뇌 건강 평가의 민주화

이 눈의 혁신 이야기를 위해 최근 3세대 뇌 건강 및 성능 플랫폼인 EYE-SYNC®를 피코 네오 2 아이 VR 헤드셋에 탑재한 제품을 출시한 팔로알토의 기술 기업 SyncThink(현 뉴로싱크) — 의 최고 임상 책임자인 Scott Anderson과 이야기를 나눴습니다.

Scott은 밝고 겸손하며 자신이 하는 일에 열정을 가지고 있습니다. 혁신을 위해 일하고, 낡은 이론을 뒤집고, 수백만 명의 삶의 질을 높일 수 있는 새로운 통찰력을 제공할 때 사람들은 깊은 자부심을 갖게 된다고 생각합니다. 팬데믹으로 인해 같은 공간에 앉을 수 없게 되었지만, 스콧의 목적의식은 영상을 통해서도 느낄 수 있습니다.

이 게시물에서는 뇌 건강의 신비화를 위해 수십 년간 헌신한 연구진들의 이야기와 오늘날 상용화된 VR 하드웨어가 토비의 고급 시선추적 필터와 함께 어떻게 기술적 요구 사항을 충족하는지 설명합니다. SyncThink 를 확장할 수 있는 기술적 요건을 충족하는 방법

뇌 건강 평가의 과제

매년 미국에서 약 350만 명의 사람들이 외상성 뇌손상(TBI)을 입어 약 5만 명이 사망하는 것으로 추정됩니다. 현재 미국에서는 약 530만 명의 사람들이 영구적인 TBI 관련 장애를 안고 살아가고 있습니다. 헬스케어 시스템에 대한 비용과 부담 외에도 낙상이나 사고로 인한 인지 장애는 개인의 삶을 변화시킬 수 있습니다 — 일하고 일상 활동에 참여하는 능력에 큰 영향을 미칩니다. SyncThink는 향상된 감지 및 신중한 치료 기능을 통해 TBI에 대한 이해를 높이고 이를 개선하고자 하는 연구 결과에서 탄생했습니다.

2017년에 출시된 1세대 아이싱크는 10년이 넘는 연구 개발의 결정체입니다. SyncThink의 독점 알고리즘과 IP를 뒷받침하는 작업은 2000년대 초 뉴욕 웨일 코넬의 저명한 신경외과 의사인 설립자 Jam Ghajar 박사( — )가 본격적으로 시작했습니다. 몇 년 전에 비영리 단체인 뇌 외상 재단(BTF)을 설립한 가자르 박사는 당시 이미 해당 분야의 권위자였습니다. 그와 BTF의 증거 기반 연구가 없었다면 중증 TBI의 발견과 치료에 관한 오늘날의 임상 치료 지침은 존재하지 않았을 것입니다.

스콧이 설명했듯이 TBI 관련 문제는 초기 외상의 진단과 치료보다 훨씬 더 깊습니다. 두부 외상에 대해 처방되는 치료는 전통적으로 어두운 방에 입원하는 것이었습니다. 환자들은 집에 가서 증상이 사라질 때까지 기다리라는 말을 들었습니다. 하지만 BTF와 Ghajar의 혁신적인 연구, 그리고 그와 Scott이 스탠포드에서 함께 수행한 연구 덕분에 우리는 뇌에 대한 이해 부족이 환자 관리의 실패로 이어졌다는 것을 알게 되었습니다. 하지만 이것이 최악은 아닙니다. 임상적 배경이 있는 분이라면 Scott이 저에게 설명해 준 내용이 너무나도 당연합니다. 골절이나 폐렴과 같은 다른 건강 문제와 마찬가지로 뇌 외상을 입은 사람은 즉시 평가하고 적절한 진단을 받은 후 적절한 치료 계획을 처방받아야 합니다. 골절을 치료하지 않고 방치하면 추가적인 합병증을 유발하는 경우가 많으며, 뇌 외상도 마찬가지입니다. 적절한 진단과 치료를 받지 않으면 TBI 환자는 초기 외상에서 회복되더라도 우울증이나 편두통( — 특히 이러한 질환의 가족력이 있는 사람 — )과 같은 이차적인 문제가 발생할 위험이 있습니다.

뇌 기능 정량화

경미한 TBI를 더 깊이 이해하게 되면서 가자르는 인지 장애 후 뇌 상태 활동을 정확하게 측정하는 방법을 찾아야겠다고 결심했습니다. 그는 객관적인 측정이 더 나은 환자 치료 결과를 얻기 위한 퍼즐을 푸는 열쇠라는 것을 알고 있었습니다.

이 기간 동안 아프가니스탄 전쟁이 계속되면서 군인들과 여성들의 TBI 노출과 합병증이 급격히 증가했습니다. 그 결과, 미 국방부는 외상 후 스트레스 장애, 만성 신경학적 문제, 약물 남용과 같은 트라우마가 남아있는 군인들을 위한 치료를 개선하고 보고되지 않고 발견되지 않은 트라우마( — 트라우마)를 가진 군인들을 위해 TBI로 인한 인지 결함을 더 잘 식별할 수 있는 방법을 모색하기 시작했습니다.

