2018.06.11

"CT 이미지를 수술 현장에 투영"··· 한 영국 병원의 '홀로렌즈' 활용법

Laurie Clarke | Computerworld UK
임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)이 마이크로소프트의 혼합 현실 홀로렌즈 헤드셋(Hololens headsets)을 런던 성 마리 병원의 피부 이식 외과에서 테스트하고 있다.



얼핏 보면 마이크로소프트 홀로렌즈 헤드셋은 가상현실(VR) 헤드셋과 유사해 보인다. 그러나, 사실 이 기술은 가상 현실이 아닌 ‘혼합’ 현실 기기다. 증강 현실 레이어가 물리적 세계 위에 겹쳐져, 물리적 객체에 대한 인식을 강화한다. 현재 이 기술은 제조 및 건설 업계에서 사용되고 있고, 이제는 파급 효과가 가장 클 것으로 기대되는 의료 분야까지 진출했다.

임페리얼 칼리지 런던의 수술 및 암 학부의 리서치 펠로우인 필립 프랫은 “병원 지하실에 놀라운 기계가 있다. CT와 MRI 스캐너다. 이에 의해 기본적으로 환자 신체 내부의 사진을 찍을 수 있다. 이를 화면 상에서 모두 볼 수 있지만, 현재 이 정보가 수술 환경에서 사용되는 방식은 너무 낡았다”라고 말했다.

이에 따라 프랫 박사는 홀로렌즈 헤드셋을 이용해 런던 성 마리 병원의 피부 이식을 시작으로 외과의가 실제 수술 중에 이러한 이미지에 액세스할 수 있도록 하려 한다.

피부 이식은 피부 외상으로 이어진 부상 유형에 적합하다. 예컨대 자동차 사고나 심한 화상에서 비롯된 상처 등이다. 상처 부위를 치료하기 위해 신체의 다른 부분에서 건강한 피부 조각을 떼내 부상 부위에 부착한다. 여기서 중요한 것은 이 피부가 죽지 않으려면, 혈액 공급이 이루어질 수 있는 지점에 부착돼야 한다는 점이다.

이런 수술 유형에서 핵심은 피하 혈관의 위치를 정확히 파악하는 것이다. 병원 대부분이 이런 수술을 할 때 살균 잣대를 이용해 스캔에서 얻은 치수를 세밀하게 표시하고 피부 표면에 여러 차례 작은 절개를 이행하는 까다로운 과정을 거친다. 그렇지 않으면 도플러 초음파 프로브(Doppler Ultrasound Probe)라는 혈류 증강 기기를 이용해 혈관의 위치를 검출해야 한다.

프랫 박사는 “이는 매우 근사적 방법이고, x라고 표시된 지점이 실제로 정확한 위치라고 보장할 수도 없다. 관여하는 혈관의 정확한 상부를 절개하는 것이 매우 중요한데, 찾기까지 오랜 시간이 걸릴 수도 있다. 수술실에서는 시간이 매우 귀중하다. 환자의 전신 마취 시간 역시 짧을 수록 좋다"라고 말했다.

혈관의 위치 관련 정보는 CT 스캔으로 얻을 수 있다. 이는 70년대부터 사용된 기술이다. 그러나 이 2차원 정보를 환자의 신체에 반영하기가 쉽지 않다. 적어도 홀로렌즈가 나오기 전까지는 이런 상황이었다. 프랫 박사는 “홀로렌즈가 나왔을 때 이 기술이라면 고전적인 임상 문제를 해결하는데 도움이 될 것이라는 생각이 들었다. 외과의가 원하는 것은 환자의 내부를 시각화하고 이 시각 정보를 수술 중에 겹쳐서 볼 수 있는 것이다”라고 말했다.

이 기술은 현재 이 병원에서 하지 재건 수술(lower limb reconstructive surgeries)을 요하는 모든 사례에 적용되고 있다. 홀로렌즈는 겹쳐진 이미지를 물리적 표지물 위에 묶을 수 있으므로 이미지 매핑의 정확성이 심지어 신체 부위가 움직일 때조차 그대로 유지된다. 그러나, 이는 수술 환경에서 처음 사용되는 기술이어서, 일단 하지 수술에 적용됐다. 다리의 뼈 구조물은 크고 단단해 환자가 위치를 바꿔도 혈관의 움직임이 덜하기 때문이다.

로봇 수술 경력이 있는 프랫 박사는 병원에 사용하는 소프트웨어 코드를 직접 작성했다. 그는 이 기술을 가능한 한 사용하기 쉽게 만들려고 했다. 그는 “외과의가 빨리 적응하려면 이미지를 조작하고 이를 환자와 정렬하는 측면에서 매우 직관적이어야 했다. 이를 수행하는데 30초 또는 1분 이상이 걸린다면 제대로 하지 못한 것이다. 현재까지 외과의의 반응은 압도적으로 긍정적이다"라고 말했다.


