디지털 헬스케어 : 4차 산업혁명과 미래의 의료혁신
디지털헬스케어연구회
출간작으로『디지털헬스케어』등이있다.
서문/4차산업혁명과미래의의료혁신_이광우…6
추천의글/디지털헬스케어의미래를바라보며_송정한…7
디지털헬스케어발간에붙여_장인호…8
축하응원의글…9
Chapter01디지털헬스케어시대가온다_유광철...13
Chapter02만성질환의디지털관리_성기형...55
Chapter03유전질환과검사_강유선...135
Chapter04디지털병리학_정유현...195
Chapter05디지털헬스케어와미래의병원_이광우...223
Chapter06인공지능과의료혁신_김기유...257
Chapter07임상병리검사의디지털화_김기유...287
책속에서
제1장디지털헬스케어시대가온다
유광철
2019년12월코로나19가유행한이후지금까지오랜기간이어지면서우리에게는많은변화가나타났다.세계보건기구(WHO)가코로나19를공식적인팬데믹(세계적대유행)으로선포이후사람들의생활방식부터의료시스템까지우리가사는세상은놀라운속도로변했다.코로나19가발생한초기에는WHO는코로나19는공기로전파되지않는다고했다.그러면서WHO전문가들은대중들의마스크착용을권고하지않았다.마이클라이언WHO비상대책국장은“많은사람이마스크를착용하는것이특별한이점이있다는구체적인증거는없다”라고말했으며,마리아반케르쿠프WHO기술책임자는‘아프지않는한마스크착용을권장하지않는다’라고밝힌바있다.
그러나이후에밝혀진사실은점점더많은증거가코로나19는감염자의기침이나재치기로발생한공기중에타액이나점액방울로만감염되는것이아니라에어로졸을통해서도바이러스가퍼질수있다고했다.에어로졸이란공기중에훨씬더오래남아있을수있는아주미세한입자를뜻한다.2023년코로나19에서벗어나어느정도일상이회복된지금에도마스크착용은일상이되었다.
코로나19로인해의료기관을방문하여진료또는정기검진등을받아야하는데도감염의위험때에환자가내원을원하지않거나,의료기관이환자를제외한보호자또는방문객의방문을최소화하고있다.이상황에서환자는여전히코로나19상황이전수준의의료서비스를받기를원하지만쉽지않은상황이고,의료기관은방문환자가급감하여경영악화가계속되었다.
우리나라도코로나19확산을억제하기위해서2020년2월부터한시적으로비대면진료를허용하면서,환자는의료기관을직접방문하지않고전화상담과처방,대리처방을허용했고,의료기관을방문한환자는의료기관내별도의장소에서간호사등의보호를받으면서화상을통해서진료받을수있게되었다.코로나19상황이종식되거나더이상커다란위협이되지않는다고판단되는상황에서도지금처럼비대면의료를허용할것인지에대해서결정된것은없지만2023년6월부터시범적으로비대면의료가시행되고있다.
우리에게의료기관은아프면가는곳인데코로나19라는감염병시대를겪으면서감염우려와감염병의확산을막기위해우리는새로운의료서비스를요구하게되었고,4차산업혁명이라는새로운시대의혁신의물결속에비대면진료라는새로운의료서비스의패러다임을접할수있게되었다.따라서제4차산업혁명의패러다임을이해함을통해서새로운의료시스템인디지털헬스케어라는제4차‘산업혁명’용어는2016년세계경제포럼(WEF:WorldEconomicForum)에서언급되었으며,정보통신기술(ICT)기반의새로운산업시대를대표하는용어가되었다.컴퓨터,인터넷으로대표되는제3차산업혁명(정보혁명)에서한단계더진화한혁명으로도일컬어진다.
제4차산업혁명은세계경제포럼의창시자인클라우스슈바프(KlausSchwab)가2015년에포린어페어의기고글을통해주장한개념이다.2016년1월20일스위스다보스에서열린세계경제포럼에서도슈바프스스로가키워드로또제시하여그개념이퍼져나갔다.
제4차산업혁명은초연결(hyperconnectivity)과초지능(superintelligence)을특징으로하기때문에기존산업혁명에비해더넓은범위(scope)에더빠른속도(velocity)로크게영향(impact)을끼친다.다시말하면인공지능,사물인터넷,빅데이터,모바일등첨단정보통신기술이경제·사회전반에융합되어혁신적인변화가나타나는것.다시말하면인공지능(AI),사물인터넷(IoT),클라우드컴퓨팅,빅데이터,모바일등지능정보기술이기존산업과서비스에융합되거나3D프린팅,로봇공학,생명공학,나노기술등여러분야의신기술과결합되어전세계모든제품·서비스를네트워크로연결하고사물을지능화하는것을말한다.따라서제4차산업혁명은정보통신기술과인공지능의발달로인한산업의변화를가리키는말임에도불구하고,그정의는아직까지명확하지않아그실체가불분명하다는논란이존재한다.여태까지의산업혁명은이미역사에서이루어진것을토대로평가하여산업혁명이라불리었지만,4차산업혁명의경우에는아직일어나지않은변화에대하여미래추측적인표현을사용하는것이기때문이다.
