바이오인

 가상현실(VR)의 의료분야 적용 동향

[목차]

Ⅰ. 서론
Ⅱ. VR 의료의 특성
Ⅲ. 분야별 적용 현황
Ⅳ. 시사점
용어해설
약어 정리

[내용]

Ⅰ. 서론

가상현실(VR: Virtual Reality)은 사람들이 일상적으로 경험하기 어려운 환경을 직접 체험하지 않고서도 실제 주변 상황과 상호작용을 하는 것처럼 만들어주는 기술이다. 기존에는 수술 실습이나 탱크, 항공기의 조종법 훈련으로 사용되었으나, 가상현실 실감 콘텐츠를 편리하게 즐길 수 있는 머리 장착용 HMD 타입의 모바일 디바이스가 등장해 다양한 분야에서 적용되고 있다.

최근 들어 가상현실의 응용분야로 의료 및 헬스케어가 각광을 받고 있다. 고령화 시대의 도래와 경쟁심화로 인한 심리질환 등 의료서비스 수요 증가에 대응하기 위한 의료전문가 육성 및 심리치료 대안으로 VR 기술이 부상하고 있다. VR은 유사 지각 자극을 생성해 실제와 다른 곳에 존재하는 것처럼 느끼게 하는 기술로 미국과 유럽에서는 사회불안, 비행공포증, 대화공포증 등을 가진 환자 인지행동 요법에 VR을 이용한 치료법이 적용되고 있다.

VR은 트라우마 치료에 제한적으로 활용했던 것에서 벗어나 수술, 치료, 재활 등 의료 전 영역으로 적용 범위가 확대되고 있다. VR을 이용하면 가상 환자나 장기를 구현하여 수련 교육이 가능하며, 의료진이 수술 전 적합한 계획을 세우고 사전에 테스트할 수 있다. 일대일 대면치료 방식의 심리치료 및 재활치료에 VR 기술을 활용함으로써 한 명의 의료진이 다수의 의료서비스 수요에 대한 대응이 가능하기 때문이다.

시장조사업체 MarketsandMarkets에 따르면 세계 VR 헬스케어 시장은 2015년 2억 7,490만 달러에서 2023년에는 49억 9,790만 달러로 연평균 36.6% 성장할 것으로 전망하고 있다. 용도별 VR 헬스케어 시장 크기는 환자케어관리, 의료훈련/교육, 피트니스관리, 약제관리의 순이며, 최종소비자별 시장은 병원/클리닉, 연구기관/제약업체, 연구/진단 랩, 정부/방위기관의 순이다. 지역별로는 북미가 가장 크고, 다음으로 아태지역, 유럽의 순이다.

각국 정부와 의과대학, 종합병원 등은 건강한 삶에 대한 관심이 높아지면서 VR과 헬스케어를 접목해 미래 신성장 동력으로 육성하고 있다. 정부의 지원하에 종합병원 등 의료기관, VR 관련 전문기업 및 벤처, 의과대학 및 연구소 등 연구기관, 의사 등 의료진이 서로 유기적으로 협력하여 VR을 영상진단, 수술, 스트레스 완화 및 재활치료, 의료 교육 및 시뮬레이션에 적용하고 있다.

본 고에서는 VR 의료 특성 및 진화 방향을 살펴보고, 국내·외 가상현실의 의료분야 적용현황을 분석한 후 미래 산업 발전을 위한 정책적 시사점을 도출해 보고자 한다.

Ⅱ. VR 의료의 특성

VR 의료의 장점으로 VR 기술을 적용하면 의료 서비스의 생산성 향상과 부가가치 증대를 도모할 수 있다. 실제 인체 장기에 가깝게 재현할 수 있는 VR 시뮬레이션의 활용으로 의대생이나 수련의 교육에 소요되는 인체 사체 및 장기, 의료 장비 등을 절약할 수 있고, 외과수술 활용 및 정신과, 재활치료 등에 활용되어 효율성이 향상된다.

VR 의료 기술은 1990년대 미국에서 참전 군인들의 외상 후 스트레스장애를 치료하기 위해 처음 개발됐고, 각종 공포증 치료 등에 저렴하고 편리하게 이용되고 있다. 국내에서는 2005년에 정신건강의학과에서 공포증을 치료하기 위해 도입한 후 적용되기 시작됐다. VR을 이용하면 보다 안전하고 통제된 환경에서 질병이나 장애의 원인을 살펴보고 재현하며, 사람의 인지구조에서 절대적인 시각과 뇌의 연계가 용이하고, 게임 요소를 가미해 치료 효과를 높일 수 있다.

