책 속에서

제1장 디지털 헬스케어 시대가 온다

유광철

2019년 12월 코로나19가 유행한 이후 지금까지 오랜 기간 이어지면서 우리에게는 많은 변화가 나타났다. 세계보건기구(WHO)가 코로나19를 공식적인 팬데믹(세계적 대유행)으로 선포 이후 사람들의 생활방식부터 의료시스템까지 우리가 사는 세상은 놀라운 속도로 변했다. 코로나19가 발생한 초기에는 WHO는 코로나19는 공기로 전파되지 않는다고 했다. 그러면서 WHO전문가들은 대중들의 마스크 착용을 권고하지 않았다. 마이클 라이언 WHO비상대책국장은 “많은 사람이 마스크를 착용하는 것이 특별한 이점이 있다는 구체적인 증거는 없다”라고 말했으며, 마리아 반 케르쿠프 WHO기술 책임자는 ‘아프지 않는 한 마스크 착용을 권장하지 않는다’라고 밝힌 바 있다.

그러나 이후에 밝혀진 사실은 점점 더 많은 증거가 코로나19는 감염자의 기침이나 재치기로 발생한 공기중에 타액이나 점액방울로만 감염되는 것이 아니라 에어로졸을 통해서도 바이러스가 퍼질 수 있다고 했다. 에어로졸이란 공기 중에 훨씬 더 오래 남아있을 수 있는 아주 미세한 입자를 뜻한다. 2023년 코로나19에서 벗어나 어느 정도 일상이 회복된 지금에도 마스크 착용은 일상이 되었다.

코로나19로 인해 의료기관을 방문하여 진료 또는 정기검진 등을 받아야 하는데도 감염의 위험 때에 환자가 내원을 원하지 않거나, 의료기관이 환자를 제외한 보호자 또는 방문객의 방문을 최소화하고 있다. 이 상황에서 환자는 여전히 코로나19 상황 이전 수준의 의료서비스를 받기를 원하지만 쉽지 않은 상황이고, 의료기관은 방문환자가 급감하여 경영 악화가 계속되었다.

우리나라도 코로나19 확산을 억제하기 위해서 2020년 2월부터 한시적으로 비대면 진료를 허용하면서, 환자는 의료기관을 직접 방문하지 않고 전화상담과 처방, 대리처방을 허용했고, 의료기관을 방문한 환자는 의료기관 내 별도의 장소에서 간호사 등의 보호를 받으면서 화상을 통해서 진료 받을 수 있게 되었다. 코로나19 상황이 종식되거나 더 이상 커다란 위협이 되지 않는다고 판단되는 상황에서도 지금처럼 비대면 의료를 허용할 것인지에 대해서 결정된 것은 없지만 2023년 6월부터 시범적으로 비대면 의료가 시행되고 있다.

우리에게 의료기관은 아프면 가는 곳인데 코로나19라는 감염병 시대를 겪으면서 감염우려와 감염병의 확산을 막기 위해 우리는 새로운 의료서비스를 요구하게 되었고, 4차 산업혁명이라는 새로운 시대의 혁신의 물결 속에 비대면 진료라는 새로운 의료서비스의 패러다임을 접할 수 있게 되었다. 따라서 제4차 산업혁명의 패러다임을 이해함을 통해서 새로운 의료시스템인 디지털 헬스케어라는 제4차 ‘산업혁명’ 용어는 2016년 세계 경제 포럼(WEF: World Economic Forum)에서 언급되었으며, 정보통신기술(ICT) 기반의 새로운 산업 시대를 대표하는 용어가 되었다. 컴퓨터, 인터넷으로 대표되는 제3차 산업혁명(정보혁명)에서 한 단계 더 진화한 혁명으로도 일컬어진다.

제4차 산업혁명은 세계경제포럼의 창시자인 클라우스 슈바프(Klaus Schwab)가 2015년에 포린 어페어의 기고 글을 통해 주장한 개념이다. 2016년 1월 20일 스위스 다보스에서 열린 세계경제포럼에서도 슈바프 스스로가 키워드로 또 제시하여 그 개념이 퍼져나갔다.

