일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2020.6.25

로봇이나 AR 등을 이용해 의료 붕괴 방지
체온계 클라우드에서 코로나 감염 확대 감지

코로나19 감염 위험에 노출되면서도 열심히 일하고 있는 이들은 최전선에 있는 의료 종사자들이다. 그들을 지원하기 위해 사람과 가능한 접촉하지 않고 진단할 수 있는 기기나 서비스가 미국 의료시설에서 급속하게 보급되고 있다. 여기서 무기가 되는 것은 로봇이나 AR(증강현실)이다. 또한 의료시설에 가지 않아도 집에서 코로나19 징후를 측정하는 기기나 앱도 관심을 받고 있다. 불필요한 의료시설 방문을 줄여 의료시설 이용자의 감염 위험을 억제해 의료 현장의 부하를 경감할 수 있다.

코로나19의 감염 확대로 인해 가장 큰 위험에 노출되고 있는 이들은 병원이나 진료소 등에서 일하는 의료 종사자들이다. 특효약이나 백신이 개발되지 않은 상태에서 부족한 의료용 마스크나 방호복을 입고 환자를 진찰하고 치료에 임한다.  감염되지 않은 사람도 의료 시설에 몰려 들면서 현장의 혼란을 가중시키고 있다.

이러한 상황을 테크놀로지를 활용해 해결하려는 움직임이 미국에서 활발하게 진행되고 있다. 의료 종사자용뿐 아니라 진찰을 받는 이용자용도 있다. 증상을 조기에 추정할 수 있다면 적절한 행동을 취할 수 있기 때문에 감염 확대나 불필요한 병원 진찰을 줄일 수 있다. 행정이나 의료기관은 수집한 빅데이터를 활용한 예측을 통해 미리 대처할 수도 있다.

IoT 기기를 이용해 코로나19의 감염 확대 징후를 가능한 빨리 포착할 수 있다. 그러한 대응을 시작한 것은 미국 샌프란시스코의 스타트업 기업인 Kinsa다. Kinsa는 스마트폰과 블루투스로 접속하는 자사의 스마트 체온계를 통해 체온 데이터를 수집∙해석해 인플루엔자 감염 확대를 예측해 왔다. 고열을 보이는 이용자가 급증하면 그 지역에서 인플루엔자가 유행할 가능성이 있다고 예측한다. 일본에서도 인플루엔자 처방전을 바탕으로 유행을 예측하는 대책은 있다. 그러나 Kinsa의 방법은 사람들이 병원을 방문하기 전에 보다 빠른 타이밍에 징후를 예측할 수 있다는 이점이 있다.

-- 이상한 발열과 코로나19의 상관관계를 도출 --
Kinsa는 이러한 인플루엔자로 구축한 예측 시스템을 이용해 오리건주립대학의 연구자와 함께 코로나19 예측에 착수했다. Kinsa는 지금까지 축적한 빅데이터와, 이 데이터를 사용한 예측 분석으로 체온과 인플루엔자의 관계는 파악하고 있다. 한편, 20년 3월 이후에는 그러한 기존의 예측에서 벗어난 현상이 급증하고 있었다. 그것을 코로나19의 영향을 포함하는 ‘이상(異常)’으로 파악하기로 했다. 인플루엔자의 감염 확대 경향을 ‘Disease Transmission Rate(Rt)’라는 지표로 파악하고 있으며, 코로나19를 포함하는 감염 확대를 ‘이상 Rt’라고 정의했다.

예를 들면, 애리조나주에서는 20년 5월 중순에 자택 대기 명령을 완화했다. 그러나 데이터를 바탕으로 예측한 ‘이상 Rt’에 대해, 이용자의 스마트 체온계에서 올라오는 데이터에 의한 실시간 ‘이상 Rt’가 급격하게 상승했다는 사실을 알았다. 즉, 자택 대기 명령의 완화로 인해 감염 확대가 시작됐다고 예측할 수 있다.

뉴욕시의 데이터에 따르면 3월 15일 이후 ‘이상 Rt’ 지표가 급상승해 4월 중순에 걸쳐 완만하게 감소하고 있었다. 이 데이터를 뉴욕시의 코로나19 관련 사망자수와 비교하면 18일 후의 추이와 일치한다는 것을 알았다. 통계적으로 보면 이러한 상관관계가 우연히 발생할 확률은 1% 미만이라고 한다. 즉, 강한 상관 관계가 있다고 한다.

이용자의 스마트폰 앱에서는 코로나19의 조기 경계경보라고도 할 수 있는 ‘이상 Rt’ 상황을 군(郡) 단위로 확인할 수 있다. 군이라는 것은 대략 일본의 시와 현의 중간 규모의 행정구역이다.

6월 19일에는 ‘이상 Rt’는 플로리다주의 일부 지역에서만 보고되고 있었다. 코로나19 감염이 단숨에 확대된 3월 21일 시점에서는 미 전역, 특히 뉴욕주와 캘리포니아주, 플로리다주에서 경계경보가 발령됐었다. 이러한 ‘이상 Rt’뿐 아니라 인플루엔자의 감염 확대 상황 등도 스마트폰 앱에서 확인할 수 있다.