그렇다면 이 기술의 다음 단계는 무엇일까? 가까운 미래의 응용 분야라면 역시 특정 혈관의 위치를 파악하는 것이 필수적인 수술을 꼽을 수 있다. 예컨대 유방암 이후의 유방 재건 수술이 대표적이다. 결장 또는 직장 암에도 사용될 수 있다. 종양을 식별하는 MRI 스캔이 악성 조직을 모두 잘라낼 수 있도록 수술 중에 수술 부위로 투영될 수 있다. 그러나 이들 조직은 유동적이어서 이미지를 신체 부위로 매핑 하기가 까다롭다.

한편, 프랫 박사는 의료분야 혁신의 개척자임에도 불구하고, 기술에 대한 지나친 열광을 경계한다. 그는 “우리는 해법이 아닌 문제에 먼저 접근해야 한다. 한 조각의 기술을 가지고 이용할 곳을 찾는 게 아니다. 오히려, 문제로부터 시작해야 하고 이를 돕는데 가장 적절한 기술을 찾아야 한다”라고 말했다.

현재, 이 기술은 임페리얼 칼리지와 연계된 병원인 성 마리, 채링 크로스, 및 해머스미스 병원 등에서만 사용한다. 그러면서도, 프랫 박사는 이 기술을 이용해 수행된 사례 연구의 수를 늘리는데 치중하고 있다. 궁극적으로 이 기술이 영국 내의 모든 병원에서 쓰이도록 하는 것이 목표다.

물론 국가건강서비스(NHS) 전반에서 표준 도구가 되려면 까다롭고 복잡한 과정을 거쳐야 한다. 그러나 기술의 전망은 매우 긍정적이다. 프랫 박사는 “이를 이끄는 동인은 이 기술이 최대한 자주 그리고 최대한 지리적으로 폭넓게 쓰이도록 하자는 것이다. 소수의 병원이 아니라 다수의 병원에서 보편적으로 쓰였으면 하는 바람이다. 이는 분명 큰 그림의 일부이다”라고 말했다. ciokr@idg.co.kr 

2018.06.11

"CT 이미지를 수술 현장에 투영"··· 한 영국 병원의 '홀로렌즈' 활용법

Laurie Clarke | Computerworld UK
임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)이 마이크로소프트의 혼합 현실 홀로렌즈 헤드셋(Hololens headsets)을 런던 성 마리 병원의 피부 이식 외과에서 테스트하고 있다.



얼핏 보면 마이크로소프트 홀로렌즈 헤드셋은 가상현실(VR) 헤드셋과 유사해 보인다. 그러나, 사실 이 기술은 가상 현실이 아닌 ‘혼합’ 현실 기기다. 증강 현실 레이어가 물리적 세계 위에 겹쳐져, 물리적 객체에 대한 인식을 강화한다. 현재 이 기술은 제조 및 건설 업계에서 사용되고 있고, 이제는 파급 효과가 가장 클 것으로 기대되는 의료 분야까지 진출했다.

임페리얼 칼리지 런던의 수술 및 암 학부의 리서치 펠로우인 필립 프랫은 “병원 지하실에 놀라운 기계가 있다. CT와 MRI 스캐너다. 이에 의해 기본적으로 환자 신체 내부의 사진을 찍을 수 있다. 이를 화면 상에서 모두 볼 수 있지만, 현재 이 정보가 수술 환경에서 사용되는 방식은 너무 낡았다”라고 말했다.

이에 따라 프랫 박사는 홀로렌즈 헤드셋을 이용해 런던 성 마리 병원의 피부 이식을 시작으로 외과의가 실제 수술 중에 이러한 이미지에 액세스할 수 있도록 하려 한다.

피부 이식은 피부 외상으로 이어진 부상 유형에 적합하다. 예컨대 자동차 사고나 심한 화상에서 비롯된 상처 등이다. 상처 부위를 치료하기 위해 신체의 다른 부분에서 건강한 피부 조각을 떼내 부상 부위에 부착한다. 여기서 중요한 것은 이 피부가 죽지 않으려면, 혈액 공급이 이루어질 수 있는 지점에 부착돼야 한다는 점이다.

