분당서울대병원 정형외과 조환성 교수팀
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작성자 작성일 17-05-25 17:04본문
분당서울대병원 정형외과 조환성 교수팀
세계 최초 골종양 수술에 증강현실 시스템 도입 태블릿 PC에서 사용 가능한 ‘골종양 수술용 증강현실 시스템’ 개발
악성 골종양 뼈에 생기는 악성 암은 생명을 위협할 수 있는 암으로 팔 다리를 포함해 몸의 어떤 뼈에서도 발생할 수 있다. 이렇게 뼈에 암이 발생하면 그 종류나 크기 암의 진행 정도 환자의 나이와 건강 상태에 따라 수술 방사선 항암치료 등을 조합해 치료하게 된다. 그 중 수술은 일차적인 치료로 암을 수술적으로 제거하는 방법이다. 과거에는 암을 완벽하게 제거하기 위해 암이 발생한 부위부터 그 아래 부분의 팔·다리를 절단하는 절단술로 대부분의 수술이 시행됐지만 최근에는 암을 안전하면서도 완벽하게 절제한 후 이와 함께 사지 기능까지도 고려하는 재건수술에 대한 관심이 높아졌다. 그 결과 이제는 암을 제거한 후 결손 부위에 대해 다른 사람의 뼈나 금속성 인공관절을 이식하는 사지보존 종양절제술’이 보편적으로 시행되고 있다.
그러나 뼈 속의 종양은 육안으로 보이지 않을 뿐더러 단순 방사선 사진만으로 크기나 위치를 감별하기 힘들기 때문에 수술을 받더라도 종양이 완벽히 절제되지 않을 가능성이 있다. 또한 이러한 위험을 예방하기 위해 뼈를 필요이상으로 절제하는 경우가 발생할 수도 있다. 이를 방지하고자 영상이미지를 기반으로 암과 주위 조직을 구분하고 현재 수술위치를 안내해주는 수술용 네비게이션이 이용되고 있지만 고가의 가격에다가 장비의 부피가 크고 사용이 복잡하다는 단점이 있어왔다. 이에 분당서울대병원 정형외과 조환성 교수팀은 대구경북과학기술원 로봇공학과(홍재성 교수)와 함께 세계 최초로 태블릿 PC에서 사용 가능한 골종양 수술용 증강현실 시스템을 개발했고 증강현실 시스템을 적용한 골종양 수술을 성공적으로 시행했다. 증강현실 시스템은 CT MRI 등 영상진단이미지를 통해 확보한 종양의 위치와 크기를 프로그램에 입력하면 사용자 눈에 보이지 않았던 종양의 위치 정보를 원래의 환경에 존재하는 것처럼 태블릿 PC에 표시되게끔 개발됐다.
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우선 연구팀은 동물실험을 통해 증강현실을 이용한 골종양 절제수술이 기존의 수술방법보다 정확도가 높았음을 증명했다. 총 123개의 돼지 대퇴골 중 82개의 대퇴골에 대해서는 증강현실 시스템을 통한 수술로 골종양을 절제했고 41개의 대퇴골에 대해서는 증강현실 시스템의 활용 없이 기존방식대로 절제수술을 진행했다. 그리고 절제된 종양을 통해 안전거리를 얼마나 지켜 암과 주위 조직을 절제했는지 두 수술의 결과를 비교했다. 보통 종양을 절제할 때에는 암의 경계로부터 10mm정도의 안전거리를 두고 암을 포함해 주위 정상조직을 절제하게 된다. 예를 들어 골종양의 크기가 직경 30mm라면 10mm의 안전거리를 양쪽으로 적용하고 종양을 포함해 직경 50mm정도로 조직을 제거해야 한다. 그 안전거리를 최대한 벗어나지 않도록 절제를 해야 재발을 예방하고 수술 후 뼈 조직의 기능을 유지하는 데에 도움이 될 수 있다.
이를 기반으로 연구팀은 증강현실 시스템을 활용한 골종양 절제수술과 기존수술법으로 진행한 수술에 대해 10mm의 안전거리에서 벗어난 오차를 양쪽으로 측정했다. 비교결과 증강현실 시스템을 통한 수술의 절제면에서는 A등급인 3mm이하의 오차를 보인 경우가 90.2%, B등급인 6mm이하의 오차가 9.8%로 확인된 반면 기존수술법에서는 A등급이 70.7%, B등급이 19.5% C등급인 9mm이하의 오차가 6.1%였으며, 나머지 D등급인 3.7%에서는 안전거리를 확보하지 못해 종양을 남겨두고 절제했거나 9mm를 넘는 오차를 보이기까지 했다.
2017. 5. 25 / 박준혁 기자
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