디지털 치료와 의료의 미래 [메타버스가 만드는 가상경제 시대가 온다]

1. 디지털 치료와 의료의 미래

 

디지털 기술이 진단 · 측정을 보조해 기능을 넘어서 질병을 치료할 수 있다는 접근이 디지털 치료 Digital Therapeutics다. 최근 들어 규제가 완화되고 다양한 센서 기술과 스마트폰 앱들이 발전하면서 약물 중독 치료 앱이 FDA 승인을 받는 등 다양한 디지털 기술을 좀 더 적극적으로 의료 분야에 적용할 수 있게 되었다. 디지털 신약이라는 다소 과장된 표현을 가끔 사용하는 것을 보면 새로운 가능성이 잠재된 분야임 은 확실하다.

 

디지털 치료는 특성상 센서로부터 센싱 된 데이터를 기반으로 소프트웨어적인 치료 효과를 만들어야 하다 보니 아직까지 제약이 많고 활 용 분야가 한정적이다. 그럼에도 당뇨 · 불면증 우울증·치매 등 다양한 분야에서 지금도 끊임없이 연구개발이 진행되고 있으니 향후 기대할 만한 성과들이 계속 나오게 될 것이다.

 

 

그런 관점에서 이 분야에 다크호스로 떠오른 것이 가상현실과 증강 현실이다. 스마트폰 앱이나 컴퓨터 소프트웨어의 여러 제약을 극복할 수 있는 인터페이스의 장점이 있으며, 더 몰입감과 사실감 있는 상호작용을 할 수 있는 이런 기능이 필요한 분야에 큰 도약을 이룰 수 있기 때문이다. 특히 뇌와 관련된 분야는 활용도가 매우 크다.

 

Virtuleap의 Enhance VR 앱은 브레인 트레이닝을 위한 라이브러리 플랫폼을 개발하고 기억력 향상, 인지 능력 향상, 방향 지각 능력이나 문제 해결 능력 같은 다양한 분야에 활용되고 있다. 유아들의 학습능력 향상에도 활용할 수 있지만, 특히 초기 치매 증상을 보이는 시니어 들의 치료나 치매 진행을 완화하는 효과가 있다고 한다. 

 

치매의 경우. 일생 동안 촬영한 사진이나 동영상을 활용해 단계적·반복적 트레이닝 프로그램을 만들어 손상된 기억을 복구해주거나 낮아진 인지 능력을 향상해줄 수 있고, 반응에 따라 적절한 몰입감의 가상현실로 재현하는 것은 효과가 크다고 보고되고 있다.

두려움, 외상 후장애 PTSD나 공황 증상 등도 가상현실을 이용해 치료하면 매우 효과적이라고 알려져 있다. 실제 국내 병원 중 가상현실치료센터를 운영하는 곳이 있고, 다양한 방법으로 활용하고 있다. 고소공포증이 있는 환자들에게 지속적으로 높은 곳에서의 실감 나는 가상현실 영상을 반복적으로 노출시켰을 때 증상이 완화되는 효과 가 있다는 보고가 있으며 실제로 많은 기업과 병원에서 현장에 적용하고 있다.

거기에 더해 스트레스, 대인공포증, 강박장애, 괴롭힘, 왕따, 거식증, 불안, 트라우마 등 심리적인 요인이 있는 증상에 최적화된 가상현실 설루션들이 개발되어 적은 비용과 높은 효과로 디지털 치료 우수 사례로 자주 인용되고 있다.

일찍이 베트남 파병 군인들의 PTSD를 치료하기 위해 가상현실을 이용한 '버추얼 베트남 Virtual Vietnam' 프로그램 이 임상을 진행해 는데 좋은 효과가 입증되어 그 후로도 파병 장병들을 위한 프로그 램으로 더욱더 개선되며 이용되고 있다. '버추얼 아프가니스탄 Virtual Afghanistan, '버추얼 이라크 virtual Iraq 등 후속 프로그램을 계속 만들고 활용하면서 PTSD가 생긴 지점의 사건이나 경험을 추적하거나 치료를 위해 반복 노출 후 심리 치료 같은 다양한 시도가 진행되었고 지금 도 유사한 증상에 적극 활용하고 있다.

