혹시 악몽에 잠을 설친 경험이 있으신가요? 미국 스타트업 ‘나이트웨어(NightWare)’는 기술을 활용해 악몽으로부터 사용자를 구해주는 기술을 개발했습니다. 미국식품의약국(FDA)는 이 기기를 ‘혁신 의료기기(breakthrough device)’로 분류하고 속성으로 사용 승인을 내주었는데요.

스마트워치 앱 '나이트웨어' (출처 : 나이트웨어/조선일보) 


‘악몽을 인식해 몸을 흔들어 준다’는 원리를 스마트 시계에 접목해 개발된 나이트웨어는 악몽이 시작돼 심장 박동수가 올라가고 몸을 움직이면 시계가 10초 주기로 진동을 손목에 보내 각성을 유도한다고 합니다. 최근에 코로나 환자를 치료하는 의료진 중에 PTSD(외상 후 장애 스트레스 증후군)에 시달리는 이들이 늘었다고 하는데요, FDA는 이 기술이 PTSD 환자들을 도우리라고 기대하고 있다고 합니다. 이와 같은 디지털 의료 산업의 성장 속도는 펜데믹으로 인해 가속화 되고 있습니다.

장기화된 코로나19는 우리의 일상에 많은 변화를 초래했는데요. 그중 가장 큰 변화 두 가지는 ‘일상의 비대면화’와 ‘건강에 대한 의식변화’일 것입니다. 쇼핑이나 은행 업무 뿐 아니라 학교나 기업에서의 교육, 비즈니스상의 업무와 회의, 각종 문화활동과 공연 등 대부분의 활동이 비대면으로 이루어지는 것이 이제는 자연스러운 일상이 됐습니다. 
또한 방역과 일상이 공존하는 ‘위드 코로나(With corona)’시대를 살아가면서 건강에 대한 의식도 자연스럽게 달라졌습니다. 우선 바이러스 감염에 대한 공포로 위생과 건강관리의 필요성에 대한 인식이 매우 높아졌습니다. 반면에 비대면화 확대로 집에 머무는 시간이 늘고, 다중 이용시설인 헬스장과 체육시설 이용에 제한이 강화되었죠. 따라서 홈트레이닝(홈트)이나 스마트 실내 운동기구, 스마트 워치 등 면역력과 체력을 강화하고 관리할 수 있는 기구나 프로그램에 대한 관심이 자연스럽게 높아지게 됐습니다. 

한편, 코로나19에 따른 비대면화의 확산으로 거의 모든 산업분야와 사회 곳곳에서 디지털 전환이 빠르게 진행되고 있습니다. 의료와 헬스케어 분야도 예외는 아닌데요.  빅데이터, 인공지능, 사물인터넷, 클라우드 등 디지털 기술을 의료와 헬스케어 산업과 융합하여 개인의 건강 상태를 실시간으로 모니터링 및 관리하고 맞춤형 진료를 가능케 하는 지능형 커넥티드 의료 기기 및 웨어러블 단말을 통한 ICT 기반 헬스케어의 성장이 본격화되고 있습니다. 이번 베네핏 레터는 의료와 헬스케어 분야의 디지털 전환 현황과 사례를 살펴보겠습니다. 

   

‘스마트 변기’ 시스템 개발로 변기에 앉아 대소변을 보는 것만으로 병을 자동으로 예측할 수 있게 됐습니다. 스마트 변기에는 센서, 렌즈 등이 달려 환자의 배변상태, 횟수, 대변의 모양, 색깔 등을 종합적으로 집계하여 디지털 수치화된 데이터로 의료진에게 전달됩니다. 스마트 변기 사용자는 자신의 대소변에 포함된 DNA 분석 시스템을 통해 질병 발생 가능성을 감지할 수 있다고 합니다. 더 나아가 스마트 변기 플랫폼이 장내미생물 기술과 접목해 임상 빅데이터를 축적하면 차세대 의료기술 산업에 큰 의미를 갖게 될 것이라고 전망하고 있습니다.

