대한수면호흡학회

2023년 sleep medicine에서 XR(Extended research)을 이용한 연구 동향

성균관대학교 의과대학 데이터융합미래의학교실 교수
삼성서울병원 의료메타버스연구회(SAMMI) 회장
성균관대학교 삼성서울병원, 대한수면학회 융합이사 정용기

서론

2023년 “Sleep” 저널에 online ahead로 “Use of extended reality in sleep health, medicine, and research: a scoping review”제목의 논문이 발표되었다. 수면의학은 XR 기술이 널리 적용되는 분야는 아니다. 그러나 위 논문에서도 기술되어 있는 것처럼, 의료에 있어 XR 기술이 가장 널리 적용되는 분야는 통증 조절로 대표되는 행동인지치료(CBT, Cognitive Behavioral Therapy)영역이며, 이러한 분야에서 환자를 평가할 때 가장 널리 적용되는 2차 연구 목표가 수면 상태이다. 따라서 수면이 XR의 직접 연구대상은 아니더라도 여러 의료 XR 연구와 관련이 있다고 할 수 있다. XR 기술 중 가장 기본이 되는 가상현실(VR; Virtual reality) 기술은 사실 100년이 넘은 개념이지만 기술적 한계에 의해 실제적 적용은 매우 제한적이었다. 그러나 1990년부터 HMD(Head Mounted Device) 기술이 발달되며 군사/기술 영역에 적용되기 시작하였고, 2013년 이후 Oculus Rift, HTC Vive, Google Cardboard, Samsung Gear VR 등 대중적인 제품들이 소개되며 저변이 넓어졌다. 그러던 중 2023년 드디어 애플이 Vision Pro 라는 VR 기반의 AR 제품을 소개하였고, 이 기기가 XR 이 우리 사회로 더욱 가깝게 접근하기 계기가 될지 많은 관계자들이 지켜보고 있다. 이 논문을 리뷰하기 전 XR 기술에 대해 간략하게 설명하고자 한다 (Figure 1)

Figure 1; A schematic of the technical definitions of AR, MR, VR, and the concept of XR.

XR은 2017년 이후 등장한 개념으로 “X”라는 문자는 “Extended” 또는 “unknown”의 의미를 내포하고 있으며 최근에는 여러 기술적 개념을 통칭하여 널리 사용된다. 인용한 논문에서도 XR이라는 용어로 모든 기술을 아울러 사용하고 있다.

본론

Clinical trial.gov 사이트에서 sleep apnea 와 VR을 키워드로 검색하면 아쉽게도 검색되는 연구가 없다. 그러나 질병 키워드를 sleep으로 변경하며 15개의 연구가 검색되고 현재 진행중인 연구는 6개이다.

Figure 2. List of ongoing studies on sleep and VR retrieved from Clinicaltrial.gov

그리고 본 논문에서는 총 31개의 논문을 의학관련 DB에서 검색하여 리뷰에 포함하였다. 본 리뷰에서 가장 먼저 언급한 부분은 수면 의학에서 XR 기술을 적용할 때 주의해야 할 환자 exclusion 조건들이다. 수면 질환자의 특성상 여러 정신, 신경학적 질환을 동반하는 경우가 있어 XR 기술을 적용할 때 이로 인하여 기저 질환이 악화될 가능성을 염두에 두어야 한다고 하였다. 언급된 질환은 다음과 같다.

• History of epilepsy, seizure, photosensitive epilepsy
• Migraines
• Gross cognitive impairment
• Delirium or Dementia

이러한 의학적 제한 점 이외에도 기기 자체의 불편함으로 인하여 실제 수면 중 또는 입면기에 XR 기기를 사용하는 것은 현실적으로 어렵다. 따라서 수면에 대한 직접적 intervention을 목적으로 하는 연구는 많지 않다. 하나의 예를 들면 2020년 국내에서 발표된 논문에서는 ICU 환자에서 VR 을 이용한 명상을 시도하여 ICU 에서의 수면 질 향상을 도모 하였고 이에 대한 결과를 발표하였다. 그러나 이러한 예외적 연구를 제외하고는 대부분 XR 기술을 이용한 CBT 연구의 2차 치료 outcome으로 인용되고 있다. XR-CBT 연구는 주로 환자의 통증 조절을 목적으로 시행되며, 통증은 수면 이상을 유발하는 주요 인자 중 하나이기에, 통증 조절에 대한 연구에서 수면의 질은 주요한 평가 지표로 사용되고 가장 많이 인용되는 지표는 PSQI(Pittsburgh sleep quality index)였다.

가장 많이 이용된 소프트웨어는 Applied VR사에서 개발된 EaseVRx였으며 4개의 연구에서 적용하였다. 위 소프트웨어를 포함한 통증 조절 연구의 대부분에서 VR 치료 적용 후 sleep duration 및 주관적 sleep quality가 호전되었다고 보고하였다. 이러한 연구 현황을 고려할 때 여러 제한점으로 인하여 XR 기술을 수면에 직접 적용하기는 어렵지만 수면에 영향을 줄 수 있는 통증, 우울증, 여러 사건 관련 trauma 등을 XR 기술을 통하여 효과적으로 조절함으로써 수면에 긍정적 영향을 줄 수 있어 앞으로 지속적인 관련 연구가 이루어지리라 생각한다.

Future direction in sleep apnea research

현재는 VR 기반의 HMD가 주요 시장이지만 2023년 말 또는 2024년 초 애플사의 Vision pro가 판매되기 시작하면 AR이 XR 기술의 대세로 떠오를 가능성이 있다. XR 기술은 현실과 가상의 접목을 전제로 하기 때문에 수면의학에서 환자의 교육을 위해 사용될 수 있는 부분들이 있다고 판단된다. 저자의 생각에 가장 먼저 적용될 수 있는 부분은 CPAP 기계에 대한 교육이다. 물론 AR 기기 자체의 단가가 비싸기 때문에 널리 적용될 수는 없지만 AR 디바이스를 보유하고 있는 가정의 경우 AR 기기를 통한 정확한 기기 교육이 가능할 것이다. 또는 CPAP 회사에서 기기를 택배로 보내면서 AR 기기를 함께 보내고 이를 통해 원격에서 interactive 한 CPAP 기기 교육을 시행할 수도 있다. 2022년 European respiratory review에는 “Virtual consultations for patients with obstructive sleep apnoea: a systematic review and meta-analysis” 라는 제목의 논문이 게재되었다. 이 논문에서 가상 기술로 언급한 부분은 대부분 video tele-monitoring 기법이었다. 그러나 XR 기술이 빠르게 발전하면 tele-monitoring의 기반 기술로 XR이 적용될 것으로 예상되며 이는 의료진 및 환자의 기술 순응도를 높이는데 기여할 것이다.