30여 년의 연구 경험을 기반으로 본격적으로 VR 치료 설루션을 개 발한 기업 어플라이드 VRAppliedVR은 현재까지 240여 개가 넘는 병원과 협업하고 있고, 약 3만 명이 넘는 환자에게 가상현실 디지털 치료를 시행해오고 있다. 만성통증 치료, 급성 수술 후 통증, 불안장애 치 료에 효과적인 임상 결과와 효과 검증을 완료했고 FDA에 승인을 받고 일선 병원에 적용되고 있으며 일반 통증이나 불안장애 관리에도 가장 적극적인 치료법으로 활용되고 있다. 가상현실은 이렇게 앞으로도 다 지털 치료 분야에서 폭발적으로 사용되고 발전될 것이다.

 

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2. 의료 연구의 새로운 시대, 디지털 의료 연구

 

 

 

가상현실은 디지털 치료 목적 외에 선행 의학 연구에도 큰 역할을 하고 있다. 유전체를 비롯해 빅데이터에 기반한 제약 연구에 적극 적은 로 활용되고 있는데 작은 유전체의 정보나 다양한 신약 후보물질을 다양한 각도로 돌려보고 확대해보면서 더 다각적이고 디테일한 연구를 진행할 수 있게 도움을 주고 있다. 연구자들이 현미경으로 함께 보면서 다양한 토론과 실험을 하기에는 제약이 있었는데 손으로 터치할 수 있는 수준의 크기로 확대해서 같이 보며 연구할 수 있어 시각적인 정보가 주는 효과가 매우 크며, 다각화된 관점과 앵글에서 문제를 분 석하고 다양한 아이디어가 도출될 수 있다.

대표 사례인 블룸 VLUME은 나노 세포 초고해상도 현미경 데이터를 기반으로 만들어진 가상현실 소프트웨어 패키지로 캠브리지대학과 LumeVR15이 함께 만든 시각화 분석 툴이다. 자신의 세포를 볼 수 있으며 수백만 개의 데이터 포인트를 가진 방대한 데이터 세트에서 데이터 패턴을 추출해 공동 작업을 할 수 있다. 노바티스 Novartis는 가상현실 분자 구조 디자인 스타트업인 나 놈 Nanome과 함께 신약 후보 물질을 발견하기 위한 가상 협업을 VR로 진행하고 있다.

게다가 코로나 팬데믹으로 인해 많은 연구실이 폐쇄되거나 운영될 수 없었는데 가상현실을 이용해 원격에서 공동 연구가 가능하게 만든 일등 공신이 가상현실 환경이다. 중요 장비나 실험실에 접근할 수 없는 때도 VR을 이용해 가상화된 실험이나 연구를 진행했고 원거리에 떨어진 동료들과도 가상현실 환경에서 협업을 이어갈 수 있었다.

팬데믹 탓에 오랜 시간이 걸려 도입될 뻔한 원격 진료 나 원격 의학 연구 시스템들이 빠르게 발전되고 적용되었을 뿐 아니라 연구진들의 연구 습관이나 환경에 큰 변화를 불러일으켰다. 오히려 원격 협력을 더 진작시키는 효과를 일으켜 스코퍼스 SCOPUS, 구글 스칼라 Google Scholar. 펍메드 PubMed, 리서치 게 이트 ResearchGate 같은 연구 데이터베이스를 중심으로 가장 활발한 연 구와 글로벌한 협업이 진행되었다.

 

특히 코로나19 관련 연구는 더 활 발했는데 코로나 확진 판정을 받은 환자나 의심 환자들과 격리된 상 황에서도 비디오 스트리밍과 VR을 이용한 연구를 매우 유용하게 활용할 수 있었다고 한다.

 

 

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3. 디지털 치료의 대중화

 

스마트 기기의 발전과 보급에 따라 디지털 치료는 본격적으로 대중 화된 것이다. 국내는 규제에 묶여 있는 원격 진료나 처방이 코로나 팬 데믹은 거치면서 일부 유예되었지만, 여전히 큰 제약으로 작용하고 있어 국가별 양상은 다르게 전개될 것이다.

