보건타임즈 : 고대안암병원, 세계 최초 '가상 시술 시뮬레이터' 개발

시뮬레이션, '실제 시술'과 똑같이 재현‥가상 환경서 사전에 시술 도구 삽입
의료진, 임상서 시술 정확도 높여 '환자 더 안전하게 시술'
사전점검 정확도 높여 가상 '해부학적 구조 구현, 수술 도구 삽입'
고재철 교수 "더 많은 응용 통해 환자 정확하면서 안전한 시술 받을 수 있길 기대"
논문, 대한통증학회 공식 학술지 'The Korean Journal of Pain'에 게재

[보건타임즈] 까다로운 절차가 필요한 통증 치료 시술들은 환자의 X-ray를 확인할 수 있는 실시간 영상 장치 C-arm을 투시, 시행하게 된다.

하지만 C-arm을 이용한 시술은 실제 3차원 구조와 차이가 있는 2차원 영상만 제공, 숙련된 의료진조차 시술에 어려움을 겪게 돼 환자의 불편과 통증을 늘어나며 성공률을 낮추는 요인이 될 수 있다.

고려대학교 안암병원 고재철 교수(사진)는 이러한 한계를 극복하기 위해 시술의 난이도가 높아 어려움이 있을 것으로 예상되는 환자의 데이터를 바탕으로 시술을 시현할 수 있는 가상 시뮬레이션 프로그램을 개발, 실제 환자에 성공적으로 시술을 수행했다. (논문보기)

고 교수가 개발한 시뮬레이터는 환자의 영상 데이터를 이용해, 실제 시술하는 환경을 계산, 가상으로 만들어 낼 수 있다.
기존에도 CT 영상을 이용, 가상 X-ray를 만들어내는 기술은 있었으나, C-arm을 활용해 시술 도구와 환자의 정확한 3차원 위치 관계, 실제 시술 환경과 똑같이 시술할 수 있는 가상 환경을 만들어내 임상에 적용한 것은 전 세계적으로 최초다.

이를 위해선 수많은 연산이 필요하다.
이에 고 교수는 최적화 기법을 적용, 실제 시술하는 느낌을 실시간으로 가능하게 만들어냈다.

이 시뮬레이션은 실제 시술과 똑같이 재현해낸다.
가상 환경에서 시술에 사용되는 도구를 직접 삽입해봄으로써 미리 어려운 시술을 수행하게 해 의료진의 시술 사전점검을 도와 실제 임상에서 시술 정확도를 높여 환자가 더 안전한 시술을 받을 수 있다. (사진)

시뮬레이터는 CT 등 2차원 이미지를 통해 시술 부위의 해부학적 구조와 시술 도구를 위치, 크기, 방향 등의 정보로 실시간 3차원 가상 시술 환경을 구현하는 것이 핵심 기술이다.

또 의료진은 가상 환경에서 정확한 해부학적 구조와 시술 도구의 위치 관계를 확인, 사전에 시술 도구를 삽입해볼 수 있다는 점이 가장 큰 특징이다.

고 교수는 시뮬레이터에 CT, DICOM(의료용 디지털 영상처리와 통신) 데이터를 사용해 만든 그래픽 화면을 이용해 뼈의 퇴행성 변형으로 시술 난이도가 높던 환자의 경추간공 경막외 신경차단술(Transforaminal epidural injection), 상하복신경총차단술(Superior hypogastric plexus block), 삼차신경절 차단술(Gasserian ganglion block) 등의 시술을 성공적으로 마친 바 있다.

이 연구는 컴퓨터 연산을 통해 환자를 해부학적으로 시각화함과 동시에 대표되는 시술 도구를 정확한 가상 공간에 정합, X-ray 유도하 시술을 실제 환자에게 사전 시뮬레이션을 최초로 적용한 케이스다.
이 케이스는 실제 시술에 활용, 시술을 성공적으로 이끄는데 기여했기에 더욱 의미가 크다.

해부학적 지식을 갖춘 능숙한 의료진도 2D 화면에서 정확한 시술 위치를 가늠하는 것은 한계가 있기에, 고 교수팀이 개발한 가상 시뮬레이션 프로그램이 통증 시술의 정확도를 높일 것으로 보인다.

고 교수는 "그간 의학 중재 시술(Interventional Procedures)에서 가상상황에 현실과 같은 시술 장면을 구현하려는 다양한 시도가 있었지만, 시술이 복잡한 환자를 해부학적으로 이해하는 것에 그쳐 임상현장에 사용할 수 있는 기술을 개발하려 했다"면서 "가상 X-ray 생성을 통해 시술 도구와 해부학적 구조를 매칭하는 시뮬레이터이기에 다양한 의료 분야에 적용할 수 있다"며 "시뮬레이터를 가상/증강현실(VR/AR) 기술에 접목함으로써 의료진이 느끼는 현장감은 물론 유의미한 프로그램을 만드는 데 힘쓰고 있다. 더 많은 응용을 통해 환자가 정확하면서 안전한 시술을 받을 수 있기를 기대한다"고 밝혔다.

이 연구결과를 상세하게 정리한 논문은 'Development of Pre-procedure Virtual Simulation for Challenging Interventional Procedures: An Experimental Study with Clinical Application'이란 주제로 대한통증학회 공식 학술지 'The Korean Journal of Pain'에 게재됐다.