'이미지 기반 AR' 독창적 기술 개발…수술 정확도·시간 단축 효과 입증
연세사랑병원 공동 연구팀, 신개념 무릎 인공관절 치환술 수술법 제시
'증강 현실'(AR)과 '3D 이미지 기반' 기술을 적용해 무릎 인공관절 치환술(TKA)의 정확성을 크게 높일 수 있다는 연구결과 나왔다.
이번 연구에는 연세사랑병원 연구팀과 권혁민·박관규 연세의대 교수(세브란스병원 정형외과), 조병우 연세의대 교수(강남세브란스병원 정형외과 ), 인공관절 PNK 개발에 성공한 스카이브 연구진이 참여했다.
연구팀은 현실 이미지·배경에 3차원 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여 주는 AR기술을 3D 이미지 디지털 정보 영상과 매칭해 진일보한 수술 기법을 선보였다.
이번 연구결과는 <네이처(Nature)에서 발행하는 <Cureus> 최근호에 실렸다.
기존 TKA 수술은 전통적인 도구와 기술에 의존했지만, 최근 AR기술의 발전으로 더욱 효율적이고 비용 효과적인 접근법으로 제시되고 있다. 최근 연구 경향은 AR기술을 활용, 수술 중 실시간으로 3D 이미지를 제공해 외과의사가 더욱 정밀하게 절제할 수 있도록 돕는 기술 개발이 이뤄지고 있다.
현재 AR 기반 무릎 인공관절 치환술 장비는 세계적으로 2종이 출시됐지만, 모두 '이미지 없는' 방식을 채택하고 있으며, 보다 정확한 수술이 가능한 '이미지 기반' 방식을 적용한 장비는 전무 하다.
이번 연구의 의미는 TKA 수술에서 첫 '이미지 기반 AR' 기술 개발에 모아진다. 기존 이미지 없는 수술보다 수술시간 단축과 뼈 절제 정확성을 평가하는 데 중점을 뒀다.
연구 결과에서도 이미지 기반 AR을 사용한 TKA 수술에서 뼈 절제 깊이의 평균 오차가 0.32mm, 표준 편차가 0.143으로 나타나, 수술 전 계획과 뼈 모델 테스트 결과 간 차이가 적었다. 이를 통해 이미지 기반 AR 보조 내비게이션이 TKA 수술에서 높은 정확도를 보이는 주요 도구임을 입증했다.
연구팀은 "스마트 안경과 센서를 활용해 수술 절차의 효율성 개선뿐만 아니라, 수술 정밀도를 높일 수 있다. 이미지 기반 AR 기술이 실제 임상에서 널리 받아지고 유용하게 사용될 것"이라면서 "이번 연구를 통한 기술 발전은 TKA 수술 시간 단축, 환자 회복 속도 증가, 합병증 발생률 감소 등 여러 가지 측면에서 긍정적인 영향을 미칠 것"이라고 전망했다.
고용곤 병원장은 "이번 연구는 증강 현실 기술이 실제 수술 환경에서 어떻게 적용될 수 있는지, 환자 결과를 향상시키는 데 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 중요한 통찰을 제공한다"라면서 "미래의 의료 기술 발전과 연구에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다"고 덧붙였다.