-- 지역에 무상으로 배부해 데이터를 확충 --
Kinsa의 스마트 체온계는 겨드랑이 밑을 측정하는 것과 귀를 측정하는 것 2종류다. Kinsa의 사이트에서는 각각 29.99달러, 49.99달러에 판매하고 있다. 미국 베스트바이 등의 유통업체에서는 각각 20달러, 40달러 전후로 판매되고 있지만 항상 매진 상태다.

겨드랑이 밑에 넣으면 약 5초면 측정이 완료된다. 그 후에 기침이나 두통, 호흡 상황 등 약 15 종류의 증상을 선택한다. 선택한 열과 증상에 따라 의사의 상담이나 긴급 치료가 필요한지 여부 등의 권고도 한다.

의료 데이터는 프라이버시가 문제가 되지만 Kinsa의 정보는 체온과 대략적인 지역, 증상 정보뿐이기 때문에 문제가 발생할 가능성은 낮다. 이용자에게는 경계경보 정보를 공유할 수 있다는 이점도 있다.

Kinsa는 지방자치단체나 의료기관에 대한 지원과 자사의 예측 정밀도 향상을 위해 시 등의 행정구 단위에서 응모를 받아, 학구 내의 학생들에게 스마트 체온계를 무상으로 배포하고 있다.

-- 병원이나 공항 등에서 얼굴 사진으로 즉시 판단 --
이스라엘의 헬스케어 스타트업 기업인 Binah.ai는 스마트폰 카메라로 촬영한 얼굴 사진을 바탕으로 질병의 감염 상황을 추정하는 앱을 제공하고 있다. 지금까지는 감기나 인플루엔자와 같은 질병에 걸렸는지 여부를 추정했었지만 코로나19에 대한 감염 가능성 추정에도 착수하기 시작했다.

상세한 내용은 밝히지 않았지만 Binah.ai의 앱에서는 얼굴 동영상을 이미지로 인식시켜, 심박수나 혈중산소포화도 등 코로나19에 걸린 환자의 관리에 중요한 지표를 추정할 수 있다고 한다. 동영상에서 호흡에 관계된 미약한 움직임이나 얼굴에 있는 혈관 상태 등을 검출해 각 지표를 도출하는 것으로 보인다.

Binah.ai에 따르면, 심박수는 7초, 혈중산소포화도는 10초, 호흡수는 30초, 심박 변동은 45초의 얼굴 동영상에서 각각 산출할 수 있다고 한다. 90초의 동영상이 있다면 정신적인 스트레스도 추정이 가능하다고 한다.

Binah.ai에 따르면 코로나19의 감염 확대 이후에 매출이 약 2배가 됐다고 한다. 의료기관에서 원격 진료 외에 병원이나 공항 등 공공시설 안의 잠재적인 감염자 추정과 같은 요청이 있다. 예를 들면, 캐나다의 몬트리올에 있는 종합병원에서 원격으로 생체 정보를 취득, 미국에서 헬스케어 서비스를 전개하는 Quality Care Metrics와 생체정보를 이용한 코로나19의 감염 판정에 대해 각각 시험운용 중이다. 일본에서는 SOMPO 히마와리 생명보험이 제휴를 맺고 심박수 등을 바탕으로 스트레스 상황을 파악하는 앱을 개발한다고 20년 1월에 공표했다.

-- 의료 현장에 4족 보행 로봇 --
이러한 IoT 기기나 앱을 활용해 의료기관에 대한 불필요한 왕래를 가능한 줄이면서, 의료현장에서는 로봇이나 AR을 활용한 컨택트리스(비대면·비접촉)를 통해 원내 감염 방지나 방호 장비 절약 등에 노력하고 있다. 예를 들면, 소프트뱅크그룹 산하의 미국 Boston Dynamics의 4족 보행 로봇 ‘Spot’이 의료 현장에서 활약하기 시작했다. 환자 치료 등의 우선도를 결정하는 트리아지용 텐트나, 주차장에 설치된 임시 시설 등에서 종사하는 사람들을 위한 것이다.

20년 3월 상순을 기점으로 코로나19 감염을 억제하기 위한 병원들의 문의가 급증했기 때문에 몇 주에 걸쳐 병원 측의 요구 사항을 정밀 조사해 제공하기로 했다고 한다. Spot은 20년 4월, 매사추세츠에 있는 Bringham and Women's 병원에 배치됐다. Spot의 상부에 태블릿 단말을 장착해 의료 종사자가 환자와 영상 통화하는 것을 상정하고 있다.

Boston Dynamics은 이렇게 의료용으로 개량한 로봇의 하드웨어와 소프트웨어를 오픈소스로서 공개했다. 예를 들면, 타사의 차륜주행형 로봇에서도 활용할 수 있다. 실제로 차륜주행형 로봇을 전개하는 캐나다 Clearpath Robotics와 밀접하게 협력하고 있다고 한다.