최전방 군인들이 겪는 트라우마의 종류는 폭발과 관련된 경우가 많습니다. 두통, 현기증, 인지 능력 저하와 같은 일반적인 증상은 종종 의사 결정과 전투 준비에 부정적인 영향을 미치는 지속적인 브레인 포그를 초래합니다. 가자르는 TBI를 겪은 군인의 안구 운동 변동성이 증가하므로 이를 측정하면 뇌 상태 기능의 변화를 확인할 수 있는 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있을 것이라는 가설을 세웠습니다. 가자르는 자신의 이론을 평가하기 위해 원형의 평활추적 테스트를 개발했습니다. 이 테스트에서는 피험자가 원을 그리며 천천히 움직입니다. 피험자가 목표물이 움직일 때 눈의 위치를 목표물에 가깝게 유지할수록 안구 운동의 변동성이 줄어듭니다.

추적 테스트는 인간의 주의력, 처리 능력, 작업 기억이 자연스럽게 시각에 의존하여 곧 일어날 이벤트를 예측하는 방식 때문에 중요한 의미를 갖습니다. 상대적으로 느리게 움직이는 목표물을 따라가지 못한다면 트라우마와 관련이 있을 수 있는 인지 장애가 있는 것이 분명합니다. 추적 및 간헐적 테스트는 트라우마의 영향을 받는 뇌 신경망의 여러 영역을 구별하는 데도 도움이 됩니다. 하지만 결정적으로 사람이 수동 관찰을 통해 목표물을 얼마나 잘 따라가는지는 측정할 수 없습니다. 그래서 가자르는 최초의 VR 시선추적 시스템 — 이라는 대형 클램셸 장치( — )를 설계하여 파병 전 병사들의 장애 여부를 테스트하고, 복귀 후에도 다시 테스트하는 데 사용했습니다. 이 테스트는 레이더망에 걸리지 않았을 수도 있는 사람들을 진단하는 데 도움이 되었기 때문에 좋은 시작이었지만, 뇌 외상과 ADHD, 수면 부족, 약물 남용과 같은 다른 일반적인 군대 질환을 구분하지 못했습니다. 또한 전장에서 필요한 시점( — )에 진단하는 문제도 해결하지 못했습니다.

그래서 2012년 Facebook이 두 번째 Oculus 개발자 키트를 출시했을 때 Ghajar는 EYE-SYNC의 선구자를 만들었습니다. 그는 군 의료진이 현장에서 테스트를 수행할 수 있도록 오큘러스 헤드셋에서 진단 알고리즘을 실행하고 태블릿 기기에 연결했습니다. 전체 유닛은 최전방으로 배송할 수 있을 만큼 가볍고 휴대성이 뛰어났습니다. 하지만 예상대로 중동에 배치된 장비 중 미국으로 돌아온 것은 단 한 대도 없었습니다.

수년간의 테스트와 개발을 통해 가자르는 오늘날 뇌 외상을 정량화할 수 있는 열쇠를 발견했습니다. 그가 발견한 것은 안구 움직임이 뇌 활동의 변화를 이해하는 데 매우 신뢰할 수 있는 지표라는 사실이었습니다. 그는 자신이 찾고 있던 상관관계, 즉 뇌진탕 후 흔히 발생하는 장애에 대한 독특하고 독특한 바이오마커를 발견했는데, 이는 ADHD, 수면 부족, 약물 사용과 같은 질환과 관련된 다른 바이오마커와는 별개의 고유한 것으로 모두 안구 움직임에 기반한 것입니다( — ).

가자르 박사, 스콧, 그리고 SyncThink의 탄생

2015년 가자르는 스탠퍼드 대학교로 자리를 옮겼고, 그곳에서 스포츠 의학 프로그램을 운영하던 스콧을 처음 만났습니다.

스콧은 3일째 되던 날 가자르 박사가 제 사무실로 찾아와 제가 다학제적 연구를 담당하는 사람인지 알고 싶다고 말했습니다. 그는 군과 함께 연구하던 기술로 몇 가지 연구를 수행하기 위해 운동선수 집단에 대한 접근이 필요했기 때문에 알고 싶어 했습니다.

그는 저에게 '현재 임상시험을 진행 중이며 군인, 민간인, 운동선수들을 대상으로 검증을 하고 있습니다 . 1만 명을 테스트해야 하므로 더 많은 인원이 필요합니다."라고 말했습니다. 당시 저는 그의 연구에 대해 들어본 적이 없었습니다. 하지만 임상의로서 신경학적 문제가 있는 사람들을 치료해왔기 때문에 자연스럽게 흥미를 느꼈습니다. 이후 저는 임상시험 팀에 합류하여 스탠포드 대학교 운동선수들을 등록시켜 기술을 검증하기 시작했습니다. 임상시험이 완료된 후 첫 번째 FDA 승인을 받고 솔루션을 삼성 기어 VR(2세대 아이싱크)에 마이그레이션했습니다.

