Unity를 활용하여 몰입형 의료 영상 시각화를 구현한 Specto Medical

Unity를 활용하여 몰입형 의료 영상 시각화를 구현한 Specto Medical

Specto Medical은 스위스 바젤 대학교에서 처음 시작하여 2022년에 설립된 스위스의 소프트웨어 회사입니다. Specto Medical이 유망한 헬스테크 벤처 기업으로 발전해 가는 과정에서 중요한 것은 연구실에서 수술실에 이르는 여정에서 규제 기준을 충족하는 것이었습니다. Johnson & Johnson의 JLABS 인큐베이터를 지원받고 성공적으로 초기 자금을 조달한 덕분에 이 회사는 최근 FDA 510(k) 임상 사용 승인을 받았으며, CE 인증도 앞두고 있습니다.

이 글에서 Specto Medical이 몰입형 3D 시각화를 통해 수술 전 계획과 환자와의 소통을 어떻게 재정의하고 있는지 알아보고, FDA의 승인을 받은 Unity 기반 XR 플랫폼을 구축하여 의료 영상을 직관적인 인터랙티브 경험으로 변화시키기까지 거쳐 온 여정을 확인하세요.

참고: 이 글은 일부 불편하게 느껴질 수 있는 수술 이미지를 포함하고 있습니다.

수술 전 계획 세션에서 신경외과의는 VR 헤드셋을 착용하고 환자의 뇌 스캔을 확인합니다. 사용자 주변에 복잡하게 얽혀 있는 혈관이 3차원으로 표시되며, 혈관 이상 증상인 동맥류를 빠르게 파악할 수 있습니다. 한때는 그레이스케일 CT(컴퓨터 단층 촬영) 슬라이스 더미에 불과했던 것이 이제는 몰입형 3D 환경으로 표현되고, 외과의사는 말 그대로 동맥류 주변을 걸어 다니며 모든 각도에서 관찰할 수 있습니다. 이것은 먼 미래의 프로토타입이 아니라 Unity를 통해 구축한 Specto의 최첨단 의료 영상 시각화 플랫폼이 선사하는 일상적인 경험입니다.

복잡한 것을 명확하게

위험이 발생할 확률이 높은 신경외과 분야에서 가장 중요한 것은 명확성입니다. 현재의 의료 영상 기술은 믿을 수 없을 만큼 상세한 스캔 데이터를 만들어 내지만, 풍부한 데이터 세트가 막상 수술 계획과 환자와의 소통에는 충분히 활용되지 않는 경우가 많습니다. 기존의 2D 시각화 방식에서는 외과 의사가 평면 슬라이스를 머릿속에서 복잡한 3D 해부 구조로 재구성해야 하며, 이는 복잡한 인지 능력을 요구할 뿐만 아니라 잘못된 해석으로 이어질 소지도 큽니다. 동시에 환자들은 그레이스케일 이미지와 의료 전문 용어로 인해 자신이 받은 진단을 이해하는 데 어려움을 겪곤 합니다.

이 문제를 해결하기 위해 Specto는 원시 영상 데이터를 직관적인 인터랙티브 3D 시각화로 구현했고, 그 결과 의료 전문가와 환자 모두가 데이터를 쉽게 이해할 수 있습니다. 외과의에게 이는 곧 인지 부담을 줄이고 공간에 대한 이해도를 높일 수 있음을 의미합니다. 환자 입장에서는 자신의 병세를 손쉽고 명확하게 알 수 있으므로 불안과 혼란에 휩싸일 일이 없습니다.

의료 이미지를 실용적인 정보로 변환

Specto는 의료 이미지를 3차원으로 구현하는 실용적인 툴을 통해 명확하고 실천에 옮길 수 있는 정보를 제공합니다. 몰입형 시각화와 수술 계획에서 원격 협업과 병원 시스템 통합까지, 이 솔루션은 진단에서 수술실에 이르는 모든 단계에서 임상의를 지원합니다.

1. XR을 통한 정확도 높은 의료 시각화

본질적으로 Specto가 구현하는 것은, 의료 전문가가 CT 및 MRI와 같은 기존 의료 영상 데이터를 몇 초 만에 인터랙티브 XR 환경으로 시각화하는 것입니다. Specto는 실시간 상호 작용을 통한 다이렉트 볼륨 렌더링을 사용하므로 시간이 오래 걸리는 이미지 분석이나 3D 재구성, 표면 메시 생성이 필요하지 않습니다. 방사선 데이터는 레이 마칭을 통해 즉시 렌더링되어 원본 스캔 데이터의 풍부한 디테일이 모두 보존됩니다.

