바이오인

개요：‘visible인체계획(VHP, Visible Human Project)’는 1989년에 미국국가도서관에서 제기하였다. 1991
년8월, 미국국가도서관은 Colorado Health Science Center와 합의하여 VHP를 정식으로 출범하였다.
Colorado대학에서 인체의 연속횡단면영상을 완성함으로써 정상인체의 구조데이터set를 얻었다. 이 과제는
1994년 11월에 완성되어 세계에 발표하였으며, 세계적으로 visible인체데이터의 개발에 붐을 일으켰고, 이
미 거대한 사회이익과 경제이익을 거두었다. 그 후, 한국·일본·독일·Australia 등 국가에서도 계속
visible인체계획을 시작하였다. 그중, 한국은 2000년에 ‘한국visible(Visible Korean Human, VKH) 5년계획
(2000.3～2005.2)’을 시작하였고, 2001년에 한 set의 뇌암 사망 인체표본의 데이터를 얻었다. 중국
visible인체연구는 1999년에 시작되었다. 2002년 10월, 제3군의(軍醫)대학에서는 처음으로 디지털visible인
체데이터set를 얻었다. 이 전에 정보학 영역의 과학자는 미국이 발표한 데이터를 이용하여 인체visible의
전기(前期)연구를 하였고, 이미 비교적 좋은 기초를 갖추었다. VHP연구는 디지털시대의 수요에 적응되고,
인체구조·기능과 상관된 많은 영역에서 응용전망이 광범위하다. 때문에 국가단위에서 중국visible인체계획
(Chinese Visible Human Project, CVHP)을 추진하는 것은 중요한 전략의의가 있다.


Ⅰ. visible인체연구의 국내외 개황

1. 국내외의 연구현황

디지털시대가 다가옴에 따라 인체구조의 데이터와 관련되는 의학·우주비행·체육·군사·자동차·기계제
조·예술 등 영역에서는 디지털visible인체에 대해 거대한 수요가 발생하였다.

미국 국가의학도서관에서는 먼저 기회를 잡아 1989년에 ‘visible인체계획(Visible Human Project,
VHP)'을 제기하였다. 1991년8월, 미국 국가의학도서관(NLM)은 Colorado대학 건강과학센터(Health Science
Center)와 합의하여, Colorado대학에서 인체구조 데이터의 채집과 3D구조 표현(三維重·)을 담당하기로 하
였다. Colorado대학에서 채용한 방법은 인체표본을 저온으로 냉동시킨 후, 공업밀링머신으로 한 층씩 깎고
사진을 찍은 다음, 계산기에 입력하여 인체의 연속횡단면그림(영상, 화상)을 얻고, 그 다음 인체구조의
three-dimensional 재 건립을 진행하는 것이다. 이 연구팀에서는 세계에서 처음으로 한set의 인체구조데이
터를 얻었다. 이 연구는 1994년 11월에 완성하여 세계에 발표하였다. 이 데이터는 중년남성이고 모두 1978
개 횡단면영상이 있고 서로 인접하여 있는 단면사이의 간격은 1.0㎜이였다. 매 폭 단면그림의 디지털 해상
도는 250만(2,048×1,216)화소(pixel)이고 총 데이터양은 13GB이다.

1995년11월, 이 연구팀에서는 또 한 차례의 여성표본단면제작과 영상데이터채집을 완료하였고, 단면총수는
5,189폭이며 단면간격은 0.33㎜이고 총 데이터양은 43GB에 달하였다. 미국visible인체계획의 실시는 전 세
계에서 거대한 반향을 일으켰다. NLM에서 주관하고, 1996·1998·2000년과 2002년에 4차례의 VHP국제학술회
의를 열었다. 미국 국가의학도서관에서 이미 43개 국가의 1,400여개의 가입자(사용자)와 데이터set의 사용
협정에 서명하였다.

적지 않은 연구기구 혹은 대학은 VHP의 연속단면영상데이터를 이용하여 새로운 컴퓨터인체 시뮬레이션 시스
템과 실용제품을 이미 개발하였거나 개발중에 있다. 예를 들면, Washington대학에서 개발한 디지털해부학시
스템·Harvard대학에서 개발한 전체 뇌의 도보(·譜) 및 외과수술계획시스템·Stanford대학에서 개발한 가
설적 내시경시스템·Hamburg대학에서 개발한 Voxel-Man시스템·미국 Rensselaer Polytechnic Institute에
서 개발한 핵의학모의시스템 등이다. 최근, 한국·일본·독일·Australia에서는 분분히 visible인체계획을
시작하였다.