디지털헬스케어분야에서최고의성장동력은빅데이터이다.디지털기술의발전으로AI와빅데이터분석을통한개인맞춤형정밀의료는가능한지점에이르렀다.이제는빅데이터분석으로개인의질병을예측하는것이가능해졌다.예측이가능해졌기에불필요한검사와치료감소,의사의오진율최소화등이가능하므로환자들에게는시간적경제적으로많은효용성을가질수있게된다.
이렇게의료데이터의활용은의사들의진단과치료의보조수단으로서의역할에만머무는것이아니라헬스케어서비스확대로서진입장벽을낮추어환자의의료서비스접근성을높이는데중요한요소이다.하지만국내에서는환자의프라이버스에대한의료계의우려로접근이제한적이고의료데이터의개방성이낮다.그러나제4차산업혁명의글로벌흐름속에서디지털헬스케어방향은급속도록진행하고있기에의료데이터의개방성에대한시대적요구는커질것이며의료데이터의개방에대비한높은보안도더더욱절실할것이다.
IoT,Cloud,Bigdata,Mobile으로대비되는헬스케어의미래에는건강관리와치료에있어생활의모든영역은연결되고이를통해예측,예방,정밀,참여의치료영역이확장될것이다.우리가여기서주목해볼것은스마트커넥티드디바이스이다.스마트커넥티드디바이스는인터넷연결이가능한장치(device).유선광대역네트워크,무선랜(WLAN),LTE및5세대(5G)이동통신네트워크를기반으로서비스를제공할수있는정보서비스기기를통틀어가리킨다.스마트폰을비롯해넷북과같은모바일노트북컴퓨터,전자책단말기,게임기,스마트TV,사물인터넷기기등이있다.현재디바이스간경계가허물어짐에따라사용자경험이핵심가치로부상됨으로써디지털헬스케어의미래를예측하는데중요한요소가되었다.
최근인터내셔날데이터코퍼레이션코리아(한국IDC)에서발간한‘국내스마트커넥티드시장보고서’에서2020년국내스마트커넥티드디바이스시장은전년대비8.5%성장한2619만대출하기록을달성했다고밝혔다.보고서에따르면끊김없이실시간연결되고,콘텐츠를원활하게공유해초개인화된디지털사용자경험을제공하는스마트커넥티드디바이스는팬데믹으로인한비대면업무및생활환경의증가로더욱그필요성이증가되고있다고한다.2020년국내스마트커넥티드디바이스시장의성장은세계시장이2.1%감소한것과비교하면주목할만하다.PC와태블릿은국내와세계모두성장했으며,국내출하량은각각526만대,385만대로전년대비15.7%,52.8%의두자리수성장을기록했다.
초·중·고등학교의온라인수업,동영상과게임등홈엔터테인먼트콘텐츠소비,기업의하이브리드근무환경도입,디지털교육투자등이수요증가의주된요인으로분석됐다.스마트폰은세계6.7%감소에도불구하고국내는5G전환가속화와보급형제품의확대에힘입어전년수준인1700만대이상을유지했다.PC는애플M1,퀄컴스냅드래곤등프로세스의다변화와교육부문의크롬북도입,윈도11출시등OS선택의폭이확대되었다.기업은노트북전환을가속화하고,AI/ML등디지털기술을접목해노이즈제거,앱가속,성능최적화,보안등의요소를고도화하고있다.
온라인수업에힘입어스마트커넥티드디바이스중가장큰폭의성장을보인태블릿은성능강화와5G제품출시로생산성과효율성이개선돼모바일컴퓨팅디바이스로자리매김할전망이다.특히10인치제품은콘텐츠소비와생산적인업무에적합해보급형부터프리미엄에이르기까지다양한사용목적에부합하는제품이출시되고있다.스마트폰은5G전환가속화,콘텐츠소비에적합한대화면베젤리스디자인,카메라성능개선,차세대폴더블을비롯한새로운폼펙터출시등소비자니즈를적극반영하고있다.
