AI 基盤 手術 내비게이션 만든 ‘休톰’… 患者마다 血管 模樣 달라 큰 隘路
딥러닝 活用 精巧한 3D映像 具現… 手術때 腹部膨脹 程度도 豫測 可能
醫師 經驗에만 依存하던 慣行 벗고, 最新 外科 醫療技術 電波에도 寄與
僞裝 이어 신장-廢 等 順次 開發
형우진 休톰 代表理事가 自社의 手術 내비게이션 프로그램 RUS를 利用해 만든 特定 患者의 位 周邊 3次元 血管 模樣과 함께 로봇
手術 機構가 들어갈 最適의 位置를 시뮬레이션하는 그래픽을 보여주고 있다. 허진석 記者 jameshur@donga.com
사람 배 속의 臟器를 節制하는 手術은 醫師들이라고 마냥 쉽게 하는 일은 아니다. 형우진 세브란스病院 敎授(56)는 世界에서 로봇 胃癌 手術을 가장 많이 했고, 로봇 胃癌 手術醫 標準을 만들다시피 한 醫師다. 그런 그도 手術을 할 때는 緊張을 늦출 수 없다. 位 周邊의 血管들을 잘 區分해 잘라낼 組織으로 連結된 血管만 잘라야 하는데, 자칫 肝과 같은 다른 臟器로 血液을 供給하는 血管을 잘라낼 危險이 늘 있기 때문이다. 血管을 잘못 切斷하면 로봇 手術은 中斷되고, 다른 手術팀이 投入돼 患者의 배를 열어 切斷된 血管을 잇는 手術을 해야 할 수도 있다.
이런 危險이 常存하는 理由는 長期 周邊에 거미줄처럼 퍼져 있는 血管의 分布나 個別 血管의 模樣이 사람마다 다 다르기 때문이다.
사람들은 家族 中에 누군가 外科 手術을 받을 일이 생기면 經驗이 많으면서도 有能한 醫師를 찾는다. 手術을 많이 해 본 醫師가 最小限의 節槪로, 必要한 部分만 節制해 損傷과 出血을 줄임으로써 手術 結果를 좋게 할 것이라는 期待 때문이다. 患者나 患者 家族들의 이런 바람을 너무나 잘 알고 있는 兄 敎授는 外科 醫師로서 醫師의 經驗에 크게 依存하지 않고도 恒常 좋은 手術 結果를 낼 수 있는 方法을 苦悶했다. 患者마다 다른 血管 模樣을 미리 明確하게 보여 주고, 必要하면 豫行演習을 할 수 있는 시스템을 갖춰 주면 그런 바람들이 實現될 것이라고 봤다. 마침 人工知能(AI)의 딥러닝 技術이 開化하고 있었다. 兄 敎授가 2017年에 創業한 스타트업 ‘休톰’은 世界에서 처음으로 딥러닝 技術을 活用해 ‘完璧한 外科 手術’을 돕는 AI 基盤 手術 ‘道具’를 만드는 會社다.
●“患者마다 다른 배 속을 正確히 보여주는 ‘내비’ 만든 셈”
休톰이 만든 手術用 내비게이션(RUS·러스)의 核心 機能은 個別 患者의 컴퓨터單層撮影(CT) 映像을 딥러닝을 活用해 自動으로 3次元 그래픽 畵面으로 만드는 것이다. 特定 患者의 臟器와 그 周邊 血管 分布를 디지털로 만드는 셈이다. 첫 番째로 商用化되는 프로그램은 胃癌 等에 따른 胃 切除術을 위한 用途다.
一般的으로는 手術 前에 患者가 CT를 찍으면 映像醫學科 醫師들이 手術할 意思가 患者의 臟器 周邊 血管 分布와 模樣을 理解하기 쉽도록 畵面을 補正해 넘겨준다. 手術을 할 醫師는 그 畵面들을 보고 自身의 經驗을 살려 患者 臟器 周邊의 血管 分布와 模樣 等을 類推한다.
RUS 德分에 醫師들은 手術 經驗이 적더라도 長期 周邊 動脈과 靜脈의 正確한 分布, 異例的인 血管의 分岐 地點 等을 3次元 그래픽으로 보다 明確하게 認識할 수 있다. 兄 代表는 “어두운 밤길을 自動車로 갈 때 내비게이션이 있으면 몇 m 앞에서 方向 轉換을 해야 할지 알기 때문에 效率的이면서도 便安하게 運行을 할 수 있다”며 “外科 手術에서도 그런 것이 可能해지는 것”이라고 했다.
實際 胃癌 患者의 手術室에서 休톰의 手術 내비게이션 프로그램 ‘RUS’를 活用해 로봇 手術을 하는 모습. 로봇 手術은 患者를
手術臺에 눕혀 두고 醫師는 그 옆에서 모니터를 보며 로봇팔을 微細하게 操縱하는 方式으로 進行된다. 休톰 提供
16日 서울 麻浦區 休톰 本社에서 RUS를 活用한 手術 場面을 直接 봤다. 軟노란色의 림프샘 속에 숨어 있는 血管을 찾을 때 RUS 畵面을 參照하는 로봇 手術 機構의 움직임에는 躊躇함이 적어 보였다. 兄 代表는 “實際로 手術을 할 때 正確한 血管의 位置를 모르면 該當 地點까지 超音波 가위 같은 手術 機構를 아주 조심스럽게 조금씩 천천히 쓸 수밖에 없다”고 했다. 30名의 患者를 對象으로 한 臨床試驗에서 RUS는 모든 患者의 直徑 1mm 안팎의 血管을 100% 찾아냈다고 兄 代表는 傳했다.
