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Nikkei X-TECH_2022.3.25

DX의 새로운 조류, 디지털 트윈
코니카미놀타, '디지털 트윈'으로 의료 지원
내시경 수술을 시뮬레이션

“예를 들면 간의 모양이나 내부의 혈관을 3D로 해석하는 방법은 이미 의료업계에서 확산되고 있다. 한편으로 수술 전에, 수술에 대한 치밀한 시뮬레이션을 하고 싶은 니즈는 앞으로도 확대될 것이다”. 코니카미놀타 헬스케어사업본부의 다케무라(竹村) 씨는, 의료업계에서의 디지털 트윈을 활용한 시뮬레이션의 전망에 대해 이렇게 설명한다.

코니카미놀타는 내시경을 이용한 척추 절삭 수술을 가상공간에서 시뮬레이션하는 디지털 트윈 애플리케이션 ‘Plissimo XV’를 18년부터 제공하고 있다. 이 애플리케이션은 환자가 의료기관에서 촬영한 실제 컴퓨터단층촬영(CT)이나 자기공명영상(MRI) 이미지를 읽고, 가상공간을 3차원으로 그리는 기능을 갖추고 있다. 뼈를 대상으로 한 척추 내시경 수술의 시뮬레이션과 간 등의 연조직 장기에 대한 절제∙변형 시뮬레이션 기능도 제공하고 있다.

척추 그 자체와 더불어 수술에 사용하는 내시경 시점의 이미지나 드릴 등의 지그(jig)도 가상공간에 그려, 가상공간에서 척추의 모델에 대한 절삭 시뮬레이션을 할 수 있다. 가상공간에서는 절삭한 척추는 변형된다. 예를 들어 절삭할 때마다 척추 내부의 신경이 어느 정도 보이는지를 확인할 수 있다.

-- 환자 별로 시뮬레이션이 가능 --
Plissimo XV의 용도인 척추 내시경 수술에서는 환자의 피부를 절개하여 내시경이나 드릴을 통과시킨다. 작성한 절개부에 ‘리트랙터(Retractors)’라는 금속 통을 삽입해, 리트랙터를 통해 내시경이나 드릴을 체내의 표적 부위에 도달시킨다.

절개하는 크기나 리트랙터의 지름은 다양하다. 일례로 환자의 피부를 직경 약 17밀리 절개하고, 직경 약 16밀리의 리트랙터를 통과시킨다. “내시경 수술은 환자에게는 비교적 부담이 작은 반면, 의사에게는 기술 숙련에 많은 시간을 요한다”(다케무라 씨).

환자의 체내에서 내시경을 조작하다 보면, 시술자는 보고 있는 방향을 모르게 되는 일이 있다고 한다. “리트랙터 때문에 내시경으로 관찰할 수 있는 시야가 한정된다. 그 상황에서 수술 대상인 뼈를 찾아내서 절삭하는 것은 어렵다.

특히 척추는 같은 모양의 뼈가 줄지어 있다. 그렇기 때문에 척추 부위를 오인하거나 방향 감각을 상실하는 것을 방지하기 위해, 수술 전에 3차원 이미지로 확인하고 싶어하는 니즈가 있었다”(다케무라 씨).

그래서 Plissimo XV는 리트랙터 내의 내시경을 통해 보이는 시야를 재현한다. 구체적으로는, 원통 모양의 시야 일부에 그림자를 만드는 방법으로 현실 수술에서 리트랙터 때문에 가려지는 시야를 표현한다.

-- 의료업계에서 확산되고 있는 시뮬레이션 --
실제 촬영한 환자의 CT나 MRI 영상을 바탕으로 가상공간에 척추를 3차원으로 재현할 수 있는 것도 Plissimo XV의 특징 중 하나다. 그래서 환자마다 처치가 다른, 예를 들어 척추가 변형되면서 생기는 ‘척추관협착증’을 비롯한 증상에도 환자마다 다른 테크닉의 시뮬레이션이 가능하다고 한다.

의료업계에서는 이미 3차원 이미지를 활용해 환자 상태를 해석하는 기법이 널리 퍼져 있다. CT나 MRI 등도 일례다. 혈관이나 폐 등의 장기를 가시화해 협착이나 결절이 생기지 않았는지 등을 분석하는 것이 목적이다.

3차원 이미지를 이용한 시뮬레이션도 뼈나 힘줄, 신경 등의 조직을 대상으로 하는 성형이나 호흡기 등 장기의 모양이 중요한 분야에서 활용이 확산되고 있다고 한다. 다케무라 씨는 “3차원 이미지를 뼈 절삭이나 장기 절제 시뮬레이션에 사용하는 것은 새로운 용도다”라고 말한다. 의료업계에서 3차원 이미지를 활용한 시뮬레이션 활용이 앞으로 더욱 확산될지 주목된다.

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