Usefulness of a PC-Based Digitalized Recording System for Cystoscopy in Medical Education.

PURPOSE: Multimedia can be used to understand the basic anatomy and pathological features of the bladder, providing more intuitive knowledge than traditional education methods. Cystoscopy is one of the most fundamental and important diagnostic procedures for detecting pathology in the bladder. Thus, we developed a PC-based digitalized recording device and electronic document to create an electronic medical record to perform cystoscopy and used them for medical education.
METHODS: To share them with an educatee, cystoscopic images from a camera unit were shown on the monitor of a personal computer, which was installed with an interface device with an S-VHS input. With these cystoscopic images, the operator could provide some information on important structures in the bladder, such as bilateral ureteral orifices, the verumontanum and the trigone to the educatee. Also, simple questionnaires were given to medical students to evaluate the effectiveness and value of this system.
RESULTS: Cystoscopic images could be transferred to the monitor with considerable ease and quality through the personal computer. This system was effective and valuable in teaching the normal anatomy and pathology of the bladder. Also, based on the results of the questionnaire, we concluded that this system provides high-quality images that are sufficient to relay medical information and is superior to traditional methods with regard to educational effectiveness and increasing one's understanding of medical diseases.
CONCLUSION: The PC-based recording system for cystoscopy substitutes for commercial recording devices for medical purposes, and provides sufficient medical information to medical students to allow them to understand the normal anatomy and pathological structure of the bladder.

서론

일반적으로 문자만으로 구성된 자료보다는 정지영상, 동영상, 소리 등과 같은 멀티미디어로 구성된 자료가 이해하기 쉽고 더 정확하게 정보를 제공할 수 있다. 의학 분야에서도 이러한 장점을 가진 멀티미디어를 이용하여 환자, 학생 및 수련의 교육에 많이 이용하고 있으며[1,2,3,4], 비뇨기과 영역에서는 방광내시경 및 복강경과 같은 분야에서 쉽게 멀티미디어의 제작과 활용이 가능하다.

방광내시경은 요도, 방광 경부, 방광의 질환을 진단하고 치료하기 위한 목적으로 시행하는 술기로서 비뇨기과 영역에서 가장 많이 시행되는 검사 중의 하나이며, 19세기 초반에 원시적 형태의 내시경이 처음 소개되었다. 현대의 개념에 맞는 진정한 내시경은 1878년에 탄생하였으며 Nitze는 1891년에 방광내시경을 이용한 방광 종양에 대한 수술적 치료를 최초로 보고하였다[5].

방광내시경은 일반적으로 부분마취 하에서 이루어지며, 요도를 통해 방광으로 내시경을 삽입하여 방광내부의 구조와 신생물, 결석과 같은 방광 내의 병변을 관찰하고 진단, 치료하는 검사법으로 비뇨기과에서 가장 많이 시행되는 기본 검사 중의 하나이다. 과거에는 방광내시경 소견을 피교육자들에게 전달하기 위해 직접 방광내시경을 관찰하여야 했으나, 최근에는 영상기기의 발달로 모니터를 통해 여러 사람이 방광내시경 소견을 관찰할 수 있게 되었고, 이로 인해 진단 및 교육효과가 증진되었다.

그러나 내시경과 연결하여 영상을 생성, 저장하는 장비는 고가일 뿐만 아니라 유지관리가 쉽지 않고 타 장비와의 호환성이 나빠서 실제 임상에서 기기에 대한 전문지식이 부족한 의사가 사용하고 다양하게 활용하는 데 어려움이 있다. 최근에는 반도체 기술의 급속한 발전에 따라 과거보다 뛰어난 성능의 개인용 컴퓨터를 저렴하고 수월하게 구입할 수 있게 되었다. 개인용 컴퓨터는 다루기가 쉽고 다양한 소프트웨어를 활용할 수 있으며, 쉽게 다양한 부속기기를 부착하여 여러 용도로 활용할 수 있어 호환성 측면에서 고가의 장비들을 능가하는 면도 있다.

이에 저자들은 개인용 컴퓨터를 이용하여 방광내시경 영상을 저장하고 전자의무기록(electronic medical record, EMR)과 연동하여 내시경 기록을 저장 및 보관할 수 있는 영상시스템을 개발하고 의대생들이나 전공의들이 방광의 정상 해부와 병변들을 쉽게 관찰하고 이해할 수 있도록 하였으며, 간단한 설문을 통해 장비의 교육적 가치를 평가하였다.

