연세사랑병원, '증강현실(AR)'과 '3D 이미지' 결합 인공관절 수술 첫 선

연세사랑병원, '증강현실(AR)'과 '3D 이미지' 결합 인공관절 수술 첫 선

연세사랑병원이 연세대학교 세브란스병원 정형외과 권혁민, 박관규 교수와 강남세브란스병원 정형외과 조병우 교수, 인공관절 PNK 개발에 성공한 ㈜스카이브 연구진과 공동으로 ‘증강 현실(Augmented Reality, AR)’과 ‘3D 이미지 기반’ 기술을 적용하여 무릎 인공관절 치환술(Total Knee Arthroplasty, TKA)의 정확성을 크게 향상시킬 수 있다는 연구결과를 처음으로 발표했다.

현실의 이미지나 배경에 3차원의 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여 주는 AR 기술이 정형외과 수술 분야에서 3D 이미지 디지털 정보 영상과 매칭시켜 진일보된 수술 기법을 선보인 것이다. 연구결과는 네이처(Nature)에서 출간하는 주요 과학 저널 중 하나인 국제 학술지 ‘Cureus’ 최근호에 실렸다.

기존의 TKA 수술은 전통적인 도구와 기술에 의존했지만 최근에는 AR 기술이 TKA 수술에서 더욱 효율적이고 비용 효과적인 접근법으로 주목받고 있다. 요즘 연구 경향을 보면 AR 기술을 활용하여 수술 중 실시간으로 3D 이미지를 제공하여 외과의가 더욱 정밀하게 절제를 수행할 수 있도록 돕는 기술의 개발이 이루어지고 있다.

현재 증강 현실 기반 무릎 인공관절 치환술 장비는 세계적으로 2종이 출시되어 있는 상황이다. 하지만 현재 출시된 증강 현실 기반 무릎 인공관절 치환술 장비는 모두 ‘이미지 없는’ 방식을 채택하였고 보다 정확한 수술이 가능한 ‘이미지 기반’ 방식을 적용한 장비는 찾기 어렵다고 병원 측은 설명했다.

이번 연구에서는 보다 정확한 수술법을 제공하기 위해 TKA 수술에서 세계 최초로 ‘이미지 기반 AR’ 기술이 개발되었으며, 기존 이미지 없는 수술보다 수술시간이 짧아지는 장점이 있다. 이를 활용하여 뼈 절제 정확성을 평가하는 데 중점을 두었다.

연구 결과 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 간의 차이가 적음을 확인했다. 이는 이미지 기반 AR 보조 내비게이션이 TKA 수술에서 높은 정확도를 보이는 중요한 도구임을 입증했다.

아울러 연구진은 스마트 안경과 센서를 활용하여 절차의 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 수술의 정밀성을 향상시키는 데 기여할 수 있다며 TKA 수술에서 이미지 기반 AR 지원 내비게이션이 실제로 일상 진료에 널리 받아지고 유용하게 사용될 것으로 전망했다. 특히 TKA 수술에서 이번 연구를 통한 기술 발전은 수술 시간 단축, 환자의 회복 속도 증가, 합병증 발생률 감소 등 여러 면에서 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상했다.

연구팀은 “이미지 기반 AR 보조 내비게이션은 수술의 정밀성을 높이고 효율성을 극대화하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”며 “혁신적인 기술을 통해 의료 현장에서 환자들에게 보다 나은 치료 결과를 제공할 수 있을 것으로 보인다”고 설명했다.

고용곤 병원장은 “이번 연구는 증강 현실 기술이 실제 수술 환경에서 어떻게 적용될 수 있는지 그리고 환자 결과를 향상시키는 데 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 중요한 통찰을 제공한다”며 “이를 통해 미래의 의료 기술 발전과 연구에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.