한림대 임상치의학대학원, AI로 양악수술 3차원 계획시간 절반 이상 단축

- 수작업과 비교해 실제 수술 결과와 유사…스웨덴 카롤린스카대학병원과 국제 공동연구

<사진: 왼쪽부터 백세훈 졸업생, 변수환 학과장, 양병은 대학원장>

 한림대학교(총장 최양희) 임상치의학대학원 연구진이 인공지능(AI)을 활용해 양악수술의 3차원 가상수술계획 시간을 절반 이상 줄일 수 있다는 연구 결과를 발표했다. AI를 활용한 방식은 수작업 방식과 비교해 실제 수술 결과와의 골격 위치 차이에서도 유사했다.

 이번 연구에는 한림대학교 임상치의학대학원 치과인공지능로보틱스학과 백세훈 졸업생, 변수환 학과장, 양병은 대학원장 등 연구진이 참여했으며 스웨덴 카롤린스카대학병원 구강악안면외과 교수가 공동연구진으로 참여했다. 연구 결과는 피인용지수 4.9(JCR 기준 상위15%)인 SCIE급 국제학술지 Scientific Reports에 9월 게재 승인됐다.

 양악수술은 위턱과 아래턱의 위치를 바로잡아 얼굴 비대칭이나 심한 부정교합 등을 치료하는 수술이다. 환자마다 턱뼈의 모양과 치아가 맞물리는 상태가 다르기 때문에 수술 전 턱뼈를 어느 방향으로 얼마나 이동할지 정밀하게 계획해야 한다.

 2차원 기반이 아닌 3차원 CT 영상을 이용해 수술계획을 세우는 것이 보편화되었음에도 기존에는 의료진이 3차원 CT 영상에서 턱뼈와 치아의 주요 기준점을 일일이 찾아 표시한 뒤 가상수술을 진행했다.

 연구팀은 양악수술을 받은 환자들의 자료를 분석해 환자마다 기존 프로그램을 이용한 수작업 계획, ON3D 프로그램을 이용한 수작업 계획, ON3D의AI 자동계측 기능을 이용한 계획 등 세 가지 가상수술계획을 만들었다.

<사진: AI 활용으로 단축되는 양악수술 계획시간 설명 이미지>

 이후 가상수술계획과 수술 일주일 뒤 촬영한 CT 영상을 비교해 위턱과 아래턱의 주요 골격 및 치아 위치가 실제 수술 결과와 얼마나 차이를 보이는지 확인한 결과, 같은 ON3D 프로그램 안에서 AI 방식과 수작업 방식을 비교했을 때 대부분의 주요 골격 지점에서 실제 수술 결과와의 차이가 통계적으로 유의하지 않았다. 위턱의 주요 기준점은 대부분 평균 1㎜ 안팎의 작은 차이를 보였다.

 AI의 가장 뚜렷한 효과는 수술계획 시간에서 확인됐다. CT 영상에 주요 기준점을 표시하고 3차원 구조를 만드는 시간은 수작업 방식에서 평균 약 10.5분이 걸렸지만, AI 방식에서는 약 4.2분으로 줄었다. 전체 가상수술계획 시간도 약 17∼18분에서 7∼9분으로 단축됐다.

 이는 AI가 반복적으로 이뤄지는 기준점 표시 작업을 자동화해 의료진의 부담을 줄이고, 더 빠르게 수술계획을 세울 가능성을 보여준다. 특히 수술 건수가 많거나 여러 진료과가 함께 계획을 검토해야 하는 의료기관에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

 연구팀은 앞으로 더 많은 환자가 참여하는 다기관 연구와 장기 추적관찰을 통해 AI 기반 3차원 수술계획의 정확성과 안정성을 추가로 검증할 계획이다.