대상 및 방법

1. PC를 이용한 방광내시경용 영상장치의 구성

컴퓨터는 중앙처리장치로 코어2듀오 E6300 (Intel, Santa Clara, USA)를 사용하였으며 이와 호환되는 메인보드, 2 GB 크기의 DDR2 RAM (Samsung, Seoul, Korea), 운영체계의 설치 및 방광내시경 영상의 저장을 위해 320 GB 크기의 하드디스크(Western Digital, Lake Forest, USA)를 이용하였다. 또한 영상처리장치로 범용 컴퓨터용 그래픽카드를 이용하였고, 컴퓨터와 방광내시경 CCD기기의 연결을 위해 범용 TV카드인 Fusion HDTV5 RT silver (DVico, Seongnam, Korea) 를 이용하였다. 방광내시경 영상은 21인치 모니터를 통해 구현되도록 하였으며, 컴퓨터의 운영체계는 32 bit Windows XP professional (Microsoft, Redmond, USA)을 이용하였다.

방광내시경 시스템은 카메라로 Richard Wolf사(Knittlingen, Germany)의 5512기기를 이용하였으며 내시경에서 촬영된 영상을 S-VHS 연결을 통해 컴퓨터로 전송하였다(Fig. 1).

Fig. 1.

System Configuration of the Endoscopic Imaging System, Based on a Personal Computer

A: Personal computer with DScaler software and video-input interface card, B: Endoscopic charge-coupled device unit (Richard Wolf 5512).

2. 방광내시경 영상의 처리와 전자의무기록과의 연동

방광내시경 시스템으로부터 컴퓨터로 전송된 영상은 DScaler version 4.1.15 (freeware)를 이용하여 모니터에서 방광내시경 소견을 관찰하고 일정한 폴더에 영상을 저장할 수 있도록 설정하였다. 또한 시술이 끝난 후에 전자의무기록으로 중요한 영상을 저장하도록 하였다.

3. 실습학생을 대상으로 한 설문조사

개인 컴퓨터를 이용한 방광내시경 영상기록 장비의 교육적 가치를 평가하기 위해 건국대학교 의학전문대학원 4학년 재학 중인 비뇨기과 실습학생 21명(2009년 6명, 2010년 15명)을 대상으로 설문조사를 시행하였다. 대상 학생들은 남성 10명, 여성 11명이었으며 평균연령은 31.2±3.2세(범위 27~40세)이었다. 설문 내용은 기존 발표된 논문[2]을 참고하였으며, 모니터를 통한 방광내시경 영상의 질과 학습에 도움을 주는 효과를 중점적으로 평가하기 위해 영상기록시스템에 구현된 영상의 질, 방광의 해부 및 질환 이해, 방광내시경 관찰의 편의성, 상품화된 기기와의 비교, 전통적인 교육방법과의 전반적 비교평가 등 5문항으로 구성하였다(Table 1). 각각의 문항은 매우 좋음, 좋음, 보통, 나쁨의 4점 척도로 선택하도록 하였으며 저자들은 학생들에게 설문 참여자들이 자유 의지에 의하여 참여 여부를 결정할 수 있게 하였고 결과 여부에 의하여 어떠한 영향도 받지 않을 것임을 설명하였다.

Table 1.

Questionnaire Results of Medical Students on the PC-based Digitalized Cystoscopic Recording System

		Strong positive	Weak positive	Neutral	Negative
Quality of cystoscopic image	PC-based device	12 (57.1)	2 (9.5)	2 (9.5)	5 (23.8)
	Traditional method	3 (14.3)	9 (42.9)	1 (4.8)	8 (38.1)
Understanding of the anatomy and disease of bladder	PC-based device	10 (47.6)	8 (38.1)	1 (4.8)	2 (9.5)
	Traditional method	2 (9.5)	7 (33.3)	7 (33.3)	5 (23.8)
Effective observation of anatomical structure of bladder	PC-based device	4 (19.0)	11 (52.4)	3 (14.3)	3 (14.3)
	Traditional method	0 (0)	7 (33.3)	7 (33.3)	7 (33.3)
Comparison with commercialized digital recording system for endoscopy	PC-based device	7 (33.3)	4 (19.0)	4 (19.0)	6 (28.6)
	Commercial device	8 (38.1)	12 (57.1)	1 (4.8)	0 (0)
Comparison with traditional education tools	PC-based device	7 (33.3)	13 (61.9)	1 (4.8)	0 (0)
	Traditional method	0 (0)	7 (33.3)	8 (38.1)	4 (28.6)

Values are presented as number (%).

4. 통계처리

학생들의 설문 결과는 SPSS version 12.0 (SPSS Inc., Chicago, USA)를 이용하여 Mann-Whitney U 검정을 통해 분석하였으며 p-value가 0.05 이하인 경우를 통계적으로 유의한 것으로 판단하였다.