보고서에서는“5G환경에서모바일경험의향상과사물인터넷시대의초연결성이구축될것”이라고덧붙였다.이러한추세로본다면헬스케어스마트케넥티드의환경은고무적이라할수있다.급격한초고령화사회를앞둔현시점에서전세계는의료비용상승과품질개선,환자만족도및비용절감을위해디지털헬스케어의도입을서두르고있지만정치적,사회적환경에제약과규제가있기에넘어야할제반적인문제가많다고본다.이에이를극복하기위한방안으로전세계적으로라이프로그(LifeLog)데이터를활용하는다양한연구가진행되고있으며,또한언제어디서나예방및진단,치료와사후관리의총체적의료서비스를받을수있는라이프로그기반디지털헬스케어는의료정보화를기반으로진료효율을높여최상의의료서비스를제공하기위해다양한접근을시도하고있다.
한편,개인맞춤의료구현을목적으로나날이진화하고있는디지털헬스케어는코로나팬데믹을기점으로미래의료시스템의핵심중하나로자리잡고있으며,여기에웨어러블디바이스와스마트폰보급,AI기반기술의발전으로데이터수집이쉬워지고,이러한데이터를분석하고관리하는기술역시빠르게발전하면서새로운헬스케어생태계를구성하고있다.디지털헬스케어의3단계는데이터를측정하고데이터를통합하고데이터를분석하는3단계로이루어지고있는데특히디지털경제사회가가속화되면서방대한의료용데이터를빠르게저장하고분석하는기술의중요성이강조되고있는가운데,디지털헬스케어는국가적차원의건강관리시스템과디지털기술의융합산물로향후의료대상자가일상생활이나의료기관등에서생성해내는데이터를수집하고,이를기반으로근거중심의데이터를창출한후플랫폼으로통합될경우,4P의료인예측(predictive)·예방(preventive)·정밀(personalized)·참여(participatory)중심의새로운의료패러다임을구현할수있을것으로분석하고있다.여기에서임상병리사의역할은검사실에서생성되는모든데이터를중요한것을뽑아유기적으로조합및연결시키고그속에서유의미한데이터를뽑아진단을내리는데필요한데이터를제공하는것이라고본다.그렇다면지속적으로생성되는데이터를어떻게해석하고활용할것인가?
여기에대한임상검사실의미래지향적모델이라는주제로2022년11월GC녹십자의료재단은심포지엄을개최하였다.심포지엄에서는글로벌헬스케어업계트렌드로부상한디지털전환(DigitalTransformation)은임상검사분야에도예외없이영향을미치고있다며앞으로는임상검사자동화와표준화와관련된여러연구결과를공유하고,임상검사를하는기관이나임상검사자들이심도있는교류협력방안이강구되어야한다고했다.심포지엄에서는건국대학교진단검사의학과윤여민교수의발표인“제4차산업혁명에서의진단검사의학표준화및일치화의중요성”에서는의료에서진단검사의학의질병의진단,치료,예방에따른임상검사에수반되는국내진료행위의수가에따른5,000여건가운데약20%가진단검사의학영역에속하기에,2018년통계에서기본진찰비등을제외한보험에등재된의료행위에대한전체의료비18조원중진단검사관련비용이약4조3천억원을차지하고있다고했다.따라서향후디지털헬스케어를대비한AI에기반한새로운진단(CDSS등)및치료기술이임상진료에적용될경우의료의질향상및비용대비효율성을높일수있는핵심분야이다.ClinicalDecisionSupportSystem의줄임말은CDSS는우리말로‘임상의사결정지원시스템’이다.
환자로부터얻어진의료정보를바탕으로의료인이질병을진단하고치료하는과정에서의사결정을도와주는시스템이다.질병의예방,선별,진단,치료,추적관찰등의다양한의사결정을포함하고있다.진단검사를예를들면,의사가환자에게임상검사를의뢰했을때적절한임상검사를CDSS가조언해줄수있고,다양한임상검사의뢰데이터중유의미한검사Data를선택할수있게도와준다.따라서제4차산업혁명시대의글로벌한방향인디지털헬스케어분야는보건의료빅데이터를활용한인공지능기술기반임상검사알고리즘개발과임상적용이급속도로증가하고있다.
의료에서환자진단과치료를위한의사결정의70%가임상검사결과에의존하고있다.임상검사결과치는대부분정량적데이터로이미지나텍스트기반데이터에비하여각각의의료기관에서생성된임상검사Data를통합및활용시스템구축이용이하여보건의료빅데이터로서의활용가치와효용성이매우높다고볼수있다.이를위해서는임상검사실은AI빅데이터에포함되는개별데이터QI검증과정이중요하며검사결과치의정확도를신뢰할수있을뿐만아니라검사의표준화(Standardization)및일치화(harmonization)를통하여다수의임상검사기관의검사결과와통합이가능한표준화된데이터를생성할수있어야한다.
