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5G 특화망 기반 고화질 영상 공유 시스템: 원격 지원 (수술실, 구급차)과 자율주행로봇의 환자 이동 [성 마리안나 대학병원]
High-definition video sharing system based on private 5G network
October 28, 2023 | By 손장우 (son@netmanias.com)
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    손장우 (Harrison Jangwoo Son)

    넷매니아즈 | (주)엔앰씨컨설팅그룹 대표이사

    son@netmanias.com

 

 

본 블로그에서는 5G 특화망의 병원 분야 활용 사례로,

5G 특화망과 360o카메라, 4K 카메라, 웨어러블 카메라을 이용해 병원 관계자 (전문의, 집도의, 간호사, 응급구조사 등)간 영상공유 시스템을 구축한 일본의 성 마리안나 병원의 사례를 살펴본다. 성 마리안나 병원은 5G 특화망 기반 영상 공유 시스템의 도입으로 초고령화 사회 도래에 따른 전문의와 간호사 부족 문제를 해결하는 것을 목표로 하고 있다.

 

① 원격 수술 지도 (수술실)
② 자율주행로봇에 의한 환송 이송 (병원 복도)
③ 원격 의료 지원 (구급차)
④ 성 마리안나 병원이 5G 특화망을 선택한 이유

... 

 

 

<성 마리안나 대학병원의 운영실-모니터링 및 지휘 본부>

 

2022년 12월에, 트랜스 코스모스, 엔티티 컴뮤니케이션즈는 성 마리안나 의과대학병원에 원격수술지도, 자율주행로봇으로 이동중인 환자 모니터링 등을 제공해주는 5G 특화망 기반 고화질 영상 공유 시스템을 구축했다[1],[2].

 

이 시스템은 구급차, 수술실, 내시경실, 환자이송용 자율주행로봇에 360o카메라, 4K 카메라, 웨어러블 카메라 등을 배치하고, 

 

카메라 영상을 5G 특화망(병원내)과 공중 5G망(병원밖 구급차)을 통해 성 마리안나 병원 운영실로 전달하여, 전문의와 간호사가 여러 각도의 영상을 공유하면서 원격으로 의료 지시를 내리거나 환자의 안전을 확인할 수 있게 해주는 시스템이다.

 

 

<성 마리안나 병원에 구축된 5G 특화망 기반 고화질 영상 공유 시스템 (카메라, 영상수신장치, 5G 특화망)>

 

① 원격 수술 지도 (수술실)


운영실의 전문의는 수술실에서 5G 특화망을 통해 보내오는 카메라 영상을 보며, 원격에서 수술을 지원•지도해준다.

 

성 마리안나 병원에 구축된 고화질 영상 공유 시스템의 특징은 대용량 업링크 특성을 갖는 5G 특화망을 활용해 기존에 어려웠던 임의의 각도의 고화질 카메라 영상을 통한 수술실 현장 상황 확인이 가능해졌다는 점이다.

 

부감 영상: 수술실의 환자 주위에 360o카메라와 4K 카메라가 배치되며 360o카메라는 환자와 수술실 전체상황을 확인하는 용도이고 4K 카메라는 환자 상태나 바이탈 모니터를 비추는 용도로 이용한다. 또한 수술실에 있는 스태프가 누구인지도 확인할 수 있다. 부감 영상은 원격의 전문의가 화면 확대, 각도 조정을 할 수 있어 보고 싶은 곳을 보고 싶은 크기로 볼 수 있다.  
집도의 시야 영상: 집도의가 착용한 웨어러블 카메라를 통해 집도의의 시야 영상(환자의 환부)을 공유한다.

 

360o카메라, 4K 카메라, 웨어러블 카메라 영상은 5G 특화망을 통해 운영실의 영상수신장치로 전달되고 영상 수신장치는 이 여러 카메라 스트림을 모니터 화면에 4분할하여 함께 보여준다.

<5G 특화망 기반 고화질 영상 공유 시스템: 원격 수술 지도>

 

5G 특화망 기반 고화질 영상 공유 시스템을 통해,

 

1) 전문의는 수술실내 환자 모습/상황, 바이탈 모니터, 집도의 시야를 실시간 영상을 통해 확인해가며 원격으로 수술을 지원•지시•지도해줄 수 있다. 현재는 전문의가 현장에 가지 않으면 수술을 지도해줄 수 없지만, 이 구조에서는 원격에서 충분한 현장 영상 정보를 공유할 수 있어 수술팀에게 최적의 지시•지원을 해줄 수 있다. 전문의는 복수의 수술실을 모니터링하고 지도해주어 병원은 적은 전문의를 효율적으로 활용할 수 있다. 

 

2) 수술실의 집도의와 스태프들은 원격지에 있는 전문의와 수술 방침, 수술시 이상 상황 발생 대처 방안 등을 다양한 각도의 수술실 현장 영상을 토대로 실시간으로 논의할 수 있어 수술의 안전성을 꾀할 수 있고, 정신적 부담을 경감시킬 수 있다. 

 

또한 3) 의대생이나 젊은 의사들이 수술실과 운영실간의 수술실 영상과 전문의 지시 통화를 공유하여 현장감있는 수술 교육이 가능케하는 시스템으로도 활용가치가 높을 것으로 기대된다.  

