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유진수 삼성서울병원 이식외과 교수(사진 왼쪽)가 AI 기반 3D 수술계획 플랫폼 리버라이즈(Liveraiz)를 활용해 간이식 환자의 수술 과정을 의료진과 상의하고 있다. 삼성서울병원 |
삼성서울병원은 유재민·박웅기 유방외과 교수와 유진수·오남기 이식외과 교수 연구팀이 로봇 유두보존 유방절제술에서 수술 영상 분석을 통해 안전한 절제면을 안내하는 AI 내비게이션 시스템을 개발하고 다기관 외부 검증을 통해 임상 적용 가능성을 확인했다고 5일 밝혔다. 연구 결과는 유럽외과종양학회 학술지 '유럽 외과종양학회지'에 최근 게재됐다.
로봇 유두보존 유방절제술은 겨드랑이 인근에 작은 절개를 한 뒤 로봇 팔을 이용해 유두와 피부를 보존한 채 유방 조직만 제거하는 수술이다. 흉터가 거의 남지 않아 미용적 만족도가 높지만 촉각이 전달되지 않아 조직 경계를 판단하기 어렵다는 한계가 있다.
특히 피부 아래 지방층과 유선 조직의 경계를 정확히 구분하는 것이 까다롭다. 절제가 얕으면 유방 조직이 남을 수 있고 지나치게 깊으면 피부 혈류가 손상될 위험이 있다.
연구팀은 수술 중 촬영되는 영상을 AI가 분석해 지방층과 유선 조직의 경계, 즉 안전한 절제면을 화면에 표시하도록 하는 시스템을 개발했다. 자동차 내비게이션처럼 집도의에게 절제 경로를 시각적으로 안내하는 방식이다.
AI 학습에는 삼성서울병원에서 시행한 로봇 유방절제술 29건의 수술 영상에서 추출한 1996개 프레임이 활용됐다. 유방외과 전문의들이 각 영상에서 안전한 절제면을 표시했고 이를 기반으로 AI 모델을 학습시켰다.
내부 검증에서 모델의 정확도 지표인 DSC는 74.0%를 기록했다. 삼성창원병원 수술 영상 8건을 활용한 외부 검증에서도 70.8%로 유사한 성능을 보여 다른 기관의 수술 환경에서도 안정적으로 작동할 가능성을 확인했다.
연구팀은 앞서 복강경 생체 간 이식 수술에서도 AI 내비게이션 시스템을 개발해 국제학술지 '사이언티픽 리포트'에 발표한 바 있다. 당시 연구에서는 3개 병원에서 시행한 48건의 수술 영상을 분석해 간 주변 혈관 구조와 안전한 박리면을 실시간으로 표시하는 기술을 제시했다.
유재민 교수는 "로봇 유방절제술에서 AI 내비게이션 시스템을 개발하고 다기관 외부 검증까지 수행한 연구"라며 "수술 중 안전한 절제면을 안내해 정밀도와 안전성을 높이는 데 활용될 가능성이 있다"고 말했다.
박정연 기자 jy@asiae.co.kr
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