스마트 수술실 구축을 위한 환자 모니터링 핵심 기반 기술 연구

Abstract

지난 10년간 한국에서 진행된 수술의 건수는 꾸준히 증가하는 추세이다. 수술의 건수가 증가함에 따라 의료사고로 인한 분쟁 또한 늘어나고 있으며, 이에 대한 해결책으로 스마트 수술실이 주목받고 있다. 본 논문에서는 수술실에서 일어날 수 있는 사고 중 욕창 발생에 대한 예방 시스템을 제안한다. 접촉압력이 욕창의 가장 주요한 원인인 만큼, 우리 연구에서는 접촉압력을 감지하기 위한 프레임워크를 2가지 제시한다. 먼저 압력 감지 패드를 사용하여 환자의 상태를 얻고 초고해상도 기술을 통해 압력이 가해지는 위치를 찾아낸다. 또한 광혈량도를 통해 환자의 상태를 모니터링하고, 이를 미세 조정과 데이터 증강을 사용하는 인공지능 알고리즘을 이용해 비정상적으로 큰 압력을 받는 곳을 찾아내는 기술을 제시한다. 제안된 두 프레임워크는 각각 입력에 비해 40dB 개선, 96%의 정확도를 달성하였으며, 이는 스마트 수술실에 인공지능을 결합하여 환자 모니터링을 개선할 수 있음을 나타낸다. Over the past decade, the number of surgeries performed in South Korea has steadily increased. Along with this rise, disputes stemming from medical accidents have also grown, bringing smart operating rooms into the spotlight as a potential solution. This paper proposes a prevention system targeting the occurrence of pressure ulcers, one of the accidents that may arise in operating rooms. Since contact pressure is the primary cause of pressure ulcers, our study presents two frameworks for detecting contact pressure. First, we utilize pressure-sensing pads to obtain the patient’s condition and pinpoint the areas under pressure using ultra-high-resolution technology. Second, we propose a method to monitor the patient’s condition through photoplethysmography (PPG) and detect areas experiencing abnormally high pressure using an artificial intelligence algorithm that leverages fine-tuning and data augmentation techniques. The proposed frameworks achieved a 40 dB improvement relative to the input and an accuracy of 96%, respectively, demonstrating the potential to enhance patient monitoring by integrating artificial intelligence into smart operating rooms.