마취과 전문의 부족, 마취제 부작용 등은 마취 의료계의 오랜 과제
AI가 실시간 환자의 중추, 척골 신경 확인...통증 완화 마취제 투여
마취 정보 관리시스템(AIMS)에 의한 AI ...마취 심도 문제 해결해
최근 까다롭고 복잡한 마취 분야에 인공지능이 도입되면서 마취 통증 연구의 새지평이 열리고 있다. 마취과 전문의의 부족, 마취제 부작용 등은 오래전부터 마취 통증의학의 발전을 저해하는 요소였다. 그러나 인공 지능 기술이 대거 도입돼 전문인력을 대체하고 부작용도 줄이고 있다.
마취과 전문의들은 수술을 할 때 5가지 이상의 모니터링 장치를 통해 환자의 바이탈 사인을 살피며 마취제 투여량을 결정하고 있다. 그런데 마취량을 잘못 맞춰서 수술과 관계없이 환자가 의식을 회복하지 못하고, 사망에 이르는 등의 피해가 의외로 많다.
이와 관련해 알고리즘을 통해 마취 심도를 정량적으로 평가하거나 투약량 모니터링을 자동적으로 수행하는 등의 AI 기반의 기술이 상용화되고 있다. 또 마취 초기 단계에서 발생할 수 있는 위험요인인 저혈압의 경우 인공지능을 활용해 예측해내는 기술도 등장했다.
마취 데이터와 약물 관리 시스템, 수술 전 평가 도구 등을 자동으로 통합하는 AI 기반의 플랫폼이 개발되면서 위험 요소를 추출해 해당 환자에게 필요한 치료법을 제안하는 수준에 이르고 있다. 마취 전문가들은 향후 AI가 마취 심도 모니터링, 환자 분류, 판막 움직임 분석, 환자에 따라 필요한 마취량의 결정 등에 큰 역할을 할 것이라고 전망하고 있다.
AI 신경 스캔, 정확도 높아져
지난해 7월 31일 기술 분야의 프리랜서 작가인 웬디 맥마흔(Wendy McMahon)은 의료 전문 매거진 헬스테크(Healthtech)에 ‘인공지능 및 마취학 : 더 나은 정확도를 위한 새로운 도구’란 칼럼을 썼다. 맥마흔은 이 글에서 최근 인텔과 삼성메디슨이 협업해 신경차단 투여를 더 빠르고 정확하게 하는 AI 기반의 도구를 만들고 ‘너브 트랙(NerveTrack)’으로 명명했다고 소개했다.
이 도구는 인텔의 OpenVINO 툴킷을 사용해 개발된 실시간 신경 추적 초음파 기능이라고 인텔의 의료 영상 담당 이사인 알렉스 플로레스(Alex Flores) 박사는 설명했다. 그는 "이 툴킷은 AI를 사용해 인간의 시각을 모방하는 앱과 플랫폼을 개발할 수 있도록 지원한다"고 밝혔다.
실제로 마취과 전문의들은 수술 전 신경블록이 자주 주입되는 환자의 팔에서 중추신경과 척골신경을 확인하고, 회복 통증을 완화하기 위해 너브 트랙을 사용하고 있다. 너브 트랙은 초음파 스캔 중에 통증 부위 신경의 위치를 실시간으로 보여주면서 의사를 지원한다.
플로레스 박사는 “너브 트랙이 평행 주차를 하는 데 어려움을 겪는 운전자들을 돕는 것과 비슷한 방식의 지원을 제공한다”고 설명했다. 이 기술로 일반 초음파를 사용할 때보다 합병증 발생 가능성을 최대 30%까지 줄일 수 있고 신경 스캔의 정확도를 20% 더 높일 수 있다고 그는 강조했다. 너브트랙은 초기 기술이지만 서울대병원 통증관리센터가 이미 사용하고 있다.
약물 투여 최적화 프로그램 개발
지난 8일 미국의 의료 건강 매체 헬스아이티 애널리틱스의 의료 분야 전문 저널리스트 에린 맥네마(Erin McNemar)는 관련 기사에서 “인공 지능이 마취과 의사들의 수술 시간 단축에 도움을 줄 수 있다”고 밝혔다. 수술 중 약물 투여 등에 인공지능을 활용하면 마취과 의사는 다른 작업을 할 수 있는 시간을 그만큼 벌게 된다는 것이다.
맥네마는 이글에서 MIT와 매사추세츠 종합병원(MGH) 연구원들이 머신 러닝 알고리즘이 어떻게 마취제 프로포폴의 투여를 지속적으로 자동화할 수 있는지를 보여준 결과를 소개했다. 이 알고리즘은 환자 시뮬레이션에서 기존 방법을 능가했다. 실제 9건의 수술에서 기록된 데이터를 활용해 의식유지에 관한 실제 마취과 의사들의 성과와도 근접하게 일치한 것으로 알려졌다.
“우리의 목표는 기장이 항상 조종석에 앉아 주의를 기울이지 않아도 되는 비행기의 자동 조종장치와 유사하다”라고 이 연구에 참여한 게이브 샴버그(Gabe Schaumburg)는 밝혔다. 알고리즘이 프로포폴 약물 투여를 자동화해 의사 없이도 환자를 관리할 수 있다는 것이다.
뉴욕시 환자들에게 마취 치료와 수술 전후 서비스를 제공하는 ‘Radius Anesthesia’의 블로그 사이트에는 2020년 8월 17일 ‘마취 정보관리 시스템(AIMS)에 인공지능 적용’이란 제하의 글이 실렸다. 마취 정보 관리 시스템은 수술 중인 환자의 데이터를 수집한다. 환자 모니터와 연결되며 병원의 임상자료 저장소를 활용할 수 있다. 여기에 AI가 연계돼 시스템의 효율을 높이고 있다.
이 블로그는 “일반적으로 마취는 정확한 정보의 적시 수집에 의존하기 때문에, 점점 복잡해지는 데이터의 포획과 해석 모두에서 전자 시스템의 성능은 AIMS를 자연스럽게 효과적인 도구로 만든다”는 제시 M 에렌펠트(Jesse M Ehrenfeld), 모하메드 A 레만(Mohamed A Rehman)의 2010년 연구 논문을 인용해 AI 도입의 효과를 강조했다.
AI타임스 조행만 기자 chohang5@kakao.com
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마취의학과 AI의 만남...정량적 마취, 정확한 신경차단, 부작용 없애 - AI타임스
최근 까다롭고 복잡한 마취 분야에 인공지능이 도입되면서 마취 통증 연구의 새지평이 열리고 있다. 마취과 전문의의 부족, 마취제 부작용 등은 오래전부터 마취 통증의학의 발전을 저해하는
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