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바이오/의료 로봇 수술이 혁신적으로 평가되는 이유(다빈치)

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2020-08-08 10:07:00
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다빈치 시스템(Intuitive Surgical이 제작한 da Vinci Surgical System 은 복강경 수술을 지원하는 내시경 수술 지원 로봇이다. 로봇 수술이라고는 해도 기계가 자동으로 수술을 하는 것은 아니다. 환자의 배에 작은 구멍을 내고 그곳에 수술 기구를 부착한 로봇 암(그림2)과 내시경을 삽입한 후, 의사가 서전 콘솔(그림4)에 앉아 내시경 화면을 보면서 원격 조작으로 수술한다. 지금까지 전립선암의 전체 적출 수술을 할 때에는 개복 수술과 복강경 수술 방식을 사용했었는데, 다빈치를 통한 로봇 수술은 그 두 가지 방식의 장점을 모두 갖추고 있다.

 

<그림1> da Vinci Surgical System(왼쪽부터 서전 콘솔, 페이션트 카트, 비전 카트)

 

▣ 로봇 수술의 장점

 

1. 상처가 작다

기존의 개복 수술을 하면, 수술 흉터가 남는다. 하지만 다빈치 시스템으로 수술하면 복부에 겸자를 삽입하기 위한 작은 구멍만 몇 군데 뚫으면 된다. 수술 상처도 거의 눈에 띄지 않으며, 수술 후의 통증도 줄어든다.

 

2. 출혈량이 적다

탄산가스로 복강 내부를 기복 때문에, 개복 수술에 비해 출혈량이 적다.

 

3. 겸자의 움직임이 자연스럽다

기존의 복강경 수술에서는 손의 움직임과 겸자의 움직임이 역방향이었지만, 로봇 수술에서는 동일한 방향으로 자연스럽게 움직일 수 있다. 다빈치 시스템의 독자적인 기술로서, 수술하는 의사의 손떨림도 방지할 수 있다. 조작이 간편하며 사람의 손목 및 손가락과 같은 동작을 한다.

 

<그림2> 페이션트 카트와 전용 기구

페이션트 카트는 로봇의 본체이다. 암의 끝부분에 달린 손목을 가진 기구가 자연스러운 움직임을 실현한다.

 

4. 겸자가 섬세하고 정확하게 움직인다

7가지 방향으로, 매우 이상적인 움직임을 실현할 수 있다. 로봇만 할 수 있는 움직임(관절의 360° 회전 등)도 가능하다. 따라서 좁은 공간에서도 자유롭게 기구를 조작할 수 있다.(그림3) 예를 들어, 기존의 전립선암 수술에서는 하기 어려웠던 요도와 방광의 문합(연결)도 정확하게 할 수 있다.

 

<그림3> 마스터 컨트롤

겸자를 조작하는 사람은 서전 콘솔(그림4)의 마스터 컨트롤을 통해 겸자를 조작하여 수술을 진행한다.

 

5. 3D 비전

기존의 복강경 수술에서는 수술하는 사람이 2차원 화면을 보면서 수술을 했다. 다빈치 시스템에서는 3차원 입체 화면을 보면서 수술할 수 있다. 원근을 느끼면서 조작할 수 있기 때문에, 더욱 정확하고 안전하게 수술할 수 있다.

 

<그림4> 서전 콘솔과 3D 뷰어

서전 콘솔은 다빈치 시스템을 움직이는 조작 부스이다. 수술하는 사람은 양쪽 눈으로 보는 뷰어를 통해 3D 비전을 볼 수 있다.