제4차 산업혁명은 초연결(hyperconnectivity)과 초지능(superintelligence)을 특징으로 하기 때문에 기존 산업혁명에 비해 더 넓은 범위(scope)에 더 빠른 속도(velocity)로 크게 영향(impact)을 끼친다. 다시 말하면 인공 지능, 사물 인터넷, 빅데이터, 모바일 등 첨단 정보통신기술이 경제·사회 전반에 융합되어 혁신적인 변화가 나타나는 것. 다시 말하면 인공 지능(AI), 사물 인터넷(IoT), 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터, 모바일 등 지능정보기술이 기존 산업과 서비스에 융합되거나 3D 프린팅, 로봇공학, 생명공학, 나노기술 등 여러 분야의 신기술과 결합되어 전 세계 모든 제품·서비스를 네트워크로 연결하고 사물을 지능화 하는 것을 말한다. 따라서 제4차 산업혁명은 정보통신기술과 인공지능의 발달로 인한 산업의 변화를 가리키는 말임에도 불구하고, 그 정의는 아직까지 명확하지 않아 그 실체가 불분명하다는 논란이 존재한다. 여태까지의 산업혁명은 이미 역사에서 이루어진 것을 토대로 평가하여 산업 혁명이라 불리었지만, 4차 산업 혁명의 경우에는 아직 일어나지 않은 변화에 대하여 미래 추측적인 표현을 사용하는 것이기 때문이다.
디지털 헬스케어 분야에서 최고의 성장동력은 빅데이터이다. 디지털 기술의 발전으로 AI와 빅데이터 분석을 통한 개인맞춤형 정밀의료는 가능한 지점에 이르렀다. 이제는 빅데이터 분석으로 개인의 질병을 예측하는 것이 가능해졌다. 예측이 가능해졌기에 불필요한 검사와 치료 감소, 의사의 오진율 최소화 등이 가능하므로 환자들에게는 시간적 경제적으로 많은 효용성을 가질 수 있게 된다.

이렇게 의료데이터의 활용은 의사들의 진단과 치료의 보조수단 으로서의 역할에만 머무는 것이 아니라 헬스케어 서비스 확대로서 진입장벽을 낮추어 환자의 의료 서비스 접근성을 높이는데 중요한 요소이다. 하지만 국내에서는 환자의 프라이버스에 대한 의료계의 우려로 접근이 제한적이고 의료데이터의 개방성이 낮다. 그러나 제4차 산업혁명의 글로벌 흐름 속에서 디지털 헬스케어 방향은 급속도록 진행하고 있기에 의료데이터의 개방성에 대한 시대적 요구는 커질 것이며 의료데이터의 개방에 대비한 높은 보안도 더더욱 절실할 것이다.

IoT, Cloud, Big data, Mobile으로 대비되는 헬스케어의 미래에는 건강관리와 치료에 있어 생활의 모든 영역은 연결되고 이를 통해 예측, 예방, 정밀, 참여의 치료영역이 확장 될 것이다. 우리가 여기서 주목 해 볼 것은 스마트 커넥티드 디바이스이다. 스마트 커넥티드 디바이스는 인터넷 연결이 가능한 장치(device). 유선 광대역 네트워크, 무선랜(WLAN), LTE 및 5세대(5G) 이동통신 네트워크를 기반으로 서비스를 제공할 수 있는 정보 서비스 기기를 통틀어 가리킨다. 스마트폰을 비롯해 넷북과 같은 모바일 노트북 컴퓨터, 전자책 단말기, 게임기, 스마트 TV, 사물 인터넷 기기 등이 있다. 현재 디바이스간 경계가 허물어짐에 따라 사용자 경험이 핵심 가치로 부상됨으로써 디지털 헬스케어의 미래를 예측하는 데 중요한 요소가 되었다.

최근 인터내셔날 데이터코퍼레이션코리아(한국IDC)에서 발간한 ‘국내 스마트 커넥티드시장 보고서’에서 2020년 국내 스마트 커넥티드 디바이스 시장은 전년 대비 8.5% 성장한 2619만대 출하 기록을 달성했다고 밝혔다. 보고서에 따르면 끊김 없이 실시간 연결되고, 콘텐츠를 원활하게 공유해 초개인화 된 디지털 사용자 경험을 제공하는 스마트 커넥티드 디바이스는 팬데믹으로 인한 비대면 업무 및 생활환경의 증가로 더욱 그 필요성이 증가되고 있다고 한다. 2020년 국내 스마트 커넥티드 디바이스시장의 성장은 세계 시장이 2.1% 감소한 것과 비교하면 주목할 만하다. PC와 태블릿은 국내와 세계 모두 성장했으며, 국내 출하량은 각각 526만대, 385만대로 전년 대비 15.7%, 52.8%의 두 자리수 성장을 기록했다.

