Z-stack 없이도 Cytology 슬라이드서 요구되는 고심도 영상 안정적 구현 성공
장비 하나로 모든 병리 슬라이드—조직과 세포 아울러, 의료 현장 실용성 재정의
[의학신문·일간보사=오인규 기자] 영상 솔루션 전문기업 뷰웍스(대표 김후식)는 2023년 국내 인허가 취득에 이어 의료 현장 목소리를 충실히 담아, 추가로 기능성 등을 업그레이드한 디지털 병리진단 스캐너 ‘VISQUE DPS’를 올해 초 내놓으며 본격 상용화에 들어갔다.
뷰웍스는 이미 brightfield, fluorescent 광학 시스템을 개발 및 제조한 이력이 있으며, 병원 의료영상 관리 프로세스에 대한 오랜 노하우를 보유하고 있다. 또한 현미경 검경을 대체하기 위한 초고해상도 카메라 관련 기술을 함께 보유했기에 원가 절감을 도모할 수 있다는 강점이 있다.
VISQUE DPS는 유리로 구성된 조직 슬라이드를 고해상도 WSI(Whole Slide Image, 전체 슬라이드 이미지)로 재구성하는 초고속 디지털 병리진단 스캐너다. 현미경을 활용한 아날로그 방식의 진단법에서 벗어나 디지털 방식으로 환자의 조직 슬라이드를 반영구 보관, 협진과 원격진료를 가능하게 한다.
기존 목표 보다 고성능인 기기 내에 한 번에 최대 510장의 조직 슬라이드를 장착해 시간당 83장의 WSI(15x15mm)를 생성할 수 있으며, 이는 현존 슬라이드 스캐너 중 최고 속도다.
특히 뷰웍스가 자체 개발한 ‘실시간 초점 확장(Realtime Extended Focus, Realtime EF)’ 기술을 적용했는데, 가장 큰 의미는 지금까지는 별도의 Cytology(세포병리) 스캔 전용 장비를 사용하거나 또는 Z-stack 스캔 적용 없이는 어렵다고 여겨졌던 Cytology 슬라이드의 디지털 스캔을 단일 장비에서 가능하게 개발했다는 점이다.
기존 대부분의 병리 스캐너가 조직병리(Tissue) 슬라이드 중심으로 설계돼 있는 반면, VISQUE DPS는 Tissue는 물론 Cytology까지 모두 대응할 수 있고, 고속 스캔 속도, 고해상도 영상 품질, 적절한 파일 용량 간의 균형을 뛰어난 수준으로 확보하고 있다는 평가다.
무엇보다 병원 입장에서 중요한 것은, 이제 별도의 Cytology 전용 장비를 추가 도입하지 않아도 된다는 점이다. VISQUE DPS 한 대만으로도 병원 내 모든 병리 슬라이드—조직과 세포를 아우르는 디지털 스캔을 안정적으로 수행할 수 있어, 진단 정확도는 물론, 장비 투자와 유지관리 측면에서도 큰 효율을 기대할 수 있는 결정적 차별점이 된다.
개발자 일문일답-뷰웍스 바이오분자영상팀 강유정 팀장
■ 상품기획에서 양산을 앞둔 현재까지 총 개발 기간과 제품 개발에서 가장 중요하게 생각했던 요소는?
VISQUE DPS는 약 3년 이상의 개발 기간을 거쳐 완성된 디지털 병리 스캐너이다. 기획 초기부터 가장 중요하게 고려된 요소는 스캔 속도, 초점 정확도, 영상 용량 최적화와 같이 스캐너의 본질적인 성능이었다.
고속 스캔 중에도 영상 흔들림 없이 안정적 촬영이 가능하도록, 뷰웍스는 초고정밀 스테이지와 조명계 렌즈 모듈을 자체 개발하여 탑재했으며 초점 품질을 극대화하기 위해, 초점 심도를 확장하는 Realtime EF 기술을 개발했다.
영상 용량 최적화 역시 중요한 과제였다. 이를 위해 슬라이드 상의 조직 분포 영역을 정확히 인식하고, 해당 범위만을 정밀하게 스캔하는 스캔 영역 최적화 기술을 개발했다. 이 기술은 불필요한 여백 촬영을 줄이고, 파일 용량을 최소화하면서도 병리학적으로 중요한 정보를 온전히 담아낼 수 있도록 설계됐다.