●外國 胃癌 患者 手術도 RUS 통해 助言 可能
CT 畵面을 3次元으로 만드는 데는 休톰이 開發한 特許 技術들이 들어 있다. 사람은 CT를 찍는 동안에 숨을 쉬기 때문에 血管의 位置가 조금씩 變化돼 찍히게 된다. 長期 周邊의 動脈과 靜脈을 번갈아 찍는 동안에 먼저 撮影된 動脈의 位置가 靜脈을 찍을 때는 조금 다른 곳에 位置하게 되는 것이다. 休톰은 血管의 이런 位置 移動을 딥러닝 技術을 活用해 精巧하게 整合시키는 技術을 갖고 있다.
또 다른 重要한 技術은 患者 腹部의 膨脹 程度를 豫測하는 技術이다. 手術을 할 때는 배에 가스를 넣어 腹部를 膨脹시킨다. 로봇 手術을 위한 카메라로 長技를 잘 觀察하고 機構들을 다루기 쉽도록 하기 위해서다. 그런데 같은 量의 가스를 넣어도 사람마다 부풀어 오르는 程度가 다르다. 筋肉이 많은 젊은 男子는 적게 부풀고, 運動을 잘 하지 않은 中年은 더 많이 부푸는 式이다. 이를 正確하게 豫測하지 못하면 手術 器具를 집어넣기 위해 切開해야 하는 最適의 位置를 찾기 힘들다. 切開한 位置가 나쁘면 手術할 部位를 제대로 살피기 힘들고, 手術 機構도 좋지 않은 方向으로 揷入돼 手術 結果가 좋지 않을 可能性이 높아진다.
休톰이 腹部 膨脹 豫測 技術까지 만든 것은 特定 患者의 實際 臟器 模樣과 周邊 血管 分布를 바탕으로 미리 假想의 手術을 해 볼 수 있도록 하기 위해서다. 兄 代表는 “世界的으로 有名한 醫療機器 會社와 手術 로봇 會社 等이 長期 周邊의 血管을 3次元 그래픽으로 만드는 비슷한 技術을 開發하고 있지만 解剖學的 構造만 보여주는 程度”라고 했다.
個別 患者의 臟器 周邊을 디지털 資料로 만들어내는 休톰의 技術은 遠隔地에 있는 患者의 手術을 助言해 줄 수 있는 道具로도 쓰일 수 있다. 實際로 休톰은 싱가포르의 한 病院에 入院한 胃癌 患者의 CT 資料를 받아 3次元 그래픽 畵面으로 만든 뒤 兄 代表가 該當 患者를 假想의 空間에서 手術하는 映像을 찍어 싱가포르 病院으로 보냈다. 兄 代表는 “外科 醫師들이 自身이 가진 手術 노하우를 멀리 外國까지도 손쉽게 傳達할 수 있어 醫療 技術의 電波에도 寄與할 것”이라고 했다.
●“手術의 槪念을 바꿀 디지털 이노베이션, 이제부터 始作”
兄 代表는 세브란스병원에 2005年 처음 로봇 手術을 導入한 主人公 中 한 名이다. 醫學에 새로운 技術을 椄木시키려는 努力은 助敎授로 세브란스병원에 赴任하던 當時부터 始作된 셈이다. 外科 醫師로서 只今도 外來患者를 진료하고 胃癌 手術을 執刀하면서 AI 開發者 等 任職員 83名인 休톰의 代表理事까지 맡고 있다.
休톰은 只今까지 約 262億 원을 投資받았다. 딥러닝을 活用한 映像 認識 技術은 世界的인 大會에서 페이스북을 앞설 程度로 水準이 높다. 그는 “2017年에 創業할 當時에는 일이 이렇게 커질 줄 몰랐다”며 “創業 7年째인 올해 첫 常用 製品이 나오는데, 앞으로는 거의 每해 新製品이 나올 것”이라고 했다.
休톰이 생각하는 디지털 이노베이션은 只今부터다. 올해 初 胃癌 手術用 내비게이션 販賣를 始作으로 올해 上半期쯤에는 腎臟 手術用 製品을, 來年 上半期에는 肺 手術用 製品을 내놓을 計劃이다. 以後로 肝과 大將, 職場 手術을 위한 RUS를 順次的으로 開發할 計劃이다.
休톰은 RUS를 導入한 病院이 手術에 活用할 때 該當 件別로 手數料를 받을 豫定이다. 手術 患者의 醫學 情報는 非識別 情報로 休톰으로 電送되고, 休톰이 3次元 그래픽 資料를 만든 뒤에 病院으로 電送해 주면 그때 病院 內에서 特定 患者의 情報가 되도록 시스템을 만들었다.
休톰은 手術하는 동안 로봇 手術 機構의 움직임을 追跡해 AI로 分析하는 시스템도 만들고 있다. 手術에도 細部 段階가 있는데 段階別로 로봇 手術이 얼마나 效率的으로 作動했는지를 分析해 豫後를 豫測하는 데 活用하기 위해서다. 醫師들의 外科 手術 訓鍊 시스템도 만든다.
兄 代表는 “休톰의 硏究開發 플랜은 長期的으로는 外科 手術醫 自動化로 向하고 있다”며 “自律走行 自動車가 段階別로 自律走行을 實現하고 있듯이, 外科 手術도 같은 길을 가게 될 텐데 休톰이 그 길을 開拓할 것”이라고 했다.
허진석 記者 jameshur@donga.com
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