초·중·고등학교의 온라인 수업, 동영상과 게임 등 홈엔터테인먼트 콘텐츠 소비, 기업의 하이브리드 근무 환경 도입, 디지털 교육 투자 등이 수요 증가의 주된 요인으로 분석됐다. 스마트폰은 세계 6.7% 감소에도 불구하고 국내는 5G 전환 가속화와 보급형 제품의 확대에 힘입어 전년 수준인 1700만대 이상을 유지했다. PC는 애플 M1, 퀄컴 스냅드래곤 등 프로세스의 다변화와 교육 부문의 크롬북 도입, 윈도 11 출시 등 OS 선택의 폭이 확대되었다. 기업은 노트북 전환을 가속화하고, AI/ML 등 디지털 기술을 접목해 노이즈 제거, 앱 가속, 성능 최적화, 보안 등의 요소를 고도화하고 있다.

온라인 수업에 힘입어 스마트 커넥티드 디바이스 중 가장 큰 폭의 성장을 보인 태블릿은 성능 강화와 5G 제품 출시로 생산성과 효율성이 개선돼 모바일 컴퓨팅 디바이스로 자리매김할 전망이다. 특히 10인치 제품은 콘텐츠 소비와 생산적인 업무에 적합해 보급형부터 프리미엄에 이르기까지 다양한 사용 목적에 부합하는 제품이 출시되고 있다. 스마트폰은 5G 전환 가속화, 콘텐츠 소비에 적합한 대화면 베젤리스 디자인, 카메라 성능 개선, 차세대 폴더블을 비롯한 새로운 폼펙터 출시 등 소비자 니즈를 적극 반영하고 있다.

보고서에서는 “5G 환경에서 모바일 경험의 향상과 사물인터넷 시대의 초연결성이 구축될 것”이라고 덧붙였다. 이러한 추세로 본다면 헬스케어 스마트 케넥티드의 환경은 고무적이라 할 수 있다. 급격한 초고령화 사회를 앞둔 현시점에서 전세계는 의료비용 상승과 품질 개선, 환자 만족도 및 비용 절감을 위해 디지털 헬스케어의 도입을 서두르고 있지만 정치적, 사회적 환경에 제약과 규제가 있기에 넘어야할 제반적인 문제가 많다고 본다. 이에 이를 극복하기 위한 방안으로 전세계적으로 라이프로그(Life Log) 데이터를 활용하는 다양한 연구가 진행되고 있으며, 또한 언제 어디서나 예방 및 진단, 치료와 사후 관리의 총체적 의료 서비스를 받을 수 있는 라이프로그 기반 디지털 헬스케어는 의료 정보화를 기반으로 진료 효율을 높여 최상의 의료서비스를 제공하기 위해 다양한 접근을 시도하고 있다.

한편, 개인 맞춤의료 구현을 목적으로 나날이 진화하고 있는 디지털 헬스케어는 코로나 팬데믹을 기점으로 미래 의료 시스템의 핵심 중 하나로 자리 잡고 있으며, 여기에 웨어러블 디바이스와 스마트폰 보급, AI 기반 기술의 발전으로 데이터 수집이 쉬워지고, 이러한 데이터를 분석하고 관리하는 기술 역시 빠르게 발전하면서 새로운 헬스케어 생태계를 구성하고 있다. 디지털 헬스케어의 3단계는 데이터를 측정하고 데이터를 통합하고 데이터를 분석하는 3단계로 이루어지고 있는데 특히 디지털 경제 사회가 가속화되면서 방대한 의료용 데이터를 빠르게 저장하고 분석하는 기술의 중요성이 강조되고 있는 가운데, 디지털 헬스케어는 국가적 차원의 건강관리시스템과 디지털 기술의 융합 산물로 향후 의료대상자가 일상생활이나 의료기관 등에서 생성해내는 데이터를 수집하고, 이를 기반으로 근거중심의 데이터를 창출한 후 플랫폼으로 통합될 경우, 4P 의료인 예측(predictive)·예방(preventive)·정밀(personalized)·참여(participatory) 중심의 새로운 의료 패러다임을 구현할 수 있을 것으로 분석하고 있다. 여기에서 임상병리사의 역할은 검사실에서 생성되는 모든 데이터를 중요한 것을 뽑아 유기적으로 조합 및 연결시키고 그 속에서 유의미한 데이터를 뽑아 진단을 내리는데 필요한 데이터를 제공하는 것이라고 본다. 그렇다면 지속적으로 생성되는 데이터를 어떻게 해석하고 활용할 것인가?

