개인의 대소변을 통해 건강상태를 확인 할 수 있는 최첨단 '스마트 토일렛(Smart Toilet)'에 대한 연구결과가 나왔다.

서울송도병원은 미국 스탠퍼드대와의 공동 연구 결과가 네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)에 발표된다고 9일 밝혔다.

이번 연구는 스탠퍼드대학교 영상의학과의 샘 감비아(Sanjiv Gambhir) 학과장의 주도로 박승민 수석 연구원, 이준 박사, 서울송도병원 이종균 이사장, 김정하 과장, 원대연 과장이 참여했다.

논문 제목은 '배설물 분석을 통해 개인 건강 모니터링이 가능한 변기 시스템(A mountable toilet system for personalized health monitoring via the analysis of exreta)'이다. 대변과 소변의 양상을 인공 지능 기술을 통해 분석하는 프로젝트다.

변기 시스템에 설치된 센서와 렌즈 등을 통해 환자의 배변상태 및 횟수, 대변의 모양, 색깔 등 다양한 배변 정보들이 종합적으로 자동화돼 집계된다.

소변의 형태, 속도, 양상도 확인이 돼 배뇨 과정을 함께 확인할 수 있다. 이러한 정보는 디지털화 되어 의료진들에게 수치화된 정량화된 데이터가 효율적으로 전달될 수 있다.

이러한 스마트 인공지능 IoT AI 기술은 질환에 대한 환자의 '회상 편향(recollection bias)'을 최소화하며 기능성 질환의 정확한 집계가 가능해 효율적 진료가 이뤄질 수 있다. 또한 지속적인 건강 모니터링으로 배변, 배뇨 관련 만성 기능성 질환의 정밀한 관리가 가능하다.

기존에는 병원에서 변비나 치질, 대장암 등 대장항문 관련 질환에 대해 환자 문진을 진행했다. 하지만 환자가 대변의 모양이나 색깔, 배변 횟수 등을 제대로 기억하지 못하는 등 객관적인 정보 확보에 한계가 있었다.

하지만 이 기술이 실현된다면 배변에 대한 정보를 인공지능(A.I)에 의한 구체적 판단으로 환자의 대, 소변 관련 증상을 실시간 모니터링 할 수 있다.

이를 통해 보다 정확한 건강상태 및 치료 방향을 제시할 수 있으며, 질병이 어떤 경로로 발생하며, 질병에 걸리는 원인을 더욱 이해할 수 있는 데이터베이스를 구축 가능하다.

만성 변비의 경우 전 인구의 20%가 겪을 만큼 흔한 만성 질환이며 노인인구, 여성에서 유병 빈도가 더 높다. 변비 진료의 경우 대변 형태를 약과 식습관 조절을 통해 좋게 하는데, 환자의 1~2달 동안의 배변 양상을 상대적으로 짧은 진료 시간에 파악하기는 어렵다.

아울러 대변 형태는 매일 변할 수 있기 때문에 약 조절도 쉽지가 않다. 스마트 변기 시스템을 통해 여러날에 걸쳐서 일어난 배변을 취합하고 의료진에게 전달해주면 변비 증상 관리가 매우 편해지게 된다.

나아가 직장류와 같은 골반저 질환이 동반된 출구폐쇄형 변비의 경우 변 배출이 잘 안되는데 화장실에 앉아 있는 시작, 첫 대변이 배출되는데까지의 시간이 의료진에게 많은 정보를 줄 수 있어 맞춤형 변비 치료가 가능해진다

논문의 공동 1저자인 스탠퍼드대학교 박승민 수석 연구원은 "이번 프로젝트는 콜럼버스의 달걀 같다. 사람들이 막연하게, 당연히 나와야할 기술이라고 생각하지만 이 프로젝트가 기존에 금기시 됐거나 화장실 유머로 치부됐던 것도 사실이다"며 "정밀 의학은 맞춤형 진단과 치료에 대해 잘 알려져 있지만 정밀 건강은 맞춤형 예방, 생활관리, 진단, 치료를 모두 아우르는 더 큰 개념의 건강의료다. 스마트 변기 플랫폼은 의학과 공학 기술의 결합을 통해 지속적인 장기적인 건강 모니터링(continuous longitudinal monitoring)이 가능해질 것이다"고 밝혔다.

이번 프로젝트의 임상적 토대를 만든 다른 공동 1저자인 서울송도병원 골반저 클리닉 원대연 과장은 "이번 프로젝트 성과를 통해 대장항문질환과 비뇨기 관련 질환에 대한 배변 및 배뇨 관련 빅데이터 구축이 가능해질 것이며 진료실에서 환자와 의료진 사이의 정확한 소통을 가능하게 할 것이다"고 말했다.

이어 그는 "증상 관련 데이터를 실시간으로 지속적으로 측정하는 것에 대해 여러 개념적인 논의는 있어 왔지만 현실적으로 도움되는 데이터를 자동화된 방식으로 축적하는 기술 개발이 많이 이뤄지지는 않았다. 스마트 토일렛 플랫폼은 매우 실용적인 그리고 임상진료에 실질적으로 도움되는 데이터와 분석 방법을 제공할 것이다. 배변, 배뇨 관련 질환은 환자에게 매일 큰 불편감을 줄 수 있는 질환으로 스마트 토일렛 프로젝트가 환자 분들의 건강 문제를 해결하는데 크게 일조할 것이다"고 덧붙였다.

서울송도병원 이종균 이사장은 "스마트 토일렛 플랫폼이 암 진단, 장 면역 상태 파악, 장내미생물(마이크로바이오타) 기술과 접목해 임상 빅데이터를 축적하면 차세대 의료기술 산업에서 큰 의미를 가진다"며 "추후 프로젝트는 스마트 토일렛 플랫폼의 정밀화, 암 면역 진단, 장내미생물 기술과 접목, 분자 화학 검사 방법의 추가, 개인 정보 보호 기술 고도화, 임상 빅데이터 구축을 하는 방향으로 발전시켜 나갈 계획이다"고 강조했다.