특히 스마트 기기와 연계하고 가상현실을 활용한 분야들이 급물살을 타고 있어 많은 데이터가 축적되고 있다. 데이터가 많아질수록 치 료 효과는 더 높아지며 다양한 설루션과 치료용 콘텐츠가 계속 개발되고 있어 적용과 확대는 이어질 것이며, 대중적인 이해와 인지가 생기 면서 저변이 확대될 것이다.

물론 현재 판매되고 있는 VR 기기들은 게임이나 엔터테인먼트에 적 합한 수준으로 개발되었기에 디지털 치료나 의료용으로 활용되기에는 부족하거나 적합하지 않은 면이 많다. 따라서 분야에 적합하고 충족할 만한 성능과 기능을 가진 특화된 목적의 VR 기기들의 연구개발 이 함께 이뤄질 것이다.

재활 치료에도 가상현실과 증강현실의 도입이 더 가속화되고 있고 전통적인 재활에서의 근골격계 물리치료에 더해 뇌손상이나 다른 여 러 분야에 확장되고 있다. 반복되고 지루한 재활 훈련의 특성상 가상현실의 다양한 게임적 요소와 실감 나는 콘텐츠는 환자들이 쉽게 싫증을 느끼지 않으면서도 지속적으로 치료 효과를 만들기에 적합하며 치료 보조사가 없어도 자가로 진행할 수 있어 편안한 장소, 편안한 시 간에 재활 치료를 이어갈 수 있다.

 

 

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4. 가상 시뮬레이터를 활용한 트레이닝의 확산

 

의료진들의 트레이닝에서 가상현실은 가장 주목받고 있는 분야 중 하나다. 기증된 사체나 동물이 필요하고 적합한 환부를 가진 환자가 있어야 하며 환자의 동의와 복잡한 절차가 필요한 데다 케이스가 많지 않아 트레이닝하기에 어려움이 따랐다. 하지만 가상현실에 트레이닝 프로그램이 개발되고 그 콘텐츠가 발전하면서 지금은 가상현실 시뮬레이션을 활용한 트레이닝 Virtual Practice Surgeries 이 전방위적으로 활용되기 시작했다.

 

특히 가상현실 시뮬레이터를 통해 다양한 시 술과 케이스를 반복 훈련한 의사들은 전통적인 방법으로 실습한 의사들 대비 의료 사고 수도 현저히 낮았고, 실제 퍼포먼스도 높게 나왔다는 연구 결과가 공개된 바 있다. 

가상현실 시뮬레이터를 활용하면 비용과 시간이 절감된다. 실습 준비를 하는 데 필요한 대부분 절차가 필요하지 않게 되고 준비와 실습 시간을 현저하게 줄일 수 있어 매우 효과적인 방법이라 볼 수 있다. 여 기에 최소한의 스텝과 운영 인력으로 많은 의사의 트레이닝이 가능해지게 되면서 의료 사고도 비약적으로 감소시킬 수 있고 가상현실 콘텐 츠의 특성상 윤리적인 문제나 거부감을 최소화할 수 있다. 3D로 만들 어진 프로그램 특성상 전통적인 트레이닝보다 빠르고 자세하게 인체 내부를 살펴보고 수술 실습을 반복해 진행할 수 있어 의사들이 실제 수술 전 레퍼런스가 될 만한 시뮬레이션들을 트레이닝함으로써 좋은 성과를 낼 수 있다.

이머시브 터치 ImmersiveTouch와 메디컬 리얼리티 Medical Realities, ORamaVR, SimX, zSpace, OMSOxford Medical Simulation 등 많은 기업 이 다양한 시뮬레이터를 개발해 실제 필드에서 적극적으로 활용하고 있다. 헵틱 Haptic 기술과 센서 기술을 더해서 더 다양한 분야에 특화된 시뮬레이터들이 쏟아져 나올 것이며 거의 모든 분야에 적용될 것이다.

