성형외과 조정목 전문의는 최근 열린 제13회 대한성형외과학회 기초재건성형학술대회에서 ‘림프부종 환자의 수술 전후 관리를 위한 3D 추정 이미징 시스템을 이용한 체적 측정 기술’이라는 주제로 연구장려상 및 젊은연구자상을 수상했다. 이 연구 결과는 림프부종 환자의 체적 측정을 통해 환자와 의사 모두에게 객관적인 정보를 제공하여 수술 전후 환자 관리에 도움을 줄 수 있다는 점에서 의미가 있다.

Q. 연구의 배경은?

림프부종은 유방암과 부인과암의 대표적인 합병증 중 하나로 운동성을 떨어뜨리고 환자 삶의 질에 큰 영향을 미친다. 림프부종의 치료법은 다양하게 제시되어 있지만 완치를 도모할 수 있는 완벽한 해결책은 없다. 그만큼 환자 관리가 중요한데 환자의 경과 변화를 확인하는 것부터가 쉽지 않다. 대부분의 센터에서 팔과 다리 둘레를 줄자로 재서 볼륨을 추정하는데 1차원 데이터로 3차원 데이터를 추정하는 만큼 오차 범위도 크고 측정자 오류도 커서 신뢰도가 떨어진다. 이에 신속성, 정확성, 객관성을 갖춘 볼륨 측정 기술의 필요성을 느끼고 이를 구현하기 위해 다른 분야에서 효용성이 확인된 3차원 이미징 방식으로 접근하고자 했다.

Q. 연구에 대해 설명하면?

본 연구는 모바일 카메라 이미지를 이용해 림프부종 환자에게서 3차원 신체 이미지를 추정하고 팔과 다리를 구획화하여 해당 부위의 둘레와 볼륨을 측정하는 방식을 택하고 있다. 이때 환자의 3D 신체 이미지 추정을 위해서 오픈소스로 공개되어 있는 인공지능 기반 알고리즘을 이용한다. 확보한 영상 중 유효 프레임을 추출해 다시점 이미지로 만들고 자세 데이터를 추정한 다음 삼각화(triangulation) 기법을 통해 추출한 두 시점 간의 시차에서 깊이 정보를 계산하여 3D 공간좌표를 생성한다. 이후 TTK(Topology toolkit)에 3D 이미지를 시각화하여 횡단면의 가상 중심선을 기준으로 신체 부위의 둘레와 볼륨을 계산한다. 최종적으로 부피 측정 알고리즘을 개발하고 측정 방식을 표준화하는 것이 우리 연구의 목표다.

Q. 앞으로의 연구 계획은?

림프부종 환자의 체적을 측정하는 알고리즘 개발 및 최적화가 선행돼야 할 것이다. 이번 연구에서 둘레 오차 범위가 1cm 이내 임을 확인했고 임상 적용을 위한 최종 정량적 목표는 5mm, 볼륨에서는 1cm2를 목표로 연구를 진행 중이다. 전문가의 도움이나 고가의 측정 장비 없이 신뢰성 높은 림프부종 관리 모델을 구축해 림프부종의 추적 관찰법과 다양한 치료법을 개발하는 데 도움이 될 것이다. 또한 환자 스스로 모바일 카메라로 사진을 촬영해 경과를 관찰할 수 있기 때문에 환자 효능감을 높이고 림프부종이라는 질환을 함께 관리한다는 측면에서 의사-환자 관계의 정립과 발전에도 도움이 될 것이다.

추후 발생 위험도 예측, 고위험군에서의 림프부종 발생 예측 방면으로도 발전시킬 생각이다. 해당 핵심 기술은 신체의 체적을 시각화하여 정확하게 측정한다는 점에서 림프부종 환자뿐만 아니라 추후 운동치료, 체형관리 영역에서도 활용 가능할 것으로 기대한다.