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이동차량(의료버스), 카메라, 리얼햅틱스 로봇과 5G 특화망을 이용한 시골 지역 원격진료 [홋카이도 대학병원]
Telemedicine in rural areas using mobile vehicles (medical buses), cameras, and real haptics robots
November 08, 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, 

이동 진료차량(의료버스), 8K 카메라, 리얼햅틱스 텔레카피 로봇, 초음파 진단장치 등을 이용해 원격 진단을 수행한 일본의 이와미자와시의 사례를 살펴본다.

... 

 

 

<이동진료차량 기반 시골 지역 원격 진료 시스템 구조>

 

NTT 동일본, 이와미자와시, 훗카이도 대학병원은 2023년 1월~3월에 시골지역의 공공시설에 5G 특화망을 구축하고 시설 주차장에 의료 버스를 투입하여, 5G 특화망을 통해 원격(훗카이도 대학병원) 전문의를 연결하여 ♦ 8K 카메라 등 고화질 영상과 ♦ 촉감을 전달할 수 있는 리얼햅틱스 기능을 갖춘 로봇팔 기반의 원격 진단 서비스를 실증했다[1],[2].

 

국내와 마찬가지로, 일본내 비도심/시골지역은 의사와 첨단 의료기기가 부족하여 도심 수준의 전문 의료 혜택을 받지 못하고 있다. 이번 실증 지역인 이와미자와시(인구 7만9천명)에도 산부인과 의사가 1명뿐으로 열악하며 산모 대부분이 근처 타도시인 삿포로의 대형 병원으로 장시간 이동하여 진료를 받고 있다.

 

산모의 위험한 장시간 이동 등의 의료 서비스의 불편함은 삶의 질을 떨어뜨려 젊은 세대들의 지방 탈출을 초래하고 있으며 지방 도시 소멸의 한 이유가 되고 있다.

 

일본내 많은 지자체에서는 시골 지역에 거주하는 주민들이 자택 근처의 공공시설에서 도시 병원에서 받을 수 있는 고도 의료 및 검진 서비스를 받을 수 있게 해주는 주민 서비스를 검토/제공하고 있다. 그러나, 대부분은 원격의 전문의와 대화면 모니터 기반의 영상 통화식의 간단한 진료에 머무르고 있어 원격 진료의 실효성이 떨어지고 있다(환자-모니터-통신망-모니터-전문의).  

 

이번 실증사업에서는 시골 주민들이 거주하는 지역으로 이동형 차량(의료버스)을 투입하고, 여기에 8K 카메라, 8K 360o 카메라, 초음파 진단장치, 더모스코프(의료용현미경), 리얼햅틱스 텔레카피로봇 (촉감전달 동조 로봇) 등이 탑재되어 원격의 전문의가 버스내 여러 각도/시야의 영상과 의료 장치들의 영상을 공유할 수 있게 해주어 마치 원격 전문의가 의료버스에서 직접 환자를 진단할 수 있는 것과 유사한 진료 환경을 제공해주는 것이 특징이다.

 

시골 지역내 공공 시설마다 이러한 첨단 진료 환경을 구축하는 것은 비용이 매우 크나, 이번 실증에서는 이동형 차량(의료버스)에 환경을 구축하고 이 의료버스가 여러 시골 거점을 정기적으로 이동하는 개념이므로 한 세트만 있으면 되 현실적으로 가능하게 된다.  

 

<이동차량(의료버스)의 여러 시골지역 방문 진료 개념>

 

5G 특화망: 5G 코어 제어부 공유형 (5G장비: 삼성전자)

 

5G 코어 데이터부(data plane)인 UPF와 5G 기지국(CU, DU, RU)은 시골의 공공시설(본 실증의 경우, 이와미자와 시청의 기타무라 지소)에 설치된다. RU만 지소의 옥상에 설치되고 나머지 5G장비는 옥내에 설치하였다.

 

5G 코어 제어부(control plane)은 클라우드 5G 코어를 이용한다. 이는 5G 망 구축비용에서 가장 비싼 요소인 5G 코어 제어부를 클라우드에 호스팅하여 여러 시골 공공시설에서 공유함으로써 공공시설당 5G 망 구축 비용을 줄이기 위함이다(확장성).

 

기타무라 지소의 주차장으로 의료버스가 들어오면 지소의 5G 특화망에 의료버스의 UE가 접속한다. 의료버스에는 5G UE 1식이 배치되고 여기에 버스내 배치된 8K 360o카메라, 8K 카메라, 초음파 진단장치,리얼햅틱스 텔레카피 로봇팔(카피 측)이 유선으로 연결된다.

