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서울아산병원 연구진, 의료진 손위생 모니터링 AI 개발

기사승인 2020.04.28  10:14:32

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[라포르시안] 국내 연구진이 긴박한 수술실 환경에서도 의료진 손위생이 잘 지켜질 수 있도록, 의료진 손위생 동작을 자동으로 모니터링하고, 반복적인 피드백을 제공하는 인공지능을 개발했다.

서울아산병원은 마취통증의학과 김성훈 · 조준영 교수와 의료영상지능실현연구실 김남국 교수팀이 수술실 카메라를 이용해 알코올 젤 기반의 의료진 손위생 동작을 감지하는 인공지능을 개발해 세계적 권위의 인공지능학회 'ICLR(International Conference on Learning Representations) 2020'에 발표했다고 28일 밝혔다.

인공지능이 검출하는 손위생 동작은 물 대신 알코올 젤 성분의 손 세정제를 손에 비비고 수건으로 말리지 않는 것을 말한다. 

수술실에서 환자를 계속 처치하고 장비를 조작하는 마취과 의사와 수련의, 간호사 등 의료진에게 요구되는 손위생 수칙이다. 수술 집도의 등이 수술실로 들어오기 전에 수행하는 손위생과는 구분된다.

대부분의 병원에서는 의료진 손위생을 관리하기 위해 훈련된 관찰자를 직접 수술실에 투입해 왔다. 그러나 제한된 시간과 인력으로 모든 의료진을 관찰하고 정확한 피드백을 전달하기 어려웠다. 

그 결과 손위생 수행률은 높아도 정확한 지침을 지킨 비율은 낮아, 손위생 문화가 온전히 정착되지 못했다.

인공지능은 수술실 카메라로 의료진 손위생을 24시간 전수 모니터링할 수 있어 유인(有人) 모니터링 시스템의 한계를 극복했다. 인공지능 소프트웨어 화면에는 의료진 모습이 광학형상으로 표현되고, 피드백도 의료진 개인이 아닌 수술실 단위로 전달된다. 

연구팀은 사람 행동을 식별하는 최적화 알고리즘을 개발하기 위해, 영상 행동 분류에 탁월한 성능을 입증한 I3D 신경망을 사용했다. 이 신경망은 4백여 가지의 행동 영상 데이터를 이미 학습해둔 상태로, 이번 연구에서는 수술실 손위생과 관련된 동작 4가지를 추가로 학습했다.

손위생 준수 동작은 '알코올 젤로 손 비비기'를 기준으로 했다. '수술 장비 만지기', '장갑 끼기', '장갑 벗기' 3가지 동작은 인공지능이 손위생 준수 동작과 구분해야 할 행동으로 정의했다. 

연구팀은 이러한 동작을 동영상으로 촬영해 총 7,600여장의 학습용 동영상 데이터를 획득했다.

데이터를 학습한 인공지능은 실제 수술실에서 성능평가를 거쳤는데, 약 0.5초(16프레임/초)마다 동작평가를 수행하며 의료진 손위생 동작을 감지했다. 정확도는 68%로 확인됐다.

김성훈 마취통증의학과 교수는 "이번에 개발한 최적화 인공지능 알고리즘은 수술실 내 의료진 손위생을 항시 모니터링하고 피드백을 줄 뿐 아니라, 이미지를 광학형상으로 표현해 민감한 개인정보보호 문제까지 해결했다"며 "수술실에 도입한다면 의료진이 자연스럽게 손위생 습관을 갖도록 도와 환자 안전과 병원 내 감염관리에 도움이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

김남국 의료영상지능실현연구실 교수(융합의학과)는 "인공지능이 병원 내 동영상 데이터를 인식할 수 있으면 감염관리뿐 아니라 환자 낙상 및 호흡상태 모니터링, 노약자 동선 분석 등 의료진이 해야 하는 다양한 비디오 모니터링을 자동화 할 수 있다"며 "이를 통해 의료진 부담이 줄어들고 의료 질이 향상될 수 있을 것"이라고 내다봤다.

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박진규 기자 hope11@rapportian.com

<저작권자 © 라포르시안 무단전재 및 재배포금지>
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