병원 VR·AR 활용 사례, 의료서비스 질 향상 기대

가상현실(VR), 증강현실(AR)을 이용한 의료서비스가 공개돼 질 향상 기대감을 높이고 있다.

1일 의료계에 따르면 국내 의료진이 VR, AR을 활용한 수술 시뮬레이션, 인공호흡기 시뮬레이션 등을 공개하며 조명 받고 있다.

먼저 국내 연구진이 간암 수술을 앞둔 환자에게 VR을 활용해 수술 과정 등을 설명하면 환자 이해를 높이고 수술 불안감을 줄일 수 있다는 연구 결과를 발표했다.

삼성서울병원 이식외과 유진수 교수는 임상역학연구센터 강단비 교수와 함께 자체 개발한 VR 교육 플랫폼의 연구 결과 이같이 확인했다고 발표했다.

간은 해부학적으로 복잡한 장기 중 하나다. 수술 전 설명시 의료진이 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI) 등의 검사 결과로 설명하지만 충분하지 않다는 평가가 많았다.

연구팀은 이를 보완하기 위해 의료교육 시뮬레이터 기업인 브이알애드(VRAD)와 함께 간암 수술의 모든 과정을 설명하는 VR 교육 플랫폼을 개발했다.

플랫폼은 실제 병원 내 교육실 모습과 동일하게 제작됐다. 의사와 환자가 함께 접속하면 교육 영상이 방영되며 교육이 시작된다.

교육은 간의 3차원(3D) 모형을 활용해 진행된다. 환자가 VR 기기를 이용해 투명도를 조절하면 복잡한 간 내부를 생생하게 들여다 보면서 의료진 설명을 들을 수 있다.

의료진이 간의 3D 모형을 실제 수술하듯 잘라내는 모습을 보여주면 환자는 가상현실 속에서 의사가 어떤 방식으로 간암을 수술하는지 여러 각도에서 직접 볼 수 있다.

교육 영상엔 간의 역할과 간세포암이 생기는 원인, 개복과 복강경 수술의 차이, 간절제술 중 담낭 절제, 수술 후 합병증 등도 담겼다.

연구팀은 효과 검증을 위해 2022년 1월부터 2023년 2월까지 간암 수술을 앞둔 환자 88명을 모집해 한 그룹은 VR 플랫폼으로 교육하고 다른 그룹은 말로만 설명한 뒤 차이를 비교했다.

VR 플랫폼으로 교육받은 환자는 수술에 대한 지식이 수술 전 교육 받기 전보다 5.86점 증가해 17.2점으로 나타났다. 말로만 교육을 받은 그룹은 2.63점 상승해 13.42점에 그쳤다.

수술에 대한 불안 정도의 차이는 더 컸다. 불안 정도 측정 검사(STAI-X-1)에서 VR 교육 그룹의 불안 점수는 4.14점 감소했지만 기존 교육 그룹은 0.84점 떨어졌다. 통계적으로 보정했더니 VR을 이용하지 않은 그룹은 VR 이용 그룹보다 수술에 대한 불안도가 2.9배 높았다.

유진수 교수는 "백 마디 말보다 직접 눈으로 보는 게 낫고, 직접 간을 이리저리 돌려가며 볼 수 있으면 금상첨화"라며 "환자들이 수술 전 과도한 불안을 줄이고 본인 질환에 대해 조금이라도 더 잘 이해했으면 하는 마음에 개발했는데 효과가 좋아 만족스럽다"고 말했다.

유 교수는 "임상적 효과를 규명한 만큼 기술발전을 뒷받침하는 정책적 지원이 뒤따라야 할 때로 국산 기술로 개발한 VR플랫폼이 확산돼야 앞으로 벌어질 세계 의료 메타버스 각축전에서 우리나라도 서 있을 자리가 있다"며 "국가 차원의 과감한 투자로 의과학자와 병원, 관련 산업계가 뛰어들 공간을 만들어줘야 한다"고 덧붙였다.

