을 분석해 뇌출혈의 선행 질환인 뇌동맥류를 검출하는 소프트웨어다. 뇌동맥류 검출 위치에 대한 정보를 제공하고 병변의 위치, 개수, 크기 등 정량화된 정보를 제공한다.
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뉴로핏 스케일 MRI(Neurophet SCALE MRI) – 출시 예정 
뇌 MRI 영상 중 SWI, GRE 영상을 분석해 뇌 미세출혈과 표재철침착증을 검출하는 소프트웨어이며 각 병변 위치와 개수 등 정량화된 정보를 제공한다. 항 아밀로이드 항체 치료제의 부작용인 ARIA 심각도에 대한 정보도 확인할 수 있다. 향후 SWI, GRE 영상 이외에도 다양한 영상을 분석할 수 있도록 준비 중이다.

Ⅲ. 논문 및 특허 현황

뉴로핏은 2024년 1분기 기준 약 102건의 논문 게재, 국내외 50건 이상의 특허 등록을 완료했다. 게재 완료된 논문 중 SCI/SCI(E)급 논문은 20건 이상이다.

Ⅴ. 뉴로핏 기술 경쟁력

뉴로핏은 인공지능 기술이 발전하기 전부터 다양한 종류의 의료 영상을 정밀하게 분석할 수 있는 기술적 토대를 마련했다. 뉴로핏의 뿌리가 되는 기술인 ‘차세대 뉴로 네비게이션 시스템’을 기반으로 전통적인 방법의 뇌 영상 분석 기술력을 기초부터 탄탄하게 쌓아 올렸다. 뉴로핏은 기반 기술에 독보적인 의료 영상 AI 엔진과 자동 영상 전처리 및 후처리 기술을 더해 타사와 차별화되는 기술 경쟁력을 창출했다.
뇌질환을 치료하는 방법에는 수술, 약물, 전기 자극, 자기 자극, 초음파, 방사선 등 다양한 치료 방법이 있다. 최근 수술적 치료와 약물 치료 외에도 각 개인마다 다른 두뇌 구조를 고려한 정밀 뇌자극의 중요성이 강조되고 있지만, 전류가 뇌에서 어떻게 흐르는지 해석하는 뇌 모델링 과정은 매우 복잡하고 어렵다.
차세대 뉴로네비게이션 시스템은 뇌 MRI(자기공명영상)를 분할해 실제 뇌와 유사한 3D 뇌 모델로 복원한다. 뇌 구조뿐 아니라 tES(경두개 전기 자극) 치료 시 고려해야 하는 피부와 두개골까지 세분화해 전기 자극으로 생성되는 전기장 분포를 계산한다. 이를 바탕으로 개인의 두뇌 구조를 고려해 목표 영역을 정밀하게 자극하고, 자극되는 영역과 강도를 분석할 수 있다.
뇌질환에 대한 진단과 치료를 수행하기 위해서는 의사가 뇌 MRI를 육안으로 판독해 뇌 구조에 대한 변화를 확인한다. 뉴로핏 세그엔진은 뇌 구조 정보 자동 분석 기술인 영상 구획화(Image Segmentation)에 특화된 AI 기술이다. 뉴로핏 세그엔진은 뇌 영상 프로그램의 주요 평가 요소인 정확성, 신속성, 일관성 측면에서 높은 기술력을 보여준다. 뉴로핏 연구진은 영상 구획화 기술력 향상을 위해 다양한 AI 학습 기법을 활용해 뉴로핏 세그엔진을 학습시켰다. 이를 통해 영상 진단의 정확도를 높였고 기존 영상 분석 프로그램 대비 분석 속도가 획기적으로 빨라졌다. 인종, 성별, 나이 등 사람에 따라 상이한 뇌 구조 영상에서도 일관된 분석 결과를 얻을 수 있다. 또한, 뉴로핏은 정부 과제 참여 등을 통해 확보한 양질의 MRI 약 1만장을 활용해 뉴로핏 세그엔진을 개발하여 기술 고도화에 성공했다.
뇌 MRI는 MRI 촬영 장비, 촬영 장소 및 시간, MRI 촬영 세팅 값 등 촬영 시 발생하는 다양한 변수들로 인해 동일한 사람의 MRI도 AI 엔진 분석 결과가 일관적이지 않은 경우가 발생한다. 뉴로핏은 일관성 있는 MRI 분석 결과를 얻기 위해 자동 영상 전처리 및 후처리 기술을 사용한다. 자동 영상 전처리 과정에서는 각기 다른 이미지 픽셀 정보들을 균일화하는 작업을 실시한다. 이미지가 균일화된 MRI를 뉴로핏 세그엔진으로 영상 구획화를 실시한 후 자동 영상 후처리 과정에서 구획화 과정에서 생긴 오류에 대한 보정을 실시한다. 자동 영상 전처리 및 후처리 기술을 활용하면 의료 기관에서 보편적으로 사용하는 MRI 기기 해상도인 1.5T, 3.0T MRI에서도 동등한 수준의 분석 결과를 제공한다. 같은 사람이 동일한 MRI 기기에서 여러 번 촬영했을 경우에도 일관적인 분석 결과를 제공하고 GE, 필립스, 캐논 등 다양한 브랜드의 MRI 기기에서도 활용이 가능해 높은 MRI 기기 호환성을 보여준다.
또한 MRI는 T1, T2 Flair, SWI, GRE 등 영상 종류가 매우 다양하고, 영상마다 구조, 조직, 병변, 출혈 등의 특성을 다르게 나타낸다. 뉴로핏은 해당 영상들을 포함해 PET 영상까지 모두 분석할 수 있다. 특정영상이나 제한된 영상만 분석하는 타 소프트웨어와 달리 다양한 영상의 종합적 분석이 가능한 점이 뉴로핏만의 차별화된 기술이다.
뉴로핏 세그엔진은 약 1분 내에 뇌 영역을 97개로 구분할 수 있고 각 영역별 구조 정보를 1mm 단위의 정량화된 수치로 제공한다. 뉴로핏이 가톨릭대학교 은평성모병원 영상의학과와 공동으로 진행한 분할 정확도 검증에서 기존 방식(대표적인 영상 분석 프로그램 ‘FreeSurfer’의 분석 결과를 영상의학과 전문의 3인이 수정한 작업)의 결과와 뉴로핏 세그엔진으로 분석한 결과의 정확도가 89.7% 일치하는 것으로 확인하며, 기존 기술 대비 10~20% 수준의 높은 정확도를 검증하였다.