■ 개발 중 기술적 어려움이 있었다면 어떤 부분이었으며, 이를 어떻게 해결할 수 있었는지?
개발 과정에서 가장 큰 기술적 과제는 Z-stack 없이도 Cytology 슬라이드에서 요구되는 고심도 영상을 안정적으로 구현하는 것이었다. 이를 해결하기 위해 Realtime EF 기술을 개발했다. 핵심 방식은 3개의 고정밀 카메라를 사용해 서로 다른 초점에서 동시에 영상을 촬영하고, 이 중 가장 선명한 영역만을 실시간으로 선택해 하나의 고심도 영상으로 조합하는 것이다.
이 기술을 구현하는 과정은 생각보다 훨씬 복잡하고 정밀한 조율을 필요로 했다. 카메라마다 다른 각도, 밝기, 해상도의 영상을 픽셀 단위까지 정렬해야 하고, 그 상태에서 각 픽셀의 초점 품질을 실시간으로 평가하고 조합해야 한다.
무엇보다 이 모든 연산이 스캔 속도를 저하시키지 않도록 병렬적으로 수행돼야 하기 때문에, 구현 자체가 매우 어려운 과제였다. 뷰웍스는 자사가 보유한 고성능 카메라 설계 기술과 의료 영상 보정 알고리즘 기술력을 융합해 이 문제를 하나씩 해결했다.
■ 대형병원 병리학과 교수 및 전문의들의 요구 사항 반영은 어느 부분에서 이뤄졌는지?
의료진이 가장 호감을 가지고 반응한 부분은 세포병리 슬라이드의 스캔 가능성이었다. Z-stack 없이도 중심부와 경계가 모두 선명한 이미지를 안정적으로 구현해 Cytology도 1차 진단 영상으로 활용될 수 있는 가능성을 보여준 것.
또한 병리과에서 사용 중인 슬라이드 랙과의 호환성 문제도 기술적으로 풀어냈다. Leica, Sakura 등 주요 염색장비 제조사의 랙을 자동으로 인식하고 적용할 수 있도록, 멀티 랙 호환 구조를 특허 기반으로 자체 설계했다. 병원이 이미 구축해둔 워크플로우를 그대로 유지하면서도 장비를 도입할 수 있다는 점에서 매우 실용적인 개선이었다.
유지보수에 대한 사용자 편의성을 높이기 위해 병리사나 병원 기술팀이 직접 장비를 점검하고 렌즈를 청소할 수 있도록, 자석형 유지보수 도어 구조를 적용했다. 이를 통해 정비 도구 없이도 쉽고 빠르게 광학계에 접근할 수 있어, 유지관리 부담을 크게 줄였다는 평가를 받고 있다.
■ 현재 국내에서 병리진단 관련 AI 기술의 접목 수준은 해외 유수업체 대비 어느 정도이며, 추후 VISQUE DPS에도 이러한 솔루션을 연동할 계획이 있을까?
현재 병리 분야에서의 AI 진단 보조 기술은 빠른 속도로 진화를 거듭하고 있다. 조직의 형태학적 특징이나 특정 바이오마커를 분석해 위암, 유방암 등 주요 암종을 판별하는 AI 솔루션은 이미 일부 병원에서 임상 현장에 시범적으로 도입됐으며, 그 정확도와 안정성도 점차 고도화되고 있는 추세다.
이러한 흐름 속에서 VISQUE DPS는 단순한 병리 스캐너에 그치지 않고, AI 기반 병리 진단 생태계와 자연스럽게 연결될 수 있도록 설계하고 있다. 뷰웍스는 다양한 국내외 AI 분석 엔진을 손쉽게 연동할 수 있도록 AI 연동용 오픈 API 구조와 뷰어 연동 인터페이스를 개발 중에 있으며, 이미 다수의 AI 솔루션 개발사들과 함께 기술 연계 및 공동 연구를 계획 중이다.
특히 Cytology 영상에서의 핵 정량, 세포 패턴 분석 등의 세포 병리 진단을 위해 수요가 높은 만큼, 해당 영역은 독자적으로도 개발을 준비하고 있다.