 

 

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5. 개인화된 원격 진료와 버추얼 케어

 

바쁜 시간과 번거로운 병원 예약이나 방문은 현대인들이 건강 관리와 예방을 소홀하게 만드는 원인이다. 가상현실을 활용하면 아주 빠른 고 편리하게 정기 건강 상담이나 자가 테스트, 예방을 위한 진단 등을 받을 수 있다. 멀리 떨어진 사람이 함께 있는 것처럼 느껴지게 만드는 것이 가상현실의 장점 중 하나이므로 가상 병원에 방문해 가상 주치의에게 또는 실제 주치의에게 진찰을 받고 상담이나 처방까지 가능해진다. 필요하면 실제 병원에 내원하면 되는데 정기적이고 편리한 접근은 비용 절감과 함께 시간과 효율 면에서도 매우 긍정적이다.

디지털 기술과 센싱 기술의 발달로 원격에서도 간단한 스마트 기기만 구비하면 많은 분야의 생체 데이터를 측정할 수 있게 되었다. 게다 가 애플 워치 같은 웨어러블 밴드로 심전도까지 측정할 수 있어 여기에 스마트폰 카메라를 통한 화상 진찰까지 더해지면 병원에 직접 방문한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 규제 대상이라는 제약을 차치하면 아 주 손쉽게 개인화된 원격 진료가 가능해지는 셈이며 즉각적이고 효과 적인 버추얼 케어 virtual Care를 받을 수 있게 된다.

버추얼 케어가 빛을 발하는 또 하나의 분야는 스트레스, 불면증, 마 음챙김명상 같은 심리적인 안정과 웰빙을 추구하는 디지털 케어의 제공이다. 일방적으로 소비하는 심리 치료나 명상 콘텐츠에서 벗어나 코 치나 심리상담사, 주치의 등과 양방향으로 연결되어 치료에 도움 되는 디지털 설루션 처방을 받고 스마트 기기를 통해 실제 치료를 받으며 상담과 피드백을 긴밀하게 지속할 수 있다.

보통은 병원을 방문하지 않고 무시하기 쉬운 증상들도 문턱을 낮추 고 대면해야 하는 부담을 줄여서 현대인의 다양한 성인질환이나 심한 증상으로 진전되는 현상을 사전에 예방하고 건강하게 살 수 있도록 선 제적인 도움을 줄 수 있는 분야다.

 

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협력적 진료와 증강 수술

 

컴퓨터 단층촬영(CT이나 자기 공명 영상 MRI를 통해 정밀한 의료 정보를 획득할 수 있고 이제는 그 데이터를 토대로 3차원 모델링까지 가능해졌다. 아주 자세히 그것도 입체적으로 증상 부위를 살펴볼 수 있고 분 석할 수 있게 되었다. 이 데이터는 원격에서도 쉽게 접근해 함께 보면 서 증상이나 치료법에 대해 논의하는 등 다양한 협업이 가능하다.

이렇게 가상현실과 증강현실의 확대는 원격지 전문의들의 도움을 받아 더 정밀하고 효율적인 진료를 가능하게 만들었다. 병원 네트워크 내에서만 진료와 치료를 해오던 한계를 벗어날 수 있게 된 것인데 의료 분야의 개방형 협업과 혁신을 가능하게 만드는 중요한 마중물이 되고 있는 것이다.

앞서 가상 트레이닝의 효과와 연계해 증강 수술 Augmented Surgeries을 적용하면 실제 수술실에서도 홀 로렌즈 같은 증강현실 글라스 위로 수 술에 관련된 중요한 정보들은 적절한 타이밍에 맞춰 수술진에게 전달할 수 있고 원격에서 함께 수술에 참여하는 전문의들의 조언이나 도움을 실시간으로 받을 수 있다.

프랑스 수술실 로봇을 7,000킬로미터 떨어진 미국에서 원격 조종해 수술에 성공한 '린드버그 수술의 창시자이자 프랑스 소화기암연구센터 IRCAD의 자크 마레스코 Jacques Marescaux 교수는 증강 수술을 적용하면 계획부터 효율적인 수술법을 찾을 수 있으므로 높은 정확도를 확보할 수 있음은 물론 실제 수술 시간도 5분의 1 수준으로 단축이 가능하다 고 주장한다.

국내에서도 척추 수술을 비롯해 다양한 분야에서 이를 활용하고 있으며 내시경 시술이나 로봇 수술 등과도 연계해 발전하고 있어 제도의 보완이 따라준다면 앞으로 더 발전할 수 있는 분야다.

 

 

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