그중, 한국visible인체계획(Visible Korean Human, VKH)에서 얻은 연구결과는 사람들의 주목을 받았다. 한
국의 아주대학 의학원과 한국과학기술정보연구소에서는 국가의 과학기술기금을 얻어 한국 visible인체 5년
계획(2000.03～2005.02)을 실시하였다. 2001년3월, 한국에서 처음으로 한 set의 visible인체의 데이터를 얻
었고, 연속횡단두께는 0.2㎜이고, 단면디지털촬영은 610만(3,040×2,008)화소였다. 비록 표본은 원래 65세
노년의 뇌암 환자에서 왔지만, 이것은 세계에서 두 번째로 되는 남성표본데이터set이다. 한국visible인체
의 후속연구사업은 지금 5년 계획에 따라서 진행하고 있다.

2. 국내연구현황

visible인체연구는 인체형태구조와 관련되는 많은 연구영역에서 중요한 이론적 의의와 광활한 응용전망이
있기 때문에, 국내의 많은 학자들은 이 연구영역의 진전에 관심을 두고 있으며, 미국의 VHP데이터set를 이
용하여 성과가 있는 연구사업을 진행하였다. 예를 들면, 홍콩중문대학 모의현실·visible·영상학연구센터
왕평안(王平安)은 VHP데이터를 이용하여, 인체의 두부·심장·기관지 등 기관구조의 visible연구와 한의경
락과 경혈(침구의 혈)의 visible인체에서의 표현을 진행하였다. 청화대학 당택성(唐澤聖)은 visible의 과학
계산과 가상 현실기술을 이용하여, 인체 두부 아래 부분의 구조에 대해 visible 표현을 진행하였다. 청화
대학 백정(白淨)은 VHP의 데이터를 이용하여, 가상적 인간의 계산의학연구방면에 기인하여，인체의 기관의
구조와 기능에 대해 visible 표현을 진행하였다. 중국과학원 자동화연구소 전첩(田捷)은 개방적인 가상인체
실험 작업대를 건립하여, 데이터압축·영상분할·registration과 융합·three-dimensional 재 건립과 제도
및 단면계산법 등에 대해 연구를 진행하였다. 복단대학의 송지견(宋志堅)은 CT·MRI를 이용하여 얻은 데이
터로 three-dimensional 재 건립과 입체표현연구를 수행하였으며，그 결과는 임상진단에 실제로 응용되고
있다. 산동대학의 유수위(劉樹偉)는 스스로 제작한 단면표본으로 데이터를 얻어 망막낭과 간 등 인체구조
에 대해 three-dimensional 재 건립과 입체표현연구를 수행하였다. 하문대학의 왕박량(王博亮)은 가상 눈
에 대해 연구를 수행하였다. 이로부터 이 영역에 대한 연구는 국내에서 이미 일정한 기초를 갖고 있다는 것
을 알 수 있다.

visible인체연구는 인류가 컴퓨터기술을 빌어, 자신을 진일보로 인식하고, 동시에 의학·생체공학 등 여러
영역에서 광활한 응용전망과 중대한 과제를 갖고 있다. 때문에, 해부학계와 컴퓨터학계의 전문가들의 제의
에 의하여, 국가과학기술부와 중국과학원의 관련기관의 비준을 거쳐, 2001년 11월 5일부터 7일까지 북경 향
산에서 ‘중국 digital 가상인체의 과학기술문제’를 주제로 제174차 향산 과학기술회의를 열었다. 회의
에 참가한 42명의 전문가들은 비록 미국이 이미 세계 최초의 인체구조데이터를 갖고 있지만, 선명한 결점
이 있다고 지적하였다. 하나는, 데이터가 백인종에서 왔기에 중국인의 구조특징에 완전히 부합되지 않는
다. 둘째는, VHP는 시체를 3개 단으로 나누었기 때문에 교접처의 데이터가 결핍되었다. 셋째는, 단면간격
이 1㎜와 0.3㎜인 것은 여전히 세밀하지 못하다. 넷째는, 단면표본을 보존할 수 없었기 때문에 광학사진과
디지털 영상에서 비교적 작은 혈관 특히 신경에 대해 분간할 수 없다. 회의에서는 중국은 13억 인구를 갖
고 있는 대국으로서 자신의 visible인체가 없어서는 안되며 우리의 현존의 기술로 상술한 4가지 결점을 극
복할 수 있다고 하였다. 이 연구 프로젝트는 인체해부학·컴퓨터 도형 영상학·의학전문가의 합작 연구를
필요하고, 완전한 인체의 얇은 층 연속단면영상데이터set를 얻은 기초에서 종합적 연구를 진행해야 하며,
visible인체와 각 방면의 응용을 위한 가상 인체모형을 건립해야 한다. 이로써 인체구조와 관련된 영역-임
상의학·항공우주·자동차충돌·핵무기방어보호·전쟁상처연구·생체공학·인체기관 대체품의 연구제조 등
에 기초를 제공해야 한다.

