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헬스케어 분야에서 AI의 역할

Haziqa Sajid

4분 소요

2024년 10월 28일

헬스케어 분야의 비전 AI가 의료 객체 탐지, 컴퓨터 비전, 수술 지원 및 신약 개발을 어떻게 향상시키는지 알아보세요.

헬스케어 분야에서 인공지능(AI)의 활용이 빠르게 확장되고 있으며, 환자 관리, 의료 진단 및 수술 절차를 포함한 다양한 영역에서 그 응용 분야가 증가하고 있습니다. 최근 보고서에 따르면 헬스케어 분야의 AI 글로벌 시장 규모는 2029년까지 1,480억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. AI 기반 진단부터 정밀 의학에 이르기까지, AI는 의료 프로세스의 정확성과 효율성을 향상시켜 헬스케어 시스템 운영 방식을 혁신하고 있습니다.

AI가 상당한 발전을 이루고 있는 주요 분야는 컴퓨터 비전 기술입니다. 컴퓨터 비전 시스템과 같은 AI 기반 헬스케어 솔루션은 의료 데이터를 분석하고, 인간의 눈으로는 식별하기 어려울 수 있는 이상 징후를 식별하며, 시기적절한 개입을 제공하는 데 매우 유용한 도구입니다. 이는 특히 조기 질병 진단에 중요하며, 환자의 결과를 크게 개선할 수 있습니다.

헬스케어 분야에서 AI의 응용은 진단에서 끝나지 않습니다. AI의 유용성은 수술 지원으로 확장되어 의료 로봇 공학이 정밀하고 최소 침습적인 수술을 수행하는 고급 시스템 개발로 이어졌습니다. 또한 AI 시스템은 웨어러블 기술을 통합하고 헬스케어 프로세스를 자동화하여 환자 모니터링을 향상시켜 헬스케어 자동화에 기여합니다.

이 기사에서는 Ultralytics YOLOv8 및 Ultralytics YOLO11과 같은 컴퓨터 비전 모델이 고급 객체 탐지 작업을 통해 의료 산업을 어떻게 지원할 수 있는지 살펴보겠습니다. 또한 Ultralytics YOLO 모델의 장점, 과제, 응용 분야 및 시작 방법에 대해서도 살펴보겠습니다.

Ultralytics YOLO 모델을 사용한 수술 지원 간소화

AI 기반 컴퓨터 비전 시스템은 헬스케어 분야에서 그 역할을 확대하고 있습니다. YOLOv8 및 YOLO11과 같은 컴퓨터 비전 모델은 수술실에서 도구 및 객체를 실시간으로 높은 정확도로 식별하여 의료 객체 탐지를 간소화할 수 있습니다. 이러한 고급 기능은 수술 중인 외과의를 지원하여 수술 도구를 실시간으로 추적하고 시술의 정확성과 안전성을 향상시킬 수 있습니다.

Ultralytics는 다음과 같은 여러 YOLO 모델을 개발했습니다.

  • Ultralytics YOLOv5: 이 버전은 사용 편의성과 개발자 접근성에 중점을 두어 더 빠른 학습과 더 나은 장치 배포를 위한 기능을 추가했습니다.
  • Ultralytics YOLOv8: 이 버전에서는 완전한 앵커 프리 모델을 도입했습니다. 이전 YOLO 버전에서는 앵커 박스가 객체 탐지의 시작점으로 사용되는 다양한 모양과 크기의 미리 정의된 박스였습니다. YOLOv8은 이러한 앵커 박스의 필요성을 없애고 객체의 모양과 위치를 직접 예측합니다.
  • Ultralytics YOLO11: 최신 YOLO 모델은 탐지, 분할, 자세 추정, 추적분류를 포함한 여러 작업에서 이전 버전보다 뛰어난 성능을 보였습니다.

헬스케어 분야에서 YOLOv8의 응용

예를 들어 Ultralytics YOLOv8은 헬스케어를 포함한 다양한 분야에서 AI 기반 응용 분야가 많으며, 신약 개발, 진단 및 실시간 모니터링과 같은 영역에 상당한 영향을 미칩니다. 다음은 YOLOv8이 AI 기반 헬스케어 솔루션에서 사용될 수 있는 몇 가지 방법입니다.

  • 실시간 환자 모니터링: YOLOv8은 병원에서 환자와 직원을 실시간으로 모니터링하는 데에도 사용할 수 있습니다. 응용 분야에는 개인 보호 장비(PPE) 준수 모니터링 및 환자 낙상 감지가 포함됩니다.
  • 수술 도구 탐지: YOLOv8은 복강경 수술 중 수술 도구를 실시간으로 정확하게 탐지하고 추적하는 데 사용할 수 있습니다. 이는 효율성과 안전성을 개선하는 데 중요합니다.
  • 의료 로봇 수술: 로봇 수술에서 YOLOv8은 중요한 해부학적 랜드마크를 식별하고 움직임을 실시간으로 추적하여 수술 도구의 정확성을 향상시킬 수 있습니다. 이 AI 기반 객체 탐지는 복잡한 수술의 정확성과 안전성을 개선하고 합병증을 최소화할 수 있습니다.
  • 내시경 검사: YOLOv8은 내시경 이미지에 적용하여 위장관의 이상을 식별하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
  • 모바일 헬스 응용 프로그램: YOLOv8은 피부암 검진을 포함한 다양한 헬스케어 목적으로 모바일 응용 프로그램에 통합할 수 있습니다.
  • 의료 영상 및 진단: YOLOv8은 X-레이, CT 스캔, MRI 및 초음파와 같은 다양한 영상 모드에서 이상을 탐지하고 분류할 수 있습니다. Ultralytics YOLOv8 객체 탐지 모델은 안과에서 당뇨병성 망막병증과 같은 망막 이상을 식별하는 데 활용할 수 있으며, 방사선과 모델에서는 골절을 탐지하여 방사선 전문의가 외상 사례를 평가하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
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그림 1. YOLOv8을 사용한 X-레이 이미지의 골절 탐지.