결과

일반적인 컴퓨터 부품들을 사용하여 쉽게 방광내시경 영상 기록 시스템을 구성할 수 있었다(Fig. 2). 이 시스템을 통해 얻어진 영상은 모니터를 통해 검사자와 피교육자가 함께 볼 수 있도록 하였으며, 방광내시경의 중요 소견들은 DScaler 프로그램을 이용하여 정지영상과 동영상으로 갈무리(capture)할 수 있었다(Fig. 3). 또한 컴퓨터를 통해 얻은 중요 검사 결과들은 병원에 구축되어 있는 전자의무기록의 방광내시경 기록지 서식으로 업로드하여 영상이 첨부된 디지털화된 방광내시경 기록을 구현할 수 있었다(Fig. 4).

Fig. 2.

Cystoscopic Recording System, Based on a Personal Computer

The system consists of a monitor, light source, charge-coupled device unit, and personal computer.

Fig. 3.

DScaler Software and Capture Image

(A) During cystoscopy, the operator can observe a bladder on a monitor. DScaler can capture cystoscopic images and movie clips during the procedure. (B) Still image, captured during cystoscopy.

Fig. 4.

Digitalized Cystoscopic Recording Document on an Electronic Medical Record

개인 컴퓨터에 기반한 방광내시경 영상 기록 시스템의 교육 장비로서의 효용성을 평가하기 위해 건국대학교 충주병원에서 비뇨기과 실습을 수행한 의학전문대학원 4학년 학생 21명을 대상으로 설문을 시행하였다. 설문 내용은 모니터에 구현된 방광내시경 영상의 질, 방광의 해부 및 질환 이해에 대한 효용성, 기기의 교육적 편의성, 전문 디지털영상장비와의 비교, 기존의 전통적인 방법을 통한 교육과의 전반적인 비교평가 등 5문항으로 구성하였으며 설문결과는 Table 1에 기록하였다. 학생들은 영상의 질은 학습에 충분히 적합하고 기존의 서적과 같은 전통적인 방법과 비교할 경우 영상의 질, 질환에 대한 이해도와 교육 효율성 등은 우월하였다고 답하였다(p<0.05). 또한 고가의 상품화된 의료용 디지털 저장기기와의 비교에서는 71.4%의 학생들이 긍정적이거나 비슷하다고 답을 하였으나 통계적으로 유의성은 없었다(Table 2).

Table 2.

Statistical Analysis of Questionnaire Results on PC-based Digitalized Cystoscopic Recording System

	PC-based device	Traditional method	p-valuea)
Quality of cystoscopic image	3.00±1.30	2.33±1.15	0.041
Understanding of the anatomy and disease of bladder	3.24±0.94	2.29±0.96	0.002
Effective observation of anatomical structure of bladder	2.76±0.94	2.00±0.84	0.009
Comparison with commercialized digital recording system for endoscopy	2.57±1.25	3.33±0.58b)	0.057
Comparison with traditional education tools	3.29±0.56	2.05±0.80	<0.001

Values are presented as mean±standard deviation, and calculated by strong positive 4, weak positive 3, neutral 2, negative 1.

p-value by Mann-Whitney U test,

Comparison with commercial device.

고찰

현재 방광내시경은 sheath, obturator, bridge, telescope의 4가지로 구성이 되어 있으며 이들을 조합하여 육안으로 결석, 종양 등과 같은 하부 요로의 질환을 관찰하고 치료할 수 있다.

과거에는 방광내시경 소견을 전공의나 의과대학 학생에게 교육할 때 서적을 이용하거나 혹은 내시경을 직접 확인해야 했다. 그러나 이러한 방법은 불편을 유발할 뿐만 아니라 직접 확인하는 작업 중 시술자의 시야에서 병변이 벗어나는 수가 많아 정확한 교육을 하기에는 어려움이 있었다. 기술의 발전과 더불어 영상저장 시스템이 발전하여 다양한 영상 교육시스템이 등장하고 실제 임상에서 다양하게 사용되고 있다[6,7,8]. 그러나 이용 가능한 교육시스템을 구축하는 데에는 많은 비용이 필요하고, 전문지식이 부족한 의사들이 유지 관리하는 것도 어려워 전문가의 도움을 꼭 받아야만 했다.