필자의 과제에서는 1985년부터 인체단면해부학연구에 종사하기 시작하였다. 1990년 이후 인체의 얇은 층 영
상단면해부학연구에 집중하였으며, 1999년 「국가 걸출한 청년기금자금」을 얻어 중국인체구조데이터 set건
립의 연구사업을 시작하였다. 3년간의 노력을 거쳐 최근에 일련의 완전한 자주적 지적재산권을 가진 인체연
속횡단면영상데이터 set의 채집과 컴퓨터 three- dimensional visible 연구사업을 완성하였다. 선택한 표본
은 남성, 35세, 키 1,700㎜, 체중 65㎏이고 기질성 질환이 없는 표본이다. 연속횡단면 층 두께: 두부와 경
부는 0.5㎜이고, 그중 두부아래부위(basis cranium)는 0.1㎜이며, 기타부위는 1.0㎜이고, 몸 전체에는 모
두 2,518개 단면이 있다. 디지털촬영 분별율은 6,291,456 (3,072×2,048)화소이고 매 단면영상문건크기는
36MB이며 전체 데이터양은 90.468GB이다.

이밖에, 제1군의대학에서 2002년 6월에 인체두부표본의 한set 단면을 성공적으로 절단하였고, 데이터채집표
본에 정식으로 이용한 절단사업은 곧 시작할 것이다. 절단두께는 0.1㎜이고, 전신에 16,600개 단면이 있을
것으로 계획하며, 2004년에 완성될 것이라고 예측된다.


Ⅱ. 디지털 visible 인체연구의 의의

디지털 visible인체의 연구는 인체형태구조와 관련된 여러 학문영역-의학·체육·자동차·인체기관구조 대
체품제조·영화와 광고제작·항공과 우주비행 등에 대해 모두 중요한 의의와 응용가치가 있다. 여기서 의학
영역에서의 의의에 대한 설명은 아래와 같다.

1. 학문의 새로운 발전을 촉진하고, 새로운 디지털시대의 수요에 적응하는 새로운 인체
디지털해부학을 건립한다.

현존의 해부학지식과 데이터는 인체를 해부한 후 관찰과 측량을 거쳐 얻은 것이다. 제일 큰 결점은 어떤 기
관 혹은 구조의 인체공간에서의 정확한 위치· three-dimensional 측량데이터와 입체영상이 결핍하다는 것
이다. 이는 마침 컴퓨터기술이 지원하는 현대임상진단과 치료에서 제일 요구받는 부분이고, 컴퓨터보조의학
(CAM)의 기초이며, 의학연구에서 첫 사업이다. 때문에 하나의 새로운 인체디지털해부학을 건립하는 것은 다
가오는 디지털시대의 절박한 요구이고, 오래된 인체해부학문에 하나의 시대적 혁명을 가져다 줄 것 이다.

2. 현대 임상영상진단에 근거를 제공하였다.

임상단층영상진단(B scanner·CT·MRI 등)은 모두 정상인체의 단면해부학영상과 데이터자료를 기초로 할 것
을 요구한다. 최근, 새로운 CT와 MRI는 단층의 두께를 1～2㎜이하로 더 얇게 할 수 있고, 이로서 미소한 병
소(병이 있는 자리)의 검출율(detectable rate)를 대대적으로 제고하였다. 이는 占位性병리상의 변화 특히
암의 조기 발견과 조기치료에 대해 중요한 의의가 있다. 현대에 보편적으로 사용하고 있는 냉동·절단 방법
으로 제작한 단면표본은 두께가 5㎜이상이다. 기존의 단면해부학자료는 최근의 임상영상의 수요를 완전히
만족 할 수 없다. 따라서 얇은 층 단면표본을 제작하는 한 가지 새로운 방법을 찾아야 하며, 디지털
visible 인체는 여기에 알맞은 단면영상과 데이터를 제공한다.

3. 중국 디지털 표준 인간뇌를 건립한다.