 

의료버스내 디바이스와 훗카이도 병원의 통신은 5G 특화망과 VPN망을 통해 이루어진다. 지소 주차장내 다른 차량들과 의료버스 자체도 차폐 환경이 만들어져 로컬 5G 주파수는 전파 우회 능력이 강하고 커버리지가 넓은 4.8-4.9GHz를 사용하였다.

 

 

<의료버스, 카메라, 리얼햅틱스를 활용한 시골 지역 원격 진료 – 이와미자와시 사례>

 

5G 특화망 기반 원격 진료 응용

 

시골 공공시설[3] 주차장에 정차된 의료버스내, 8K 360o카메라(부감용), 8K 카메라(환자/환부 영상), 초음파 진단 장치 영상의 3개의 스트림이 대용량•저지연의 5G 특화망[4]을 통해 훗카이도 병원의 전문의 모니터로 전달된다. 원격의 전문의는 조이스틱을 이용해 버스내 카메라의 시야(팬/틸트/줌)를 조정할 수 있다.

 

<산모 초음파 검사>

 

카메라외에도 리얼햅틱스 텔레카피(원격의 두 로봇간에 움직임 동기화[5]) 로봇팔을 이용하여 원격에서 산모의 초음파 검사를 실시했다. 리얼햅틱스는 대상의 딱딱함이나 부드러움, 경도나 휨을 고정밀도로 전달할 수 있는 기술로 인간의 감각 – 역감과 촉감-을 전송해준다.

 

원격의 전문의가 마스터 로봇팔을 손으로 움직이면 버스내 카피 로봇팔이 마스터와 동일하게 움직이며 이 때 카피 로봇팔의 트랜스듀서가 산모 복부로부터 받는 역감과 촉감이 마스터 로봇팔로 저지연으로 전달되어, 원격의 전문의는 마치 산모 앞에서 직접 카피 로봇팔로 초음파 검사를 하는 것처럼 역감과 촉감을 느끼며 적절한 힘의 가감을 조절할 수 있다(마스터 로봇팔과 카피 로봇팔간에 역감, 촉감 동기화로 초음파 진단 조작성 향상).

 

아래 그림에 훗카이도 병원의 산부인과 전문의가 오른손으로 마스터 로봇팔을 움직이면서 의료버스내의 산모 초음파 영상을 보고 실시간으로 진단한다.

 

전문의는 ① 8K 카메라 영상을 보며 버스내 카피로봇팔의 움직임과 ② 마스터 로봇팔을 잡은 손에 전해지는 느낌의 변화를 바탕으로 병원내 마스터 로봇팔을 조정(힘가감, 움직이는 속도 조절 등)해가며 자신이 보고 싶은 영상을 확인한다.

 

 

<원격 전문의가 리얼햅틱스 텔레카피 로봇을 이용하여 초음파 검사를 하는 모습>

 

<피부질환 진료>

 

리얼햅틱스 텔레카피(원격의 두 로봇간에 움직임 동기화) 로봇팔을 이용한 두 번째 진료 사례로 피부과 사례가 있다. 의료버스내 카피로봇팔에 더모스코프(피부검사용 현미경)을 부착하고, 원격 전문의가 마스터 로봇팔을 조정하면서 피부 질환 특정 부위를 보고 싶은 각도로 확인하며 진단한다.

 

효과: 대용량•저지연 데이터 전달의 5G 특화망, 시골 거주민 주택 근처에서 고도의 의료 환경을 제공하는 이동 차량(의료 버스), 차량내 고화질 카메라, 리얼햅틱스 기능의 로봇 등의 도입으로, 시골 지역 주민들도 도심 거주 주민들과 유사한 전문의의 고도의료 서비스를 신속하게 받게 되었다. 도시와 시골간의 의료 격차를 개선시켜 시골 지역에서도 안심하고 거주할 수 있게 하여 지방 소멸 문제 해결의 한 가지 대책을 제시하였다.

 

[1] NTT 동일본, 로컬 5G를 활용한 지역모빌리티 기반 원격고도의료 서비스 제공, 일본 총무성 로컬 5G 실증 보고서, 2023.03.31

[3] 이와미자와 시청의 기타무라 지소

[4] 5G 코어 데이터부(data plane)인 UPF와 5G 기지국(CU, DU, RU)은 공공시설에 설치된다. 5G 코어 제어부(control plane)은 클라우드 5G 코어를 이용한다. 이는 5G 망 구축비용에서 가장 비싼 요소인 5G 코어 제어부를 클라우드에 호스팅하여 여러 시골 공공시설에서 공유함으로써 공공시설당 5G 망 구축 비용을 줄이기 위함이다(확장성).  

[5] 마스터 로봇팔 조작신호와 카피로봇팔의 피드백정보(0.1Mbps)는 5G 특화망을 통해 전달되며, 20~30msec이내의 저지연으로 전달됨

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