의사들은 시각화 파라미터를 동적으로 조정하여 서로 다른 조직이나 구조를 강조 표시하고, 관찰 중인 장기나 병리만 따로 확인할 수 있습니다. 볼륨 렌더러는 복잡한 데이터 세트에서도 높은 프레임 속도를 유지하도록 최적화되어 있으므로 XR 세션이 길어져도 부드럽고 원활한 경험을 보장합니다.

2. 수술 계획

Specto는 시각화 구현을 넘어서 수술 전 계획을 위한 인터랙티브 툴도 제공합니다. 외과의는 원하는 구조에 주석을 달고 측정 기구를 사용하여 해부학적 지표 간의 거리나 각도를 측정할 수 있으며, 수술실에서 절개는 단 한 번만 하더라도 그 전에 환자의 해부학적 구조 내에서 가상으로 삽입물을 배치해 그 적합성을 평가할 수 있습니다.

외과의의 입장에서 혁신적인 측면 중 하나는 실제와 같은 깊이 인식을 통해 복잡한 해부학적 구조를 시각화하는 기능입니다. 더 이상 평면 CT 또는 MRI 스캔 데이터를 보면서 머릿속에 3D 이미지를 떠올리느라 괴로워하지 않아도 됩니다. 환자의 해부학적 구조가 대형 3D 이미지로 눈앞에 바로 렌더링되기 때문이죠. 이렇게 공간 인식 조건이 향상되면 수술 자신감을 높이고, 수술실에 들어서기 전에 미리 연습해 볼 수 있습니다.

3. 온라인 협업

Specto는 공유 가상 환경에서 다중 사용자 세션을 지원합니다. 여러 명의 외과의, 방사선 전문의 또는 학생들이 동일한 3D 씬에 참여하여 사례를 함께 검토할 수 있습니다. 교육 환경에서 강사는 VR을 통해 레지던트들에게 해부학을 가르칠 수 있습니다. 임상 맥락에서는 전문 분야가 다르며 서로 다른 곳에 있는 외과의들이 공유 가상 공간에서 만나 수술법에 대해 논의할 수 있습니다.

협업 덕분에 환자에게 안내하는 과정도 한결 수월해집니다. 진단을 받으면서 전문적인 용어를 듣거나 알아보기 힘든 흑백 스캔 이미지를 본 환자는 겁을 먹고 혼란에 빠질 수 있습니다.

Specto를 사용하면 의료진이 환자에게 신체 내의 문제와 이를 해결할 방법을 의료 지식이 없는 사람도 이해하기 쉬운 형식으로 보여 줄 수 있습니다. 이 투명성 덕분에 환자는 수동적인 피치료자에 그치지 않고 치료 과정에 더 적극적으로 임할 수 있습니다.

4. 병원 시스템과의 연동

Specto는 병원의 영상 촬영 및 보관 시스템과 원활하게 연동되므로 외과의는 시각화 환경으로 스캔 데이터를 신속하게 가져올 수 있습니다. 이 연동을 통해 임상의는 빠르게 환자의 스캔 데이터에 접근하고 가상 3D 환경에서 사례를 논의할 수 있으며, 결과적으로 수술 브리핑에 소요되는 시간이 줄어듭니다.

Unity의 실시간 3D 플랫폼으로 정밀도 향상

이 실시간 의료 시각화 플랫폼을 만들기 위해 Specto의 개발자들은 Unity를 기반으로 선택했고, 이 결정은 민첩성과 기능 면에서 큰 이점을 가져다주었습니다.

1. 신속한 프로토타이핑 및 반복 수정

초기 프로토타이핑 단계에서 개발자들은 VR에서 다양한 볼류메트릭 렌더링 기술과 상호 작용 개념을 실험해야 했습니다. Unity의 개발 환경은 특히 셰이더 개발 시 신속한 반복 작업(iteration)에 적합한 툴을 제공했습니다. Unity의 핫 리로딩 기능을 사용하면 전체 애플리케이션을 다시 컴파일하지 않고도 실시간으로 셰이더 코드를 업데이트할 수 있으므로 볼륨 렌더링 알고리즘을 다듬는 워크플로의 효율이 높아집니다. 이 기능은 Specto의 시각화를 뒷받침하는 레이 마칭 셰이더를 조정할 때 큰 힘을 발휘했습니다.