 

6. 자유로운 시야를 확보한다

시야를 5~15배까지 확대할 수 있으며, 수술하는 사람이 카메라 자체를 조작할 수도 있다. 기존의 복강경 수술은 조수가 카메라를 조작하였기 때문에 시야를 확보하기 어렵고 손이 떨리는 일도 있었다. 다빈치 시스템은 사람의 눈보다 자유롭게 보고 싶은 곳을 볼 수 있게 해준다. 예를 들어, 기존의 전립선암 수술에서는 보기 어려웠던 미세한 혈관이나 신경ㆍ장기의 경계 등을 확인할 수 있기 때문에, 수술 후의 요실금을 예방하고 성기능을 유지하며, 근치성을 향상시킬 수 있다.

 

이와 같은 장점들로 인해, 다빈치 시스템을 통한 수술에서는 인간의 눈으로 보는 것보다 확대된 시야를 입체적인 3D 화면으로 볼 수 있고, 좁은 공간에서 정밀하게 작업할 수 있다. 다빈치 시스템은 저침습 방식으로 확실하게, 신체 기능을 유지하는 데 있어 뛰어난 수술을 실현할 수 있다.

 

▣ 로봇 수술이 혁신적으로 평가되는 이유

다빈치는 미군의 의료기술이 민간으로 이전되면서, 1999년에 탄생했다. 3개의 수술용 암과 1개의 카메라용 암을 조작하면서, 수술실에 자리한 조종석에 앉은 의사가 환부를 절제하거나 봉합한다.

 

인튜이티브 서지컬은 이러한 다빈치의 기본적인 움직임 및 암의 관절 디자인 등에 대해 수백 가지 특허를 보유함으로써 경쟁사의 ‘추적’을 따돌리고 있었다. 하지만 그 허가는 곧 기한이 만료된다. 다빈치의 특허로 인해 실용적인 로봇을 개발할 수 없었던 경쟁사에게는 기회가 다가오고 있다. 지금은 구글이 출자한 벌브 등 전 세계에서 약 30개사가 다빈치의 뒤를 좇고 있다.

 

현재, 다빈치 수술 로봇의 경우 시장을 독점하고 있지만, 아직도 미충족 요구(unmet needs)가 남아 있다고 평가되고 있다.

렌즈가 온도차나 오염물질 등으로 인해 뿌옇게 되는 렌즈 포깅(Fogging) 방지 현상, 촉각 센서가 없어 촉각이 없는 것, 꿰맬 때 실이 로봇 기계에 걸리는 현상, 모션 테이블이 개발되어 있으나 너무 고가인 점, ICG(인도시아닌그린) 비전 퀄리티가 환자마다 다르다는 개선 점을 가지고 있다.

 

하지만, 로봇을 사용하는 수술이 혁신적인 존재로 평가되는 이유로는 다음의 4가지를 들 수 있다.

 

▪ 저침습 수술(MIS)에 의해 깊고 넓은 절개, 대량의 출혈, 광범위한 봉합 등 개복 수술로 인한 합병증의 리스크 및 환자의 신체에 가해지는 부담을 줄일 수 있다. 더불어 수술용 로봇은 휴먼 에러(집도의나 조수가 피곤을 느끼거나 익숙하지 않아서 하게 되는 실수 및 사고)를 방지할 수 있어, 리스크를 더 줄일 수 있다.

 

▪ 수술용 로봇은 매우 섬세한 작업을 오차 없이 수행할 수 있어, 지금까지 개복 수술에서 이루어지던 일들을 사람이 실시하는 복강경 수술로 발전되었으며, 수술용 로봇이 도입되면 더욱 높은 성공률을 얻을 수 있게 된다.

 

▪ 수술용 로봇을 정밀한 영상 기술과 조합함으로써, 지금까지의 복강경 수술에서는 할 수 없었던 정교한 처치와 시각화가 가능해진다.

 

▪ 수술용 로봇은 인간이 대응할 수 없는 환경에서도 작업할 수 있으며, 동시에 여러 가지 의료 행위를 실시할 수도 있다(예 : 수술용 로봇은 처치 중에 X선을 사용할 수 있는 전리방사선에 대한 내성을 갖추고 있다).

 

 

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