보이지 않는 곳까지 한계를 뛰어넘는 로봇수술!

‘양방향 방사선투시기 로봇시스템(영상유도수술로봇)’은 정밀한 데이터와 의료정보를 제공해 의사의 판단을 돕는 역할을 한다. IT와 BT가 융합된 수술로봇 시스템을 구현하였으며 양방향 방사선 투시기로 수술 중간에 수시로 촬영을 하여 환자의 심부에 삽입된 수술 기구의 위치를 파악하는 네트워크 기반을 가진 첨단 의료로봇 시스템이다.

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지금까지와 다른 의료용 로봇

한양대학교병원 신경외과 김영수 교수팀은 미세침습수술을 보다 정밀하게 도와주는 양방향 방사선투시기로봇시스템을 세계 최초로 개발하였으며(국내특허등록을 마치고 국제특허출원 중임) 현재 임상적용을 위한 준비 중이다. 이 로봇시스템은 신경외과 척추 및 뇌 수술의 미세침습수술 분야에 이용될 수 있으며, 수술 전 영상자료를 이용하여 정확한 시술을 돕는다. 따라서 이 로봇시스템은 기능적 측면에서 영상유도수술로봇이다.

지금까지 사용되던 제우스나 다빈치는 내시경을 이용한 원격수술로봇인데 주로봇과 종로봇으로 구성되어 있다. 집도의가 주로봇(master robot)에 앉아 콘트롤러를 조작하면 종로봇(slaverobot)이 명령에 따라 움직이는 형태다. 이러한 로봇은 복강이나 흉강 등 공간을 확보가 용이한 수술에 쓰인다. 하지만 공간을 확보하기 어려운 뼈, 뇌, 근육 등의 수술에는 사용할 수가 없었다.‘영상유도수술로봇’은 미리 찍어 둔 CT, MRI 영상을 이용하여 수술 전 계획을 세운다. 영상과 양방향 방사선 투시기로 환자의 수술 부위를 일치시킨 후 로봇 팔을 정밀하게 제어하여 정확한 좌표점을 설정해 정밀한 수술을 돕는 로봇이다. 이는 공간 확보가 어렵고 정확한 시술이 필요한 척추수술, 신경외과 뇌수술, 정형외과, 이비인후과, 비뇨기과 등의 수술에서 상당히 유용하게 활용할 수 있다.

의사의 실력에 좌우되지 않는 수술 결과

김영수 교수는 “수술을 CAD, CAM system처럼 정량적으로 하고 싶었고 그런 수술을 돕는 로봇이 있으면 좋겠다”는 생각을 가지고 로봇을 개발하기 시작했다. 그렇게 개발된 것이 ‘영상유도수술로봇’에 뼈를 천공할 수 있는 드릴을 장착시킨 ‘척추경 나사 못 시술로봇’이다.

이 같은 연구는 보건복지부 의료기기 기술개발사업의 연구 지원으로 김영수 교수의 총괄 아래 한양대 의대, 한양대 공대, 포항공대가 참여해 한양대학교 ‘차세대 지능형 수술시스템 개발 센터(소장 김영수)’에서 지금까지 6년 동안 진행된 결과이다. 현재 ‘척추경 나사못 시술로봇’의 오차범위는 1.2mm 이내이다.

이 정밀도는 임상 적용시 인정되는 오차범위이다. 카데바를 사용한 척추경 나사못 삽입술 모의 시술을 시행한 결과 기존 수술에 비해 약 1/3 정도의 시술 시간을 줄일 수 있었으며, 수술 전 계획과 시스템을 이용한 시술이 정확히 일치되는 결과를 보였다.

또한 “숙련된 집도의가 시술하지 않아도 안전하며 국소마취만으로 효과적인 시술이 가능하고, 무엇보다 중요한 점은 정확한 시술을 짧은 시간 내에 할 수 있다”는 것이다. 또한 뇌수술이 가능한 뇌수술 보조로봇도 현재 개발 중에 있다.

손으로 못하는, 눈으로 못 보는 부위의 수술

대한의료로봇학회 이사장을 맡고 있는 김영수 교수는 “(사)대한의료로봇학회를 창설하였으며 외국의 국제로봇학회와 긴밀한 학술교류를 진행하고 있다. 어떤 의료 분야든 적용이 가능한, 안전하고 정밀하게 수술을 돕는 범용의 더 발전된 로봇 시스템이 개발 중이며, 원격 수술도 가능할 것으로 예상된다”고 했다.

image현재까지 개발된 수술로봇은 미세침습, 최소절제수술을 가능하게 하여 환자의 고통을 줄여주고 흉터로부터 자유로울 수 있게 해주며 수술 후 환자의 고통을 덜어주었다. 특히 전신 마취를 할 수 없어 수술을 받지 못하는 환자가 국소마취를 통해 수술을 받는 등 수술의 방법이 크게 바뀌고 있다.

앞으로 개발될 수술로봇은 맨손의 한계를 뛰어 넘는, 손으로 하지 못하는, 눈으로 보지 못하는 부위의 수술을 가능하게 하는 로봇이 될 것이다. 우주공간에서 원격으로 조종하여 뇌 수술을 할 수 있는 로봇, 로봇 팔의 움직임을 집도의가 느낄 수 있는 로봇, 내시경을 대신하는 캡슐형 로봇 등이다.

다양한 수술 로봇들이 개발되어 환자를 우선으로 생각하는 양질의 의료기술 향상이 이루어졌으면 한다.

영상유도수술로봇시스템에 사용되는 로봇팔은 일반 공장에서 사용하는 로봇팔과는 아주 다른 목적을 가지므로 특별한 디자인과 기능을 갖는 로봇의 개발이 필수적이다. 김영수 교수팀은 각 임상 수술분야에 널리 사용할 수 있는 다기능 다목적 로봇 팔을 개발 중이다. 특징적인 것은 우성 안전하고 정교하며 현재 의료영상을 이용한 수술계획 시스템과 잘 연동되며, 다양한 센서를 부착한 첨단 로봇팔을 개발 중이며 향후 이를 정교한 뇌수술분야 로봇시스템에 이용하고자 한다.

도움말/김영수 한양대학교병원 신경외과 교수
글・사진/이진용

[Zoom in Focus] 앞서가는 의술을 펼치는 한양대학교의료원의 첨단의료장비와 의료기술을 소개해 드립니다.

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