최근 개인용 컴퓨터는 고성능의 기기를 저렴하고 쉽게 구할 수 있게 되었다. 컴퓨터는 대부분의 사람들이 쉽게 이용할 수 있을 뿐만 아니라 폭 넓은 호환성으로 다양한 분야에서 이용할 수 있다. 의학 영상 처리에서도 내시경에 사용되는 charge coupled device (CCD)에 대한 연결을 제공할 수 있다면 개인용 컴퓨터는 영상 자료를 생성, 저장, 전송하는 훌륭한 디지털 영상 시스템으로 사용될 수 있다[9]. 이에 저자들은 개인용 컴퓨터에 범용 컴퓨터용 디지털 TV카드를 설치하여 갈무리된 영상을 전공의 및 학생 교육에 이용할 수 있게 하였다. 영상 처리는 DScaler를 이용하였는데 이 프로그램은 프리웨어로 무료로 이용할 수 있으며 모니터에 내시경 영상을 구현하고 정지영상 및 동영상을 저장하는 기능을 제공할 수 있다. 또한 개인용 컴퓨터는 하드웨어 혹은 소프트웨어적인 오류를 유발하여 일반적인 의료용 장비보다 안정성이 떨어질 것으로 추측되나 실제 사용에서 상품화된 제품보다 더 많은 문제를 일으키지는 않았으며, 유발된 문제도 대부분 소프트웨어적인 것이어서 사용자가 비교적 쉽게 교정할 수 있었다. 또한 컴퓨터의 오작동으로 방광내시경 수행에 지장이 초래되지 않도록 CCD와 모니터를 Fig. 1에서 보여진 것처럼 직접 연결하여 대비하도록 하였다.

일반적으로 방광내시경 기록은 문자 및 그림을 시술자가 직접 그려서 이루어졌다. 그러나 이러한 방법은 정확한 병변의 위치 및 형태 표현에 한계점을 가질 수밖에 없다. 저자들은 컴퓨터를 이용하여 얻은 방광내시경 영상을 전자의무기록시스템에 저장하도록 고안하여 방광내시경에 대한 의무기록을 디지털화할 수 있었다. 이렇게 디지털화된 기록은 전통적인 문서기록보다 컴퓨터 문화에 익숙한 학생 및 전공의들이 질환을 더 잘 이해할 수 있도록 도와주며, 또한 환자들에게 좀 더 사실적인 영상을 보여줌으로써 진단과 치료에 환자들이 더 순응하도록 유도할 수 있다[10].

컴퓨터를 이용한 방광내시경기록시스템이 비뇨기과 실습 학생들에게 미치는 학습 효과와 장비에 대한 평가는 대체적으로 긍정적인 것으로 조사되었다. 학생들은 컴퓨터를 통해 구현된 영상의 질에 대해 기존의 서적을 통한 방법보다 좀 더 현실적이고 다양한 형태를 관찰할 수 있다는 것을 장점으로 지목하였으며, 또한 모니터를 통해 시술자와 같이 정확한 위치에 대한 방광내시경 소견을 봄으로써 교육효과를 높일 수 있다는 것을 긍정적인 측면으로 평가하였다. 기존의 상품화된 영상시스템과의 비교에서도 71.4%의 학생들이 장점이 있거나 비슷하다는 답변하였으나 통계적으로 유의한 차이를 보이지는 못하여 기존의 디지털 영상저장기기보다는 일부 부족한 측면이 있는 것으로 판단된다. 부정적인 답을 한 학생들은 방광내시경 영상의 객관적 화질 및 장비의 조작편의성이 일반 의료용 기기에 비해 부족하다고 답하였고 컴퓨터를 통한 익숙함, 적절한 영상을 통한 교육적 효과를 긍정적인 부분으로 평가하였다. 이러한 결과는 단지 21명의 의학전문대학원 학생들만을 대상으로 한 것이어서 전체 설문의 결과에 통계적인 의미를 부여하기에는 부족하며 더 많은 대상을 통한 연구가 필요할 것으로 생각한다. 그러나 지금까지 여러 저자들에 의해 보고[2,6,11]된 바와 같이 멀티미디어를 이용한 교육 자료들이 기존의 문서화된 자료보다는 더 효과적이라는 것과 컴퓨터를 많이 사용하고 컴퓨터 문화에 익숙하고 친근한 학생들에 대한 교육이라는 것을 고려해 볼 때, 컴퓨터 화면과 멀티미디어 자료를 통한 교육은 일정 부분 효과를 볼 수 있을 것이라고 예측할 수 있겠다.

컴퓨터를 이용한 영상저장시스템은 또한 실시간으로 동영상 혹은 정지영상을 쉽게 파일화하여 저장할 수 있어 방광의 해부 및 병변들에 대한 정보를 필요로 하는 기초의학과정 및 타 임상의학과정에서 응용할 수 있을 뿐 아니라 다른 CCD와도 쉽게 통합될 수 있는 범용성도 갖추어 내시경을 사용하는 이비인후과 혹은 내과 등에서 다양한 목적으로 사용할 수 있을 것으로 생각한다.

결론적으로 개인용 컴퓨터를 이용한 디지털 방광내시경 기록 장비는 상품화된 장비에 크게 뒤지지 않는 영상의 질을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 넓은 호환성으로 쉽게 전자의무기록 시스템과 연동할 수 있다. 또한 이를 바탕으로 디지털화된 방광내시경 기록을 할 수 있어 전공의 및 학생, 환자들에게 질환에 대한 이해를 도와 충분한 교육적인 효과를 얻을 수 있을 것으로 생각된다.