스마트 변기의 질병예측 기능이 가능한 것은 의료분야의 IoT(사물인터넷)인 IoMT(Internet of Medical Things)덕분입니다. IoMT는 첨단 센서가 부착된 다양한 의료 장비와 스마트 단말기가 통신 서비스로 상호 연결된 시스템입니다. 이를 통해 의료 데이터를 생성하고 수집하는 것은 물론, 전송과 분석도 할 수 있습니다. 최근 들어 빠르게 발전하고 있는 인공지능과 클라우드 컴퓨팅, 그리고 빅데이터 등과 IoMT가 결합하면서 스마트 변기처럼 과거에는 상상도 못했던 첨단 의료기기들이 등장하고 있습니다. 그중에서도 모든 의료분야에서 필수적으로 파악해야 하는 생체신호 중 하나인 ‘심전도’의 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 초소형 심전도 측정 시스템이 주목을 받고 있습니다. 기존의 심전도 검사기기는 심장 박동이 불규칙하게 뛰는 부정맥 증상이 돌연사의 원인이 되기 때문에 24시간 병실에서 심전도를 점검하도록 설계되었습니다. 하지만 한 달에 한두 번 드물게 나타나는 증상을 파악하기 위해 몇 개월씩 입원해야 하는 비효율적 불편을 감수해야 했습니다.

‘스마트 홀터(Holter) 모니터’는 가슴에 패치를 부착하면 스마트폰이나 태블릿 및 IoMT를 통해 환자와 의료진에게 심전도 데이터가 전달되는 휴대용 장치로 개발되었습니다. 이 덕분에 부정맥 환자들도 저렴한 1회용 패치를 가슴에 부착하기만 하면 일상에 복귀해서 마음껏 하고 싶은 일을 할 수 있게 됐습니다. 환자가 병원에 직접 방문하지 않아도 실시간으로 전달되는 심전도 신호를 통해 의료진은 부정맥 발생 여부와 주기 등을 파악할 수 있게 되었기 때문입니다. 

심전도 진단 보고서 생성을 위한 데이터를 제공하는 스마트 홀터 웨어러블인 iRhythm Zio XT (출처 : Cardiology 2.0)

원인을 찾지 못해 5년간 여러 병원을 전전하며 여러가지 검사를 받아야 했던 소아희귀병 환자 A군은 이 의사 선생님을 만난 뒤 15분 만에 정확한 병명을 진단받았습니다.
이 의사는 국내 순수 기술로 개발된 AI의사 닥터앤서(Dr. Answer)입니다. 닥터앤서는 과학기술정보통신부와 정보통신산업진흥원(NIPA)이 2018년부터 3년간 총 488억원을 투자해 공동 개발한 '토종 AI 기반 정밀진단 솔루션'입니다. 이는 진단정보, 의료영상, 유전체정보, 생활패턴 등 다양한 의료데이터를 연계·분석해 개인 특성에 맞춘 질병 예측·진단·치료를 지원하는 시스템입니다.

닥터앤서 1.0은 유방암, 대장암, 전립선암의 3대 암과 심뇌혈관질환, 심장질환과 치매, 뇌전증, 소아 희귀 유전질환 등 주요 8대 질환을 대상으로 개발되었습니다. 그리고 의료현장에서 3대 암과 주요 8대 질환을 예측하고 진단할 수 있는 AI 소프트웨어 21개로 구성되어 있습니다. 정부는 2024년까지 280억원을 투자하여 폐암, 당뇨, 간질환, 피부질환 등 개인 의원 및 1,2차 의료기관에서 필요로 하는 12개 질환에 집중하여 닥터앤서 2.0 개발을 진행 중입니다.

지난 1월에는 가천대학교 길병원에 대장암의 조기 발견 및 치료를 돕는 ‘닥터앤서 대장내시경실’이 문을 열었습니다. 닥터앤서 대장내시경 소프트웨어는 약 8만 명의 의료 데이터를 AI로 연계·분석해 대장암의 발생 가능성 여부를 예측할 수 있습니다. 의료진이 내시경 검진을 육안으로만 진단할 때 놓치기 쉬운 대장 용종을 발견할 수 있도록 ‘닥터앤서’가 지원함으로써 대장암의 조기 발견 및 치료를 도울 수 있습니다. 진단 정확도는 기존 81%의 정확도에서 92%로 크게 늘었다고 합니다. 또한, ‘대장용종 발병 위험도 예측 SW’와 ‘내시경 기반 대장암(용종) 분석 SW’로 구성된 시스템을 통해 과잉 진료를 피하고, 환자 맞춤형 서비스를 제공할 수 있게 되었습니다. 