우리나라임상검사실은진단검사의학과전문의와임상병리사들에의해서운영되고있으며,미국,유럽,일본등과비교하였을때우수한전문인력이확보되어있고,고품질인증시스템을가지고있어검사데이터를생성하고관리할수있는능력과시스템을가지고있다.또한AI기반조직병리진단딥바이오에서는암진단을받은후발생하는문제를해결하고정확하면서도빠른진단에도움을주기위한혁신제품을개발했다.‘인공지능기반병리조직진단보조소프트웨어를살펴보면‘인공지능기반병리조직진단보조소프트웨어’는딥바이오의분석진단특허기술을적용한제품이다.이제품은체내의내용물을채취할때사용하는전자침을신체에찔러넣는‘침생검진단법’을사용하고있다.
전립선침생검을시행하여채취한전립선의조직전체이미지를인공지능으로분석해전립선암의중증도를자동으로구분한다.‘인공지능기반병리조직진단보조소프트웨어’는암진단까지걸리는시간을줄이고,인공지능으로검사를진행하여일관적인분석결과를제공한다.또한,2단계분석진단특허기술을활용하여전립선암중증도분석진단결과를시각화해색깔별로한눈에확인할수도있다.이제품은조달청혁신제품으로지정된후서울시시립보라매병원,세종충남대학교병원,한국원자력의학원,제주대학교병원,창원경상국립대학교병원에서시범사용하고있다.
또한의료현장의digitaltransformation은빠르게진행되고있다.의료영상과마찬가지로병리분야에서도디지털화가활발히이루어지고있는데2022년서울아산병원이세계최대규모의디지털병리시스템을전면도입하였다.2011년서울아산병원은디지털병리스캐너를처음도입하였으며,2020년부터본격적으로디지털병리시스템구축에나섰다.여기서디지털병리시스템이란조직슬라이드를디지털로전환하여저장하고,이디지털영상을고화질모니터를통해판독할수있는환경을말한다.디지털병리환경에서병리과의사는고화질모니터를통해병리영상을더욱선명하게볼수있어판독의정확도와속도를높일수있으며,실시간으로소견에대한의견도공유할수있다.환자입장에서는슬라이드를이동하고보관하는과정에서분실되거나파손되는위험이줄어진단의정확도를높일수있다는장점이있다.즉,종합적으로병리진단프로세스의효율을극대화하고,진단의정확성과안정성을더욱높일수있는것이다.
따라서임상검사의데이터를측정·통합그리고분석하여어떻게데이터를활용할것인가에대한고민은인공지능에서해결의실마리를가지고있다고본다.다양한센서로연결되어데이터를생성·수집하는데핵심적인역할을하고있는디지털헬스케어에인공지능,IoT,클라우드컴퓨팅과새로운디지털기술이결합되면서헬스케어산업의기본프레임워크를변화시키고있는가운데,의료데이터가플랫폼에연결될경우이용자가데이터를쉽게찾아사용하는것은물론이용자맞춤형서비스를제공할수있게될것으로전망하고있다.
또한데이터는‘디지털미래의료’를가속하는연료로데이터가많으면많을수록분석결과에대한정확도는높아질수밖에없는데,최근딥러닝을비롯한분석기술의발달로과거축적할수없던데이터를축적할수있게되고,여기에외부데이터의수집이가능해지면서미래의료산업의새로운핵심자원인의료데이터의양이날로증가하고있다.전세계적으로디지털헬스케어산업이시장성장기에접어들면서,미래의료산업을위해디지털헬스케어서비스와사전관리를위한개인유전체분석정보,그리고과거병력,치료전력,생활습관등과같은환자유래데이터의수집과분석은필수요소로자리잡고있는가운데,의료데이터증가는무한한의료서비스의가능성을제시하고있다.
이에경기도임상병리사회에서는2019년도부터임상검사과학을다루는임상병리사들이새로운시대새로운의료시스템인디지털헬스케어의변화에대응하기위해서경기도임상병리사회의이광우회장의기획으로‘임상병리사들이보는AI,빅데이터를통한디지털헬스케어’라는테마로자료를모으고그간의료현장에서임상검사를하면서축적된경험과지식을통하여보건의료종사자및보건대학학생들그리고관심있는사람들을위하여국민보건향상에기여한다는보건의료전문가로서‘디지털헬스케어’를건강관리영역의관점으로접근해보았다.