여기에 대한 임상검사실의 미래지향적 모델이라는 주제로 2022년 11월 GC녹십자의료재단은 심포지엄을 개최하였다. 심포지엄에서는 글로벌 헬스케어 업계 트렌드로 부상한 디지털 전환(Digital Transformation)은 임상검사 분야에도 예외 없이 영향을 미치고 있다며 앞으로는 임상검사 자동화와 표준화와 관련된 여러 연구결과를 공유하고, 임상검사를 하는 기관이나 임상검사자들이 심도 있는 교류협력방안이 강구되어야 한다고 했다. 심포지엄에서는 건국대학교 진단검사의학과 윤여민 교수의 발표인 “제4차 산업혁명에서의 진단검사의학 표준화 및 일치화의 중요성”에서는 의료에서 진단검사의학의 질병의 진단, 치료, 예방에 따른 임상검사에 수반되는 국내진료행위의 수가에 따른 5,000여건 가운데 약 20%가 진단검사의학영역에 속하기에, 2018년 통계에서 기본 진찰비 등을 제외한 보험에 등재된 의료행위에 대한 전체의료비 18조원 중 진단검사 관련비용이 약4조 3천억 원을 차지하고 있다고 했다. 따라서 향후 디지털 헬스케어를 대비한 AI에 기반 한 새로운 진단(CDSS 등) 및 치료기술이 임상진료에 적용될 경우 의료의 질 향상 및 비용대비 효율성을 높일 수 있는 핵심분야이다. Clinical Decision Support System의 줄임말은 CDSS는 우리말로 ‘임상의사결정지원시스템’이다.

환자로부터 얻어진 의료정보를 바탕으로 의료인이 질병을 진단하고 치료하는 과정에서 의사결정을 도와주는 시스템이다. 질병의 예방, 선별, 진단, 치료, 추적 관찰 등의 다양한 의사결정을 포함하고 있다. 진단검사를 예를 들면, 의사가 환자에게 임상검사를 의뢰했을 때 적절한 임상검사를 CDSS가 조언해 줄 수 있고, 다양한 임상검사의뢰 데이터 중 유의미한 검사 Data를 선택할 수 있게 도와준다. 따라서 제4차 산업혁명 시대의 글로벌한 방향인 디지털 헬스케어 분야는 보건의료 빅데이터를 활용한 인공지능기술 기반 임상검사 알고리즘 개발과 임상적용이 급속도로 증가하고 있다.

의료에서 환자진단과 치료를 위한 의사결정의 70%가 임상검사결과에 의존하고 있다.임상검사 결과치는 대부분 정량적 데이터로 이미지나 텍스트 기반 데이터에 비하여 각 각의 의료기관에서 생성된 임상검사 Data를 통합 및 활용시스템구축이 용이하여 보건의료 빅데이터로서의 활용가치와 효용성이 매우 높다고 볼 수 있다. 이를 위해서는 임상검사실은 AI빅데이터에 포함되는 개별데이터 QI 검증과정이 중요하며 검사결과치의 정확도를 신뢰할 수 있을 뿐만 아니라 검사의 표준화(Standardization) 및 일치화(harmonization)를 통하여 다수의 임상검사기관의 검사결과와 통합이 가능한 표준화된 데이터를 생성 할 수 있어야 한다.

우리나라 임상검사실은 진단검사의학과 전문의와 임상병리사들에 의해서 운영되고 있으며, 미국, 유럽, 일본 등과 비교하였을 때 우수한 전문인력이 확보되어 있고, 고품질 인증시스템을 가지고 있어 검사데이터를 생성하고 관리할 수 있는 능력과 시스템을 가지고 있다. 또한 AI기반 조직병리진단 딥바이오에서는 암 진단을 받은 후 발생하는 문제를 해결하고 정확하면서도 빠른 진단에 도움을 주기 위한 혁신제품을 개발했다. ‘인공지능 기반 병리조직 진단보조 소프트웨어를 살펴보면 ‘인공지능 기반 병리조직 진단보조 소프트웨어’는 딥바이오의 분석진단 특허기술을 적용한 제품이다. 이 제품은 체내의 내용물을 채취할 때 사용하는 전자침을 신체에 찔러 넣는 ‘침생검 진단법’을 사용하고 있다.

전립선 침생검을 시행하여 채취한 전립선의 조직 전체 이미지를 인공지능으로 분석해 전립선암의 중증도를 자동으로 구분한다. ‘인공지능 기반 병리조직 진단보조 소프트웨어’는 암 진단까지 걸리는 시간을 줄이고, 인공지능으로 검사를 진행하여 일관적인 분석 결과를 제공한다. 또한, 2단계 분석진단 특허기술을 활용하여 전립선암 중증도 분석진단 결과를 시각화해 색깔별로 한눈에 확인할 수도 있다. 이 제품은 조달청 혁신제품으로 지정된 후 서울시 시립보라매병원, 세종 충남대학교병원, 한국원자력의학원, 제주대학교병원, 창원 경상국립대학교 병원에서 시범 사용하고 있다.