안타깝게도 삼성 헤드셋에는 눈의 움직임을 측정하는 데 필요한 기본 시선추적 기능이 없었습니다. Scott의 동료인 Daniel Beeler(CTO)는 2018년 블로그 게시물에서 다음과 같이 지적합니다. FDA 승인 이면에서 당시에는 모바일 VR 솔루션에 시선추적이 상용화되지 않았기 때문에 SyncThink는 자체 기술을 구축했습니다. 그는 "아이 트래커를 만드는 것은 특별히 어렵지 않지만, 모든 인구에서 잘 작동하는 아이 트래커를 만드는 것은 매우 어렵다" 고 말합니다 . 싱크씽크는 고객에게 솔루션을 제공하기 위해 먼저 시선추적 구현을 독일의 한 공급업체에 의뢰하여 필요한 센서를 장착한 삼성 기기를 개조해야 했습니다. 이 프로세스는 시간과 비용이 많이 들기 때문에 얼리어답터 이상으로 확장할 수 없었습니다.

이 솔루션에는 많은 문제가 있었는데, 대부분은 하드웨어와 새로운 소프트웨어 릴리스 배포와 관련된 관리 프로세스와 관련된 것이었습니다. 제가 알기로 SyncThink는 완벽한 하드웨어가 나오기를 기다리는 소프트웨어 솔루션으로, 몇 가지 기준을 충족해야 하는 하드웨어였습니다.

• 정확한 시선추적 기능을 기본적으로 탑재하여 세밀한 눈 움직임을 기록하는 VR 헤드셋입니다.

• 이동성을 보장하기 위해 배터리로 몇 시간 동안 작동할 수 있는 독립형 헤드셋.

• 스포츠 경기장, 진료소, 병원 환경으로 배송하는 등 대중 시장에서도 사용할 수 있는 적절한 가격대의 상용 헤드셋.

• 환자가 미끄러지거나 불편함 없이 최대 한 시간 동안 착용할 수 있는 편안하고 가벼운 장치.

• 원시 시선추적 데이터를 신뢰할 수 있는 바이오마커로 변환하는 번거로운 작업을 제거하기 위한 고급 필터.

The 피코 네오 2 아이는 2020년 초에 출시되었으며 토비의 시선추적 기술을 탑재하고 있어 요구 사항 1-4를 충족합니다. 마지막 요건은 다음과 같이 충족됩니다. 토비 오큐멘은 토비 시선추적의 미들웨어 확장 기능으로, 눈별 시선 벡터 및 동공 직경 바이오마커와 같은 고급 실시간 데이터 스트림과 유연한 필터링 옵션을 제공합니다.

이 3세대 EYE-SYNC를 통해 SyncThink는 확장된 상용화를 목전에 두고 있습니다. Pico 및 토비와의 파트너십을 통해 그들은 독점적인 솔루션 개발에 집중할 수 있고, 우리는 하드웨어를 관리하고 모든 사람이 어디서나 정확하고 신뢰할 수 있는 측정을 할 수 있도록 보장합니다.

규제 승인, VR의 중요성 및 데이터

마무리하기 전에 이 게시물에 몇 가지 사이드바를 추가하고 싶습니다. 첫 번째는 아이싱크 피코 네오 2 아이에 대한 규제 프로세스에 관한 것입니다. 토비는 제품 동등성 결정을 위한 싱크씽크의 문서화 프로세스를 지원하기 위해 시선추적 하드웨어 및 고급 필터에서 생성된 데이터의 정확성, 정밀성 및 견고성에 대한 동등성을 입증하는 지원 정보를 제공했습니다. 두 번째 사이드바는 기술로서 VR의 선택에 관한 것입니다. 뇌 건강 평가에 사용되는 일부 테스트는 시선추적 기능이 탑재된 태블릿 기기에서 실행할 수 있습니다. 그러나 특히 시끄럽고 혼잡한 환경에서 VR의 장점은 환자에게 미치는 주변 환경의 영향을 제거하여 보다 정확한 평가를 할 수 있다는 것입니다. 마지막으로 데이터에 대해 말씀드리겠습니다. SyncThink가 수행한 방식으로 평가를 디지털화하면 수많은 데이터 — 데이터를 분석하여 뇌 건강과 치료의 효과에 대한 새로운 인사이트를 얻을 수 있습니다.

끝으로, 시간을 내어 인터뷰에 응해주신 Scott에게 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 하지만 무엇보다도 이 혁신적인 기술을 가능하게 해준 것에 대해 감사드립니다. 스포츠 경기장, 리틀 리그 경기장, 아이스링크, 축구 경기장뿐만 아니라 클리닉, 야전 병원, 응급실에도 SyncThink의 솔루션이 설치되는 날이 오기를 기대합니다. 언젠가는 집에서도 이 기술을 사용할 수 있을지도 모릅니다 — 그리고 그것은 분명 헬스케어 민주화가 실현될 것입니다.

아이싱크에 대해 자세히 알고 싶다면 아래 동영상을 시청하세요.