닥터앤서의 내시경 영상 기반 대장용종 분석 SW 화면 (출처 : 정보통신산업진흥원)

일반적으로 외과적 수술은 가장 최후의 치료법으로 여겨지고 있습니다. 전신마취와 피부절개 등 수술 과정에서 생길 수 있는 부작용과 후유증에 대한 부담이 크기 때문입니다. 따라서 이런 외과적 수술은 환자의 마취 상태를 최소로 단축하고 상처도 가장 작게 남기는 것으로 진보해왔습니다. 그 결과 배를 가르는 개복수술은 배꼽 하나만을 뚫어서 수술하는 단일공 복강경 수술로 발전을 거듭하고 있습니다.  

복강경 수술 중 가장 진보된 것이 ‘로봇수술’입니다. 로봇수술은 의료진이 집도하는 복강경 수술 대비 최대 10배로 확대된 수술 시야와 안정적인 수술 공간을 제공합니다. 또한 로봇팔의 정밀한 수술 덕분에 주변 장기 손상 및 출혈을 최소화함으로써 수술 후 통증도 적어 환자가 일상생활에 빠르게 복귀할 수 있습니다. 이대 서울병원 로봇수술센터는 단일공 전용 로봇수술기인 ‘다빈치SP’를 도입하여 산부인과 분야에서는 세계 최초로 수술 500례를 돌파했다고 합니다.

다빈치SP 로봇수술 장비 (출처 : 울산제일일보)

다빈치SP는 단 2.5cm의 절개만으로도 좁고 깊은 곳에 있는 수술 부위까지 접근할 수 있습니다. 특히 로봇수술 기기 최초로 카메라에 손목 기능이 추가되어 기구와 카메라가 수술 부위 근처에서 여러 방향으로 갈라져 로봇 팔끼리 충돌할 염려 없이 정교한 수술이 가능합니다. 이대 서울병원 로봇수술센터는 산부인과 외에도 비뇨의학과에서 국내 최초로 방광 절제 및 인공방광대치수술, 대장암, 전립선암 수술을 성공하면서 단일공 로봇수술 분야에서 독보적인 업적을 쌓고 있다고 합니다. 

의료기기 시장에도 디지털 바람이 불고 있습니다. 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 가상현실(VR) 등의 기술로 무장한 헬스케어 스타트업들이 개발한 디지털 의료 솔루션들이 주목을 받고 있습니다. 이들은 코로나19로 생긴 비대면 의료 서비스 수요에 대응하고, 환자의 삶의 질 향상에 기여한다는 공통점이 있습니다.


■ 개인 맞춤형 폐건강 관리 솔루션 ‘불로(BULO)’  

삼성전자 사내벤처 프로그램인 C-Lab을 통해 분사한 스마트 헬스케어 회사인 '브레싱스'는 AI와 IoT기반의 폐 건강 관리 제품인 ‘불로(BULO)’를 개발해 출시를 앞두고 있습니다. '불로'는 사람들의 호흡을 간편하게 측정하여 폐활량, 폐 나이, 폐 근력 등의 상태를 쉽게 확인할 수 있는 제품입니다. 제품에 탑재된 호흡운동 기능은 사용자의 측정 결과를 바탕으로 자동으로 사용자에 맞춤형 호흡 운동 가이드를 생성하고, 앱을 통해 개인에게 꼭 맞는 호흡 운동을 제공함으로써 개인 맞춤형 운동을 할 수 있도록 도움을 줍니다. ‘불로’는 CES2021 ‘헬스&웰니스’ 부문에서 ‘CES혁신상’을 수상하는 등 글로벌 시장에서 이미 그 가치를 인정받고 있다고 합니다. 

(출처 : 뉴스핌)

■ 시선과 뇌파를 활용한 AR(가상현실)기반 노인 인지건강 훈련 시스템 ‘루시(Lucy)’ 

AI기반 헬스케어 데이터 플랫폼 기업 ‘룩시드랩스’는 시선과 뇌파를 활용해 경도인지장애의 위험에 노출되어 있는 노인을 조기 발견하고 인지 건강 관리에 도움을 줄 수 있는 VR(가상현실)기반의 인지 기능 평가 및 훈련 시스템 ‘루시(Lucy)’를 개발했습니다. 태블릿과 무선 VR헤드셋으로 구성된 ‘루시’는 사용자가 몰입감 높은 VR게임을 즐기는 동안 사용자 행동과 뇌파, 안구 운동 등과 같은 신경생리학적인 반응을 포착합니다. 루시가 수집한 데이터는 안전한 클라우드로 전송돼 실시간으로 분석되고 작업 기억력, 주의력, 공간지각 능력 등과 같은 인지 역량 상태를 신경과학 전문지식 없이도 쉽게 이해할 수 있도록 정량적이고 과학적인 인지 상태 분석 리포트를 제공합니다. 이 덕분에 노인들은 인지평가와 훈련을 위해 병원을 방문하는 수고 없이 집에서 체온이나 혈압 측정을 하는 것처럼 쉽고 간편하게 정기적으로 본인의 인지건강 상태를 스스로 파악하고 훈련할 수 있게 되었습니다. 