일반 진료보다 의료 교육 분야, 각종 공포증의 극복 및 신체 재활 프로그램, 가정용 의료기기 분야 등에서 활발히 적용되고 있다. 특히 장애, 고령 등으로 거동이 불편하거나 이동이 자유롭지 않은 사람들에게 효과가 있는데, 그들에게 바깥세상과 만나는 통로가 되기 때문이다. VR로 로봇수술도 실시할 수 있고, 분산된 환자 관리도 매우 유용하며, VR 애플리케이션은 환자에 대해 배우고 의료 종사자와 같은 방식으로 환자를 검사할 수 있도록 설계되고 있어 시간 절약과 매출 증대 효과를 볼 수 있다.

 의료분야에서 VR의 활용은 의사의 보조수단이나 환자의 스트레스 감소, 의대생의 학습도구, 의료 관계자의 훈련이나 시뮬레이션 등 폭넓게 활용되고 있다. 의료·헬스케어 분야 종사자들은 실제적인 가상환경이나 인간 신체의 가상모델을 활용해 인체에 직접 시술하기 전에 유용한 정보를 확보할 수 있고, 학습을 위한 목적뿐만 아니라 위험이 높은 수술을 집도하는 숙달된 의료진에게도 필요하다. VR의 공간성, 실시간 상호작용, 자기투영성 요소들은 지각·인지, 의식·행위 등에 관여할 수 있어 영상진단학, 외과학, 재활의학 등에 도입되고 있다. 화상 환자의 통증 관리를 위해 VR 의료 비디오 게임을 활용한 주의분산치료(Distraction Therapy)는 효과가 있음이 입증되었다. 암 환자에게 VR을 통해 항암치료를 사전에 경험하게 해 부작용·고통을 완화하고, 뇌졸중 환자 연구에서 VR 기반 로봇 재활치료가 기존 치료보다 효과적이며, 알츠하이머병과 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD) 관리에도 활용되고 있다.

3D 인체 장기의 모델화, 진단과 수술 연습이 가능한데, VR은 환자의 수술 부위를 자유자재로 돌려가며 시뮬레이션할 수 있는 3D 가상 수술 시뮬레이터를 통해 외과수술 교육과 훈련에 활용된다. 영상진단학과 외과학에서는 3D 기법을 활용해 실제 인체 장기를 모델화하며, VR을 영상진단학에 응용하기 위해 실제 인체 장기에 가깝게 재현할 수 있을 정도의 고도의 컴퓨터 그래픽스를 이용해 현실감 향상 기술에 중점을 두고 있다.

Ⅲ. 분야별 적용 현황

1. 영상진단

Bioflight VR은 진단의 정확성을 높이기 위해 VR 환경에 데이터를 업로드 할 수 있는 솔루션을 구축해 CT 스캔과 MRI 데이터를 3D 이미지로 볼 수 있으며, 플랫폼은 GPU(Graphics Processing Unit)를 이용하여 가상환경을 통해 제공하고 있다. 상세한 정보 덕분에 환자의 상태를 좀 더 세부적으로 분석, 파악할 수 있고, 의사들은 수술 계획을 세울 시간을 절약하고 정확하게 환자 상태를 진단해 치료를 제공한다.

EchoPixel은 True 3D System을 개발해 초음파, CT 스캔, MRI 이미지를 3D 형태로 표준화함으로써 세계 의료 이미징분야에 영향력을 행사하고 있다. True 3D 시스템의 상세한 이미지들은 내과의사에게 환자의 구조와 질병에 대한 이해를 깊게 해 뛰어난 진단과 치료를 제공한다.

도쿄여자의과대학은 증강현실(AR: Augmented Reality)을 이용하여 수술 도중 집도의가 의료용 화상 관리 시스템을 조작할 수 있는 솔루션 개발을 진행하고 있다. 수술을 집도하는 의사는 각종 디바이스나 키보드를 만질 수 없어 의료용 화상을 보려면 간호사나 스태프가 화상관리 시스템을 조작해야 하는데, 이를 개선하기 위해 해당 솔루션을 개발해 집도의는 화상관리 시스템에 저장된 CT 데이터를 어느 위치에 삽입할지, 어느 위치에 배치할지 등을 손의 움직임으로 조작할 수 있다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 증강현실을 이용하여 실제 수술도구와 가상 수술도구를 함께 표시함으로써 수술자의 원활한 수술을 가능하게 한다. 장기 이미지 내 지점을 기준으로 3차원 렌더링하여 가상의 장기 모형 간의 깊이 정도를 파악하는 수술 내비게이션 시스템 운용방법, AR과 VR의 전환 통해 운동시차를 만들어 깊이감을 파악한다.

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