이런 수술 유형에서 핵심은 피하 혈관의 위치를 정확히 파악하는 것이다. 병원 대부분이 이런 수술을 할 때 살균 잣대를 이용해 스캔에서 얻은 치수를 세밀하게 표시하고 피부 표면에 여러 차례 작은 절개를 이행하는 까다로운 과정을 거친다. 그렇지 않으면 도플러 초음파 프로브(Doppler Ultrasound Probe)라는 혈류 증강 기기를 이용해 혈관의 위치를 검출해야 한다.

프랫 박사는 “이는 매우 근사적 방법이고, x라고 표시된 지점이 실제로 정확한 위치라고 보장할 수도 없다. 관여하는 혈관의 정확한 상부를 절개하는 것이 매우 중요한데, 찾기까지 오랜 시간이 걸릴 수도 있다. 수술실에서는 시간이 매우 귀중하다. 환자의 전신 마취 시간 역시 짧을 수록 좋다"라고 말했다.

혈관의 위치 관련 정보는 CT 스캔으로 얻을 수 있다. 이는 70년대부터 사용된 기술이다. 그러나 이 2차원 정보를 환자의 신체에 반영하기가 쉽지 않다. 적어도 홀로렌즈가 나오기 전까지는 이런 상황이었다. 프랫 박사는 “홀로렌즈가 나왔을 때 이 기술이라면 고전적인 임상 문제를 해결하는데 도움이 될 것이라는 생각이 들었다. 외과의가 원하는 것은 환자의 내부를 시각화하고 이 시각 정보를 수술 중에 겹쳐서 볼 수 있는 것이다”라고 말했다.

이 기술은 현재 이 병원에서 하지 재건 수술(lower limb reconstructive surgeries)을 요하는 모든 사례에 적용되고 있다. 홀로렌즈는 겹쳐진 이미지를 물리적 표지물 위에 묶을 수 있으므로 이미지 매핑의 정확성이 심지어 신체 부위가 움직일 때조차 그대로 유지된다. 그러나, 이는 수술 환경에서 처음 사용되는 기술이어서, 일단 하지 수술에 적용됐다. 다리의 뼈 구조물은 크고 단단해 환자가 위치를 바꿔도 혈관의 움직임이 덜하기 때문이다.

로봇 수술 경력이 있는 프랫 박사는 병원에 사용하는 소프트웨어 코드를 직접 작성했다. 그는 이 기술을 가능한 한 사용하기 쉽게 만들려고 했다. 그는 “외과의가 빨리 적응하려면 이미지를 조작하고 이를 환자와 정렬하는 측면에서 매우 직관적이어야 했다. 이를 수행하는데 30초 또는 1분 이상이 걸린다면 제대로 하지 못한 것이다. 현재까지 외과의의 반응은 압도적으로 긍정적이다"라고 말했다.


그렇다면 이 기술의 다음 단계는 무엇일까? 가까운 미래의 응용 분야라면 역시 특정 혈관의 위치를 파악하는 것이 필수적인 수술을 꼽을 수 있다. 예컨대 유방암 이후의 유방 재건 수술이 대표적이다. 결장 또는 직장 암에도 사용될 수 있다. 종양을 식별하는 MRI 스캔이 악성 조직을 모두 잘라낼 수 있도록 수술 중에 수술 부위로 투영될 수 있다. 그러나 이들 조직은 유동적이어서 이미지를 신체 부위로 매핑 하기가 까다롭다.

한편, 프랫 박사는 의료분야 혁신의 개척자임에도 불구하고, 기술에 대한 지나친 열광을 경계한다. 그는 “우리는 해법이 아닌 문제에 먼저 접근해야 한다. 한 조각의 기술을 가지고 이용할 곳을 찾는 게 아니다. 오히려, 문제로부터 시작해야 하고 이를 돕는데 가장 적절한 기술을 찾아야 한다”라고 말했다.

현재, 이 기술은 임페리얼 칼리지와 연계된 병원인 성 마리, 채링 크로스, 및 해머스미스 병원 등에서만 사용한다. 그러면서도, 프랫 박사는 이 기술을 이용해 수행된 사례 연구의 수를 늘리는데 치중하고 있다. 궁극적으로 이 기술이 영국 내의 모든 병원에서 쓰이도록 하는 것이 목표다.

물론 국가건강서비스(NHS) 전반에서 표준 도구가 되려면 까다롭고 복잡한 과정을 거쳐야 한다. 그러나 기술의 전망은 매우 긍정적이다. 프랫 박사는 “이를 이끄는 동인은 이 기술이 최대한 자주 그리고 최대한 지리적으로 폭넓게 쓰이도록 하자는 것이다. 소수의 병원이 아니라 다수의 병원에서 보편적으로 쓰였으면 하는 바람이다. 이는 분명 큰 그림의 일부이다”라고 말했다. ciokr@idg.co.kr 

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