앞으로는 각종 센서 기능을 확충해 체온이나 호흡수, 맥박수, 산소 포화도의 취득이나 추정이 가능하도록 한다. 또한 서멀 카메라(적외선 카메라)로 체온을 측정하고 호흡수를 파악하는 것을 목표한다. 가시광 카메라로 사람을 촬영, 맥박의 움직임을 포착해 맥박수를 추정한다고 한다. 산소 포화도의 경우는 여러 개의 측정법을 평가하고 있는 중이다. 이 외에 자외선 램프 등의 살균 장치를 탑재해 의료시설의 살균에 이용하는 것도 검토 중이다.

지금까지 Spot의 구입은 일부 고객에 한정되었지만 20년 6월 16일부터 일반용 판매를 시작했다. 가격은 7만 4,500달러다. 현시점에서 구입할 수 있는 것은 미국뿐이지만 더욱 의료 현장에 확산될 것으로 보인다.

-- 현장과 의사를 AR안경이 연결한다 --
코로나19를 계기로 현실 공간에 디지털 정보를 겹쳐서 표시하는 AR이나 MR(복합현실)을 활용하는 움직임도 활발해지기 시작했다. 중에서도 헤드마운트디스플레이(HMD) 이용이 증가하고 있다.

환자 옆이나 병실에 있는 의료 종사자들이 HMD를 장착한다. 원격지에 있는 의사나 의료 전문직은 현장의 모습을 HMD 카메라를 통해 확인하고, 영상과 음성으로 현장의 의료 종사자와 소통하면서 각종 조언을 해주는 방식이다.

조언은 HMD에 문자나 이미지 등으로 표시되기 때문에 컴퓨터나 태블릿 단말 등을 조작하지 않아도 된다. 현장의 의료 종사자 수를 줄일 수 있기 때문에 방호용품을 절약할 수 있다. 온라인 육성에 활용함으로써 부족하기 쉬운 의료 종사자를 늘리는 것도 가능하다.

예를 들면 미국 Vuzix의 AR용 HMD는 존스홉킨스 대학의 의료 시설에서 채용하고 있다. 이 대학은 코로나19 감염 상황 데이터를 집계∙공개하고 있는 것으로 유명하다. 현장의 임상의가 원격지에 있는 다른 전문가의 조언을 받으면서 치료하고 있다고 한다. 미국 켄터키주에 있는 루이빌대학 의학부에서는 의료 현장에서의 치료 행위와 함께 의료 학습자에 대한 교육이나 트레이닝을 목적으로 시험 이용을 시작했다.

해외에서도 이용이 확대되고 있다. 태국에 있는 의학연구소에서는 코로나19 환자가 있는 음압실에서 일하는 의료 종사자와, 음압실 밖에 있는 의사와의 커뮤니케이션에서 이용하고 있다. 환자 근처에 머무는 의료 종사자 수를 줄일 수 있고, 의사 등이 음압실에 출입하기 위한 준비 시간도 단축할 수 있다.

-- HoloLens 이용도 활발 --
마이크로소프트(MS)의 MR용 HMD인 ‘HoloLens’ 시리즈도 원격이나 비접촉 의료 지원에서 채용이 증가하고 있다. 그 사례를 20년 5월에 MS가 온라인으로 개최한 개발자회의 ‘Mixed Reality Dev Days’의 기조강연에서는 HoloLens의 창시자인 알렉스 키프만 씨가, 6월에 개최된 AI 이미지 인식 기술 국제회의 ‘CVPR(Computer Vision and Pattern Recognition) 2020’의 온라인 기조강연에서는 MS의 사티아 나델라 CEO가 각각 소개했다.

의료 현장에서는 HoloLens를 장착한 의료 종사자가 코로나19 환자가 입원한 병실에 입실. HoloLens를 통해 원격지에 있는 의사가 환자의 모습을 확인하고, 의료 종사자에게 조언을 한다. 현장 측의 HoloLens에는 의사가 그린 선이나 동그라미, 문자 등의 지시가 표시된다.

코로나19의 영향으로 대면 강의가 불가능한 의대생용 수업에서도 HoloLens를 이용하기 시작했다. 예를 들면, 미국 Case Western Reserve 대학의 해부학 수업에서 도입되었으며, 높은 학습 효과가 있었다고 한다.

의료 기구 제조에서도 HoloLens가 활용되고 있다. 갑자기 인공호흡기 제조를 시작하게 된 영국 옥스퍼드에 있는 미국 포드모터 공장에서 도입. 원격지에 있는 인공호흡기 생산에 정통한 전문가가 현장 작업자에게 조언을 한다.

미국에서는 경제활동 재개의 움직임도 맞물려 코로나19의 감염 확대가 재연되려 하고 있다. 2차 유행이나 겨울에 시작될 유행도 우려된다. 그러한 때에 의료 현장의 혼란을 어디까지 회피할 수 있을까? 의료계와 IT업계, 그리고 스타트업 기업의 지혜가 시험대에 올랐다.

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