중국은 아직 디지털표준 인간 뇌가 없다. 최근 임상에서 상용되는 functional magnetic resonance(fMRI)·
PET 등이 사용하고 있는 인간 뇌는 56세인 프랑스여인의 디지털 뇌로서 동양인의 뇌와 맞지 않으며, 위치진
단의 정확성의 감소를 초래하였다. 최근 중국은 이미 fMRI·PET 등을 대량으로 수입하여 임상에 응용하고
있다. 때문에 중국디지털 인간 뇌를 건립하는 것은 이제 목전에 다가왔다.

4. 현대 방사치료에서의 의의

γ刀·X刀 등 치료수단을 유효하게 실시하려면 병소(병이 있는 자리)의 three-dimensional 공간에서의 정확
한 위치에 근거해야 하고, 이는 병소부위의 정확한 절단과 주위 정상조직의 보호가 필요하다. 일련의 전 방
위적인 정상인체해부구조의 영상과 데이터자료를 제공하는 것은 치료방안의 정확한 설정과 유효실시에 비교
적 큰 도움이 된다.

5. 치료 시뮬레이션에서의 의의

내시경·도관 등의 주입(intervening)진단·주입치료수단은 상처가 작고 정확하며 빠른 등 장점이 있어 임
상에서 점점 더 광범위하게 응용된다. 이때에 인체도관구조의 three-dimensional형태규칙과 정상데이터가
매우 필요하다. 임상진단과 치료에서 有創性주입(내시경·도관 등)과 외과수술은 왕왕 예측할 수 없는 요소
(의사의 응급처리 준비부족을 포함)로 인하여 실패가 발생하고, 환자에게 돌릴 수 없는 손실과 고통을 주
며, 심지어 생명의 위험이 있다. 만약 디지털인체를 이용하여 컴퓨터에서 먼저 수술 시뮬레이션을 진행한다
면, 예를 들면 가상 내시경·가상 주입도관·인체방사치료 모의위치·인체 모의외과수술은 구체적인 환자
에 대한 의사의 수술훈련과 정확한 수술방법의 결정에 대하여 중요한 가치가 있다.

6. 마이크로 외과수술의 발전을 촉진한다.

현대 외과의학의 발전추세는 국한(한정)화·소형화·마이크로화이다. 어떤 중요한 부위에 대하여 과거에 수
술금지구역이라고 여긴 일부 미세한 구조의 수술도 진일보로 확대해야 한다. 그것은 과거의 그다지 중요하
지 않다고 여긴 세밀한 혈관·신경은 현재 마이크로 외과기술의 발전으로 인하여 중요하게 되었다. 예를 들
면, 인체머리 아래 부분의 해부구조는 매우 복잡하고 뇌의 중요한 구조와 생명 중추가 대부분 여기게 분포
되었기에 과거에는 계속 수술금지구역으로 여겨왔다. 최근, 의료기계·설비와 마이크로외과기술의 진보와
제고에 따라 머리 아래 부분의 외과수술이 가능하게 되었다. 머리 아래 부분의 외과는 신경외과의 첨단으로
서 이 부분을 발전·진보·제고하려면 먼저 이 부분의 구체적인 각 부위의 해부학적 연구를 대대적으로 강
화하여야 한다. 그리고 중요한 구조가 있는 구역·혈관방향(주향)·굵기 정도(굵기)·신경분포 및 그들 간
의 관계를 밝혀야 한다. 이것은 머리 아래 부분의 외과와 이비인후과·안과 마이크로수술의 발전과 제고에
모두 중요한 의의가 있다.


Ⅲ. 국가차원에서 디지털 visible인체 연구를 촉진하여야 한다.

1. 컴퓨터기술의 발전은 디지털visible인체연구에 수단을 제공하였다.

인류유전자조 계획(HGP)의 성공과 인류 뇌 계획(HBP)의 실시를 대표로 인체과학연구는 이미 정보화를 주요
한 특징으로 하는 시기에 들어섰다. 유전자의 구성으로부터 단백질의 공간구조에 까지, 세포·조직·기관·
계통 그리고 전체인체의 형태구조로부터 생리기능에 까지, 많은 디지털정보가 포함되어 있다. 컴퓨터기술
의 쾌속적인 발전에 따라 미시적으로부터 거시적으로의 인체정보의 디지털과 visible을 실현하며, 이로써
인체구조와 기능의 정확한 시뮬레이션을 진행하는 것은 이미 가능하게 되었다.

2. 외국 디지털 visible 인체연구는 한창 일어나고 있다.

