중환자실로 불리는 집중치료실(ICU)은 의료인력들의 신경이 항상 곤두서 있는 곳이다. 환자들의 호흡, 맥박, 혈압, 혈류 등을 수시로 파악해야만 환자들의 생명을 위험에 빠뜨리지 않을 수 있다. 잠시라도 의료진이 환자를 소홀히 하면 언제 생명을 잃을지 모른다.

중환자실에 있는 환자들은 여러 첨단 장비들과 연결되어 있다. 환자의 폐에 공기를 공급해주는 기계식 환기기(mechanical ventilator), 정맥을 통해 혈관으로 수액을 공급해주는 기기, 혈압과 심박수를 체크하는 기기, 환자들의 상태를 일괄적으로 보여주는 환자용 모니터 등이 존재한다. 이들 첨단 의료기기들이 생산하는 데이터의 양은 엄청나다. 하지만 장비간에 데이터 교류는 이뤄지지 않고 있으며, 많은 데이터들이 분석되지 않은 채 버려지는게 오늘날 ICU가 처한 현실이다.

‘IEEE 스펙트럼’에 따르면 미국 뉴저지주에 위치한 스타트업 ‘오토노머스 헬스케어(Autonomous Healthcare)’는 ICU내 첨단 의료장비들이 생산하는 데이터를 인공지능을 활용해 보다 정확하게 파악하고, 환자들의 현재 상태에 맞게 기기 설정을 바꿔주는 알고리즘을 개발하고 있다.

▲ 오토노머스 헬스케어의 인공지능 개념도

ICU에 없어서는 안되는 대표적인 의료기기가 바로 기계식 환기기다. 기계식 환기기는 환자들의 폐에 공기를 불어넣어주는 역할을 하는데, 환자 개인의 호흡 리듬과 제대로 동기화되지 않아 문제가 생기곤 한다. 기계식 환기기가 환자들의 호흡 리듬을 제대로 파악하지 못하면 공기가 공급되더라도 편한 호흡을 하기 힘들다.

‘오토노머스 헬스케어’는 기계식 환기기의 호흡 불일치에 관한 여러 사례들을 인공지능 알고리즘을 이용해 훈련시키고 있다. 환자들의 호흡 리듬에 맞게 기계식 환기기가 공기를 폐에 제때 공급할 수 있도록 개선하는 것이다. 의사나 간호사들이 환자 옆에 항상 대기하지 않더라도 환자의 호흡 상태를 파악해 폐에 공기를 불어 넣어줄 수 있도록 하는 것이다.

정맥을 통한 수액 주입시에도 비슷한 문제가 발생한다. 정확한 양의 수액을 환자에게 공급하는 것은 매우 어려운 과학에 속한다. 수액이 적게 들어가거나 또는 너무 많이 들어가면 환자들에게 문제가 생긴다. 의료진이 수액의 양을 직접적으로 모니터링하기 힘들기 때문에 의료진은 혈압, 소변량과 같은 간접적인 수치를 활용해 판단한다. 가령 폐혈증 같은 증상을 보이고 있는 환자들에게 정확한 수액 주입과 측정이 이뤄지지 못하면 환자들은 순식간에 위험에 빠진다. 여기에 기계식 환기기가 환자의 호흡 리듬에 맞게 공기를 제공하지 못하면 환자의 상태는 급격하게 악화될 수 있다.

오토노머스 헬스케어는 ICU의 문제점을 의료기기들의 데이터 통합 및 분석, 환자 맞춤형 솔루션 제공 등을 통해 해결하려는 업체다. 핵심 기술은 인공지능이다. 오토노머스 헬스케어는 인공지능 알고리즘을 통해 ICU내 의료기기 데이터를 통합 관리하고, 환자들의 상태를 실시간으로 파악해야만 ICU 의료 인력들의 과도한 업무 스트레스를 덜어주고 증가하는 ICU 수요에도 대처할 수 있다고 보고 있다.

ICU가 중요한 이유는 베이비부머 세대들의 빠른 고령층 진입으로 ICU에 대한 의료 수요가 증가하고 있지만 의료 인력은 절대적으로 부족하기 때문이다. 미국의 경우 ICU를 거쳐가는 환자가 연간 5만 5천명에 달하는 것으로 집계되고 있다. 이들 가운데 절반 이상이 65세 이상의 베이비붐 세대다. ICU에 입원한 환자들이 의료기관에 지불하는 금액은 평균 3000~1만 달러에 달한다. ICU 수요는 점차적으로 증가하고 있지만 ICU에 배치된 의료인력은 매우 제한적이라는 게 현재 ICU가 안고 있는 가장 큰 문제다. 인공지능 기술이 앞으로 ICU가 처한 현안들을 얼마나 해결해 줄 수 있을지 주목된다.