 

② 자율주행로봇에 의한 환송 이송: 간호사의 환자 동반 이송 대체 (병원 복도)


성 마리안나 병원에서는 평소 병실과 검사실이나 재활실간에 거동이 불편한 환자의 이동시 간호사들이 동행한다. 간호사는 검사중에도 기다려야 하며 검사가 끝나면 다시 병실로 이동시켜줘야 한다. 고급인력인 간호사수는 늘 부족한 데, 간호사의 시간이 비효율적으로 소모되고 있다. 

 

성마리안나 병원에서는 이러한 간호사의 환자 이동이 하루에 최대 1,500건에 달하며 환자 이동시 간호사가 동반하지 않아도 되면 간호사의 부담이 크게 줄고 간호사의 본래의 업무에 더 집중할 수 있게 된다. 

 

<자율주행로봇에 의한 환자 이동 모니터링>

 

성마리안나 병원에서는 영상 공유 시스템과 자율주행 로봇을 이용하여 간호사 동반없는 환자 이송을 구현하였다(중환자 제외). 자율주행로봇에 360o카메라와 4K카메라를 설치한다. 카메라 영상은 5G 특화망을 통해 영상 수신장치로 전달되며 간호사는 운영실 또는 간호사 스테이션에서 주행중인 환자의 상태(4K 카메라 영상)와 현재 환자의 위치(360o카메라 영상)을 확인할 수 있다. 


효과: 간호사는 환자 이동으로 소모되는 시간을 크게 줄여 본래 업무에 충실할 수 있으며, 환자도 검사실이나 재활실로 이동할 때 도와줄 간호사 대기없이 즉각적인 이동이 가능하다.

 

③ 원격 의료 지원 (구급차)


구급차에 360o카메라와 4K 카메라가 탑재되고 응급구조사는 웨어러블 카메라를 장착하고 있으며, 각 영상이 이통사의 공중 5G망을 통해 성마리안나 병원의 운영실로 전달된다(360o카메라와 4K 카메라 구급차내 부감 영상, 웨어러블 카메라: 응급구조사의 시야 영상) .

 

현재는 응급구조사가 전화/음성으로 환자의 모습과 상태를 의사에게 전달해 지시를 받지만, 영상공유시스템 도입으로 병원 운영실의 전문의는 운영실 모니터에 보이는 환자의 안색이나 환부, 심전도 그래프 영상을 보며 차내 응급 구조사에게 적절한 지시(강심제나 아드레날린 등의 약물 투여, 기도 유지, 심폐소생술, 응급처치 등)를 내릴 수 있게 되었다. 응급구조사는 “전문의가 실시간으로 영상을 공유하며 지원해주고 적절한 지시를 해주어 마치 바로 옆에 있는 것처럼 안심이 되고 심리적 부담감이 완화되었다”고 전하고 있다.

 

 

<원격의료지원 - 구급차>

 

④ 성 마리안나 병원이 5G 특화망을 선택한 이유


병원이라는 환경의 속성상 통신망의 가장 중요한 요구사항은 통신망의 안정성이다. 성 마리안나 병원은 사설망 구축 방안으로 이통사의 공중 5G망을 활용한 사설 5G망 서비스, 와이파이망, 5G 특화망을 안정성 측면에서 비교 검토한 후 5G 특화망을 채택하였다. 성 마리안나 병원은 다음과 같이 설명하고 있다.

 

이통사의 공중망을 활용하여 사설 5G망을 구축하면 영상 공유 시스템 트래픽 전달이 병원내 공중망 트래픽의 영향을 받는다는 점이 문제이고, 또한 재난시 공중 5G망에 장애가 발생하면 병원내 영상 공유 시스템의 통신이 단절될 수 있다는 안정성의 문제가 있다. 공중망과 독립된 전용 통신망을 구축하여 공중망 장애시에도 지속적인 운영이 가능한 견고한 사설 통신망이 필요하다.


와이파이망은 병원내 외래환자, 방문자의 와이파이 트래픽으로 특히 낮시간대에는 망 혼잡이 발생하여 영상 공유 시스템의 고화질 대용량 영상을 안정적으로 전달하는 데 문제가 있으며, 또 와이파이 연결 자체가 불안정하여 영상이 일시적으로 끊어질 수 있어, 영상공유 시스템의 실효성을 떨어트릴 수 있다. 

 

5G 특화망은 공중5G망과 독립적인 전용 사설망으로 5G 무선 대역폭 전체를 병원이 독점하며 공중5G망 트래픽으로 인한 영향이 전혀 없다. 또한 재난시 공중 5G망에 장애가 발생해도 병원망은 이에 무관히 지속적으로 운영된다. 성 마리안나 병원의 영상공유시스템은 360o카메라, 4K카메라, 웨어러블 카메라 등 고화질 대용량 영상의 안정적인 업링크 전달이 필요한 데, 5G 특화망은 업링크 용량을 크게 조정할 수 있으며 5G의 안정적인 연결 품질을 제공하여 영상 공유 시스템의 운영을 위한 통신 인프라로 최적이다. 또 와이파이와 달리 SIM인증 절차가 있어 프라이버시에 대한 고도의 고려(환자 영상 유출 등)가 필요한 병원 환경에서 높은 보안성을 제공해준다. 

 


[1] 트랜스 코스모스, 로컬 5G를 활용한 대도시 병원간 광역 제휴에 의한 구명 구급 의료의 강인화와 의사의 일 방식 개혁, 총무성 로컬 5G 실증 보고서, 2023년 3월

[2] 일본 총무성 동영상 채널, 로컬 5G를 활용한 대도시 병원간 광역 제휴에 의한 구명 구급 의료의 강인화와 의사의 일 방식 개혁, 2023.06.13

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