1994년 11월, 미국 Colorado대학에서 첫 visible인체 데이터set의 채집을 성공하고 세계에 발표한 후, 디지
털 visible인체연구는 각국 정부와 과학자의 관심을 일으켰다. 미국 국가의학도서관은 계속 700만 달러를
투자하여 VHP의 진일보의 연구를 추진하였고, Oak Ridge National Laboratory (ORNL)와 Washington대학에서
는 각각 가상 인간혁신계획(The Visible Human Project Initiative)과 생리계획(The Physiome Project)을
제기하였다. 한국은 한국visible인체 5년 계획(Visible Korean Human project 2000～2005)을 실시하고 있
고, 독일 Hamburg대학에서는 Voxel-Man Ⅱ기 계획을 실시하고 있다. Australia·프랑스와 영국의 디지털
visible인체연구는 이미 프로젝트자금을 얻었다. 일본 과학기술청(廳)에서는 2002년부터 인체의 기본데이
터 조사를 진행하고, 2010년 전에 7세부터 90세까지의 34,000인의 데이터측정을 완성하며 새로운 인체 표준
데이터bank를 제정하기로 결정하였다.

3. 중국 디지털 visible 인체연구는 이미 상당한 기초가 있다.

미국 VHP데이터가 발표된 이후, 중국 컴퓨터·정보학 분야 과학자들은 이미 이 일련의 데이터를 이용하여
데이터압축·영상분할·영상저장과 융합·기하 모의건립·three-dimensional 재 건립과 제조 등 visible인
체의 기초연구를 진행하였다. 정보과학자들은 의학과학자들과 합작하여 의학영상입체표현·가상 내시경과
수술emulation(·眞)·수술유도·구조(조직)없는 뇌 입체의 정향수술·한의침구학습과 훈련에 기초한 가상
환경·촉각피드백 모의외과수술조작환경 등 방면에서 성과가 있는 연구를 진행하였다. 그중 어떤 것은 이
미 임상에 실제로 응용되고 있다. 해부학자는 컴퓨터학자와 합작하여 인체 여러 개 부위·기관·조직·세포
의 입체 재건설과 three-dimensional visible 연구를 진행하였다. 이런 사업은 디지털 visible 인체의 연구
에 비교적 좋은 기초를 닦아 놓았다. 이미 완성된 첫 한set의 디지털 visible인체 데이터는 중국 과학자들
의 중국의 visible 인체연구에 전제조건을 제공하였다. 소위 ‘두름성이 좋은 여자라도 쌀 없이는 밥을 지
을 수 없다(없으면 어쩔 도리가 없다)’고, 지금 이미 ‘쌀’이 있으니까 이 영역의 연구에 관심이 있는 과
학자들은 큰 사업을 할 수 있을 것이다.

4. 국가차원에서 디지털 visible 인체 연구를 촉진해야 한다.

디지털 visible인체연구는 첫째, 디지털시대의 수요에 적응하고 인체구조·기능과 상관된 많은 영역에서 응
용전망이 광범위한 중대한 과학문제이다. 둘째, 정보기술과 생명과학 등 여러 개 학문이 교차하여 형성한
새로운 연구영역이다. 셋째, 국제간의 경쟁과 합작이 동시에 나타난다. 넷째, 중국 과학데이터bank의 건립
사업은 이미 시작되었고 인체데이터는 그중 아주 중요한 일부분이다. 다섯째, 중국은 이미 비교적 좋은 전
기(前期)연구기초를 갖추었고 미국·한국에 이어서 세 번째로 자국 인체디지털set를 갖추었으며, 국내에서
이미 역량이 비교적 강한 연구체제가 초보적으로 형성되었다. 만약 다그쳐 진행하면 중국은 이 연구영역에
서 세계앞자리에 들어설 능력이 있다. 때문에 국가차원에서 중국 visible인체계획(Chinese Visible Human
Project, CVHP)을 배치하는 것은 중요한 과학기술 전략의의가 있다. 여기에 기초하여 국가차원에서 빨리
이 연구의 추진계획을 수립해야 한다. 중대한 과제의 배치를 통하여, 전국적으로 이 영역의 연구역량을 집
결하여 국가의 목표요구에 따라서 사업을 추진해야 하고, 원천적인 성과를 빨리 거두어야 하며, 인류에게
복을 가져다주어야 한다.(본문은 ·중국과학기금· 2003년 제1호의 일부 내용을 번역·요약함)

(중국의 과학기술 2003년 2호)