또한 의료 현장의 digital transformation은 빠르게 진행되고 있다. 의료 영상과 마찬가지로 병리 분야에서도 디지털화가 활발히 이루어지고 있는데 2022년 서울아산병원이 세계 최대 규모의 디지털 병리 시스템을 전면 도입하였다. 2011년 서울아산병원은 디지털 병리 스캐너를 처음 도입하였으며, 2020년부터 본격적으로 디지털 병리시스템 구축에 나섰다. 여기서 디지털 병리시스템이란 조직 슬라이드를 디지털로 전환하여 저장하고, 이 디지털 영상을 고화질 모니터를 통해 판독할 수 있는 환경을 말한다. 디지털 병리 환경에서 병리과 의사는 고화질 모니터를 통해 병리 영상을 더욱 선명하게 볼 수 있어 판독의 정확도와 속도를 높일 수 있으며, 실시간으로 소견에 대한 의견도 공유할 수 있다. 환자 입장에서는 슬라이드를 이동하고 보관하는 과정에서 분실되거나 파손되는 위험이 줄어 진단의 정확도를 높일 수 있다는 장점이 있다. 즉, 종합적으로 병리 진단 프로세스의 효율을 극대화하고, 진단의 정확성과 안정성을 더욱 높일 수 있는 것이다.

따라서 임상검사의 데이터를 측정·통합 그리고 분석하여 어떻게 데이터를 활용할 것인가에 대한 고민은 인공지능에서 해결의 실마리를 가지고 있다고 본다. 다양한 센서로 연결되어 데이터를 생성·수집하는 데 핵심적인 역할을 하고 있는 디지털 헬스케어에 인공지능, IoT, 클라우드 컴퓨팅과 새로운 디지털 기술이 결합되면서 헬스케어산업의 기본 프레임워크를 변화시키고 있는 가운데, 의료 데이터가 플랫폼에 연결될 경우 이용자가 데이터를 쉽게 찾아 사용하는 것은 물론 이용자 맞춤형 서비스를 제공할 수 있게 될 것으로 전망하고 있다.

또한 데이터는 ‘디지털 미래의료’를 가속하는 연료로 데이터가 많으면 많을수록 분석 결과에 대한 정확도는 높아질 수밖에 없는데, 최근 딥러닝을 비롯한 분석 기술의 발달로 과거 축적할 수 없던 데이터를 축적할 수 있게 되고, 여기에 외부 데이터의 수집이 가능해지면서 미래 의료산업의 새로운 핵심자원인 의료 데이터의 양이 날로 증가하고 있다. 전세계적으로 디지털 헬스케어 산업이 시장 성장기에 접어들면서, 미래 의료산업을 위해 디지털 헬스케어 서비스와 사전관리를 위한 개인 유전체 분석 정보, 그리고 과거병력, 치료전력, 생활습관 등과 같은 환자 유래 데이터의 수집과 분석은 필수 요소로 자리잡고 있는 가운데, 의료 데이터 증가는 무한한 의료서비스의 가능성을 제시하고 있다.

이에 경기도임상병리사회에서는 2019년도부터 임상검사과학을 다루는 임상병리사들이 새로운 시대 새로운 의료시스템인 디지털 헬스케어의 변화에 대응하기 위해서 경기도임상병리사회의 이광우 회장의 기획으로 ‘임상병리사들이 보는 AI, 빅데이터를 통한 디지털 헬스케어’라는 테마로 자료를 모으고 그간 의료현장에서 임상검사를 하면서 축적된 경험과 지식을 통하여 보건의료종사자 및 보건대학학생들 그리고 관심 있는 사람들을 위하여 국민보건 향상에 기여한다는 보건의료전문가로서 ‘디지털 헬스케어’를 건강관리 영역의 관점으로 접근해 보았다.

서문/ 4차 산업혁명과 미래의 의료혁신 _ 이광우 … 6
추천의 글/ 디지털 헬스케어의 미래를 바라보며 _ 송정한 … 7
디지털 헬스케어 발간에 붙여 _ 장인호 … 8
축하 응원의 글 … 9

Chapter 01 디지털 헬스케어 시대가 온다 _ 유광철... 13
Chapter 02 만성질환의 디지털 관리 _ 성기형... 55
Chapter 03 유전질환과 검사 _ 강유선... 135
Chapter 04 디지털 병리학 _ 정유현... 195
Chapter 05 디지털 헬스케어와 미래의 병원 _ 이광우... 223
Chapter 06 인공지능과 의료혁신 _ 김기유... 257
Chapter 07 임상병리검사의 디지털화 _ 김기유... 287