2. 고성능 그래픽스 및 통합

Unity의 확장 가능한 그래픽스 파이프라인 덕분에 Specto 팀은 프로덕션에서 입증된 강력한 렌더링 시스템의 핵심 기능을 활용하는 동시에 커스텀 레이 마칭 렌더러를 구현할 수 있었습니다. 이들은 GPU 가속 볼륨을 처리하는 데 커스텀 컴퓨트 셰이더를 사용하여 VR에서의 의료 시각화에 필요한 성능을 달성했습니다.

Unity에 내장된 프로파일링 툴은 성능 병목 현상을 식별하고 해결하는 데 도움을 주었고, 덕분에 외과의가 조직이 잘 보이도록 즉각적으로 조정하거나 절단면 및 분할을 적용하여 내부 구조를 강조해서 볼 수 있는 원활한 경험이 탄생했습니다.

3. 크로스 플랫폼 XR 지원

Unity의 핵심적인 강점 중 하나는 바로 다양한 플랫폼과 기기를 지원한다는 것입니다. Unity를 사용하면 새로운 API와의 연동에 많은 엔지니어링 리소스를 투입하지 않고도 다양한 하드웨어에 Specto를 배포할 수 있습니다. 이 애플리케이션은 Meta Quest 3 같은 VR 헤드셋과 HoloLens 2 같은 AR 기기를 지원합니다. Unity는 여러 헤드셋에서 사용되는 기본 그래픽스 백엔드를 비롯하여 다양한 하드웨어의 편차를 추상화하므로, 비교적 직관적으로 새로운 기기에 대한 지원을 추가할 수 있습니다. 이러한 유연성을 통해 Specto는 새로운 XR 하드웨어가 등장해도 문제없이 대응할 수 있습니다.

4. Unity 생태계의 장점

Unity를 개발의 기반으로 삼은 Specto는 지원 체계가 잘 갖춰진 성숙한 개발 생태계를 활용할 수 있었습니다. Unity 에셋 스토어에서 사전 구축된 에셋, 툴, 타사 패키지와 같은 리소스를 이용하여 팀의 개발 속도를 대폭 높였고, 덕분에 기본 컴포넌트를 새로 만들 필요 없이 핵심이 되는 혁신에만 집중할 수 있었습니다.

예를 들어, Specto는 Mirror라는 타사 멀티플레이어 프레임워크를 사용하여 네트워킹 레이어를 처음부터 구축하지 않고도 협업 기능을 빠르게 구현했습니다. 그 외에도 간단한 3D 모델, 디버깅 툴. 환경 에셋 등의 기존 리소스를 통해 개발과 프로토타이핑 과정을 간소화할 수 있었습니다.

Unity는 타사의 서비스 및 하드웨어 통합 기능과 폭넓게 호환되며, .NET Standard를 지원하므로 신뢰할 수 있는 라이브러리에 접근하여 암호화, 고급 로깅, 기타 필수 백엔드 기능을 구현할 수 있습니다.

외과의들의 신뢰를 받고 치료의 최전선에서 검증된 솔루션

가장 설득력 있는 검증은 소프트웨어를 직접 사용하는 외과의들의 증언일 것입니다.

교수를 맡고 있는 바젤 대학 병원 신경외과장 라파엘 구즈만 박사와 마찬가지로 의학 박사인 함부르크 헬리오스 클리닉의 토르스텐 게르케 내과의 과장은 Specto를 사용한 결과 수술 시간을 단축하고 더 정밀한 최소 침습 접근 방식으로 수술 과정이 더 안전해졌다고 평가합니다.

수술 치료의 미래

더 가벼운 헤드셋, 더 선명한 디스플레이, 더 긴 배터리 수명 등, XR 기술이 발전함에 따라 Specto를 사용하는 경험이 더 원활해지면서 그 영향력도 더 커질 것입니다. VR 환경에서 스캔을 검토하는 것이 외과의에게 진료 기록을 읽는 것만큼 일상적인 일이 되는 미래를 쉽게 떠올려 볼 수 있으며, 환자들은 일반적인 치료 과정의 일환으로 자신의 해부학적 구조를 맞춤형 3D 투어로 확인하게 될 것입니다.

Specto Medical은 의료 전문 지식과 Unity의 실시간 3D 기술을 결합하여 복잡한 의료 데이터를 직관적으로 이해할 수 있도록 노력하고 있습니다. 그 목표는 임상의들이 더 확신을 가지고 결정을 내리며 환자들은 자신의 건강 상태를 더 명확하게 이해할 수 있도록 돕는 것입니다.

몰입형 의료 서비스는 더 이상 먼 훗날의 일이 아닙니다. 이미 도래한 현실이며, 외과의와 환자 모두에게 더 나은 결과를 보여 주고 있습니다.