고려대학교 구로병원은 AR장비를 활용한 인공호흡기 시뮬레이션 교육을 실시했다.

이 교육은 2023년 '스마트병원 선도모델 개발 지원사업'을 통해 개발 및 구축된 의료진 대상 VR·AR 교육 플랫폼을 사용해 진행 됐으며 응급환자를 응대하는 간호사를 대상으로 증강현실(AR)을 활용한 인공호흡기 시뮬레이션 교육이 진행됐다.

교육에 참여한 간호사들은 기본적인 이론 교육을 받은 뒤 실제 AR 도구를 사용해 응급환자 조기 대응, 인공호흡기 대처 등 주요 간호술기를 배우고 경험하는 시간을 가졌다.

이번 교육 플랫폼 개발 및 구축을 총괄한 산부인과 조금준 교수는 "스마트 병원 지원사업을 통해 구축한 이번 교육 플랫폼은 의료진들의 위기대응능력과 숙련도 향상을 위해 사용될 수 있는 좋은 교육플랫폼이라고 생각한다"며 "지속적인 플랫폼 개발과 업데이트를 통해 의료진들의 역량을 강화하고 나아가 의료기관 시스템의 디지털전환과 스마트 병원으로의 발전을 위해 최선을 다하겠다"고 말했다.

국내 연구진이 증강현실을 이용, 인공관절 수술 프로그램을 개발했다.

연세사랑병원은 최근 서울아산병원, 의료기기업체 스카이브 연구팀과 함께 이같은 프로그램을 개발 미국 캘리포니아에서 열린 미국정형외과연구학회(ORS)에서 포스터 발표를 진행했다.

ORS는 정형외과 관련 연구 학회 중 가장 권위 있고 규모가 큰 학회로 매년 약 2500개가량의 연제가 발표된다. 최근 빅데이터를 이용한 인공지능이 의료계의 4차 산업으로 각광받으면서 인공지능을 이용한 진단에 관한 연구가 시작되고 있다.

인공지능을 이용한 진단 연구가 아직 걸음마 수준의 단계이지만 7개의 위험인자만을 가지고 슬개골 이탈에 대한 진단 능력을 보인 것만으로도 큰 의미가 있다고 평가받는다.

많은 의학자들의 예측에 의하면 미래 의학은 빅데이터를 기반으로 인공지능을 통한 진단 및 치료가 이뤄질 것으로 보고 있다.

또 VR과 AR을 통해 치료 및 수술까지 이뤄지는 디지털 헬스케어가 구축되고 고령화에 따른 재생의학과 개인 맞춤형 치료가 발전할 것으로 예측된다.

연세사랑병원은 이 같은 변화를 예측해 '한국인 맞춤형 인공관절'을 7년에 걸친 공동연구를 통해 개발했다.

의료기기 업체 스카이브와 함께 개발한 한국인 맞춤형 인공관절 PNK는 지난해 11월 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받아 국내뿐 아니라 세계 시장으로의 수출을 계획하고 있다.

또 세브란스 정형외과팀과 스카이브와의 3년간의 공동 연구를 통해 무릎 인공관절 수술 시 증강현실(AR)을 이용한 수술 프로그램을 개발, 최근 식품의약품안전처 허가를 신청했다.

연세사랑병원 연구진은 "AR을 이용한 무릎 인공관절 수술 프로그램은 까다로운 기술 때문에 개발에 성공한 곳이 전세계적으로 5곳 남짓으로 식약처 허가가 난다면 빠르면 2025년 상반기부터 상용이 가능하며 세계시장에서 경쟁하게 될 것으로 예측된다"고 말했다.

연구진은 이어 "지속적인 연구와 개발로 의료계의 변화를 선도하고, 환자들에게 더 좋은 결과를 얻게 하는 것이 전문병원으로서의 책임"이라며 "초심을 잃지 않고 좋은 치료 개발에 힘쓰겠다"고 덧붙였다.