의료 객체 탐지의 장점과 과제

RetinaNet 및 Faster R-CNN과 같은 다른 객체 탐지 모델과 비교하여 Ultralytics YOLOv8은 AI 기반 의료 응용 분야에 뚜렷한 장점을 제공합니다.

  • 실시간 탐지: YOLOv8은 가장 빠른 객체 탐지 모델 중 하나입니다. 의료 도구 및 기기의 빠르고 정확한 탐지가 중요한 수술과 같은 실시간 의료 절차에 이상적입니다.
  • 정확도: YOLOv8은 객체 감지 분야에서 최첨단 정확도를 보여줍니다. 아키텍처, 손실 함수 및 훈련 과정의 개선은 의료 객체를 식별하고 위치를 정확하게 파악하는 데 기여합니다.
  • 다중 의료 객체 감지: YOLOv8은 단일 이미지에서 여러 객체를 감지할 수 있습니다. 예를 들어 수술 중 여러 의료 기기를 식별하거나 의료 환경에서 다양한 이상 징후를 감지할 수 있습니다.
  • 낮은 복잡성: 2단계 검출기(Faster R-CNN과 같은)에 비해 YOLOv8은 단일 단계로 감지를 수행하여 감지 프로세스를 단순화합니다. 이 간소화된 접근 방식은 속도와 효율성에 기여하여 기존 의료 워크플로 최적화에 더 쉽게 배포하고 통합할 수 있도록 합니다.
  • 향상된 훈련 및 배포: Ultralytics는 모델을 매우 사용자 친화적으로 만드는 데 중점을 두어 간소화된 훈련 과정, 단순화된 모델 내보내기 및 다양한 하드웨어 플랫폼과의 호환성을 제공하여 의료 분야의 연구원과 개발자가 쉽게 접근할 수 있도록 합니다.

수많은 장점에도 불구하고 의료 객체 감지에 컴퓨터 비전 모델을 사용하는 데에는 어려움이 있습니다.

  • 데이터 의존성: 컴퓨터 비전 모델은 효과적인 훈련을 위해 많은 양의 레이블이 지정된 데이터가 필요합니다. 의료 분야에서 고품질의 주석이 달린 데이터 세트를 확보하는 것은 환자 개인 정보 보호와 같은 요인으로 인해 어려울 수 있습니다.
  • 의료 이미지의 복잡성: 의료 이미지는 종종 복잡하고 겹치는 구조를 포함하므로 고급 모델이 정상 조직과 비정상 조직을 구별하기 어렵습니다.
  • 컴퓨팅 자원: 고해상도 의료 이미지를 분석하려면 높은 컴퓨팅 성능이 필요할 수 있으며, 이는 자원 제약적인 환경에서는 제한 사항이 될 수 있습니다.

YOLOv8 모델을 사용하여 추론 실행

YOLOv8을 사용하려면 먼저 Ultralytics 패키지를 설치하십시오. pip, conda 또는 Docker를 사용하여 설치할 수 있습니다. 자세한 내용은 Ultralytics 설치 가이드에서 확인할 수 있습니다. 문제가 발생하면 일반적인 문제 해결 가이드가 도움이 될 수 있습니다.

Ultralytics가 설치되면 YOLOv8을 사용하는 것은 간단합니다. 사전 훈련된 YOLOv8 모델을 사용하여 처음부터 모델을 훈련하지 않고도 이미지에서 객체를 감지할 수 있습니다.

다음은 YOLOv8 모델을 로드하고 이를 사용하여 이미지에서 객체를 감지하는 방법에 대한 간단한 예제입니다. 더 자세한 예제와 고급 사용 팁은 공식 Ultralytics 문서에서 모범 사례 및 추가 지침을 확인하십시오.

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그림 2. YOLOv8을 사용하여 추론을 실행하는 코드 스니펫을 보여줍니다.

결론

Ultralytics YOLOv8과 같은 모델을 통해 AI를 의료에 통합하는 것은 의료 환경을 변화시키고 있습니다. 실시간 고정밀 감지를 제공하는 능력은 워크플로를 단순화하고 수술 정확성, 진단 정확성 및 실시간 환자 모니터링을 향상시켜 더 나은 환자 결과를 가져옵니다. 데이터 품질과 컴퓨팅 성능을 지속적으로 개선함에 따라 의료 분야에서 YOLOv8의 잠재력은 더욱 커질 것이며, 더 많은 의료 요구 사항을 효과적으로 해결할 수 있을 것입니다.

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