VR 인지 기능 평가 및 훈련 시스템 루시(Lucy) (출처 : 룩시드랩스)

코로나19 사태로 건강관리를 위한 운동의 필요성이 높아지는 동시에 집에서 생활하는 시간이 길어지면서 자연스럽게 홈트레이닝에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 하지만 집에서 혼자 하는 운동은 대부분 단조롭고 재미가 없어 중간에 그만두는 경우가 많습니다. 이런 문제를 개선하기 위해 최근 홈트레이닝 업계는 디지털 첨단 기술을 적용한 신개념 홈트레이닝 시스템을 선보이고 있습니다. 


■ ‘고스트페이서(Ghost Pacer)’ 덕분에 늘 페이스메이커와 함께 달려요!

홈트레이닝 업계의 넷플릭스라 불리는 맞춤형 운동 서비스 기업인 ‘펠로톤(Peloton)’은 AR(Augmented Reality, 증강현실) 기술을 적용한 ‘고스트페이서(Ghost Pacer)’라는 AR글라스를 개발했습니다. ‘고스트페이서’는 실내에 있는 러닝머신을 사용할 때나 도로를 혼자 달릴 때 심심하고 지루해서 금방 지치게 되는 문제를 보완한 제품입니다. 고글처럼 생긴 고스트페이서를 쓰고 달리면 자신과 함께 뛰는 가상의 파트너가 나타납니다. 이 가상의 러닝 파트너는 과거의 자신이 될 수도 있고, 유명한 선수가 될 수도 있습니다. 

증강현실 기술을 활용하면 달리기 운동 시 파트너와 같이 뛸 수 있다 (출처 :  vrscout)

■ 스마트 샌드백에 강펀치 날리면서 스트레스도 함께 날려버려요!

달리기나 체조로 쌓인 스트레스를 풀기 어려울 때는 글러브를 끼고 샌드백을 두드리는 경우 많죠? ‘라이드박서(LiteBoxer)’는 코로나 시대를 살아가는 현대인들이 집에서 스트레스를 해소하기 적합한 스마트 샌드백입니다.
모래 대신 다양한 동작센서와 LED등으로 구성된 라이트박서는 스마트폰과 연동된 앱에서 음악과 코치의 지도 구령에 맞춰 펀치를 날리도록 설계되어 있습니다. 샌드백에는 초록색 LED등을 타격할 때 펀치의 강도, 정확성, 타이밍을 측정하는 센서가 내장되어 있습니다. 사용자가 운동을 마친 후에 앱을 통해 자신의 펀치 강도와 정확도 등 권투 실력의 향상 정도를 검토할 할 수 있고 다른 사용자들과의 랭킹도 비교할 수 있습니다.  

스마트 샌드백 (출처 : The Science Times)

■ 우리 집 거울 속에는 나만의 홈 트레이너가 산다?

코로나 시대에 운동할 수 있는 영역이 제한되면서 비대면 피트니스인 홈트레이닝이 각광받고 있는 요즘, 스마트 거울을 통해 자신의 모습과 증강현실의 가상 트레이너 지도를 실시간으로 확인하면서 체계적인 동작관리로 체력을 강화하는 홈트레이닝 프로그램이 주목을 받고 있습니다. 
'올댓비젼'은 체성분 분석(인바디 검사) 결과에 기반한 개인별 맞춤형 운동 프로그램과 스케줄을 제공하는 AI피트니스 스마트 미러 ‘비젼핏’을 개발했습니다. '비젼핏'은 사용자의 체성분 분석 후 필라테스, 요가, 타바타 등 400여 종에 이르는 운동법 가운데 가장 효과적인 운동을 추천해 줍니다. 전문 트레이너의 동작과 지시가 거울 속에 재생되기 때문에 쉽게 따라 할 수 있습니다. 또한 내장된 카메라와 심박계를 활용하여 동작을 인식하고 심박수를 측정하여 사용자의 운동효과를 극대화해줍니다.   

스마트 미러를 사용한 운동 현장 (출처 : ALL THAT VISION)

| 큐레이터 / 이노핏파트너스 이혜숙 전문교수
| 글 정리 / 이노핏파트너스 마케팅팀

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