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국내 최초 개발한 수술 로봇시스템 허가 상세보기|보도자료 | 식품의약품안전처

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손상을 최소화하는 수술용 로봇

다빈치 수술로봇 시스템

이 외과수술 시스템에는 한 쌍의 수술용 로봇 팔(매니퓰레이터)과 카메라를 삽입하기 위해 환부에 8mm, 12mm 의 작은 절개부 3개가 필요합니다. 수술이 진행되는 동안에는 로봇과 수술 보조자만이 환자 옆에 위치하게 되며, 의사는 수술 주조정장치(수술콘솔)를 통해 정밀하게 진행되는 개방형 수술을 직접 보며 감독할 수 있습니다. 이 시스템의 전체구성은 수술콘솔, 수술도구를 보유한 환자용 카트, 영상처리장비 이렇게 3개 군으로 나뉘어져 있습니다.

수술콘솔은 다빈치가 수술을 수행하는 데 있어서 가장 중요한 부분입니다. 영상을 통한 수술은 극히 고난이도의 작업이며, 가장 일반적인 어려움은 의사가 처리해야 하는 방향전환입니다. 젓가락으로 신발끈을 맨다고 생각해 보면 젓가락을 왼쪽으로 옮길 때 그 끝은 오른쪽으로 이동합니다. 이것이 바로 기존의 복강경 수술에서 생길 수 있는 반직관적인 움직임입니다. 그러나 다빈치를 통해 의사는 콘솔에서 수술 현장을 영상화한 최고의 3D HD 화상을 보면서 수술을 집도 할 수 있게 되었습니다. 다빈치는 3D HD 영상을 통한 세계 최초의 로봇수술시스템으로써, 기존 모델에 비해 2배 이상 향상된 해상도를 통해 더욱 개선된 선명도, 조직단면 및 중요 해부학적 세부사항을 제공할 수 있습니다.

모터 선택

각 조종장치의 핵심은 바로 맥슨의 DC 서보모터입니다. Intuitive사의 엔지니어는 엔코더를 결합하거나 결합하지 않은 RE25가 포함된 30개 이상의 맥슨 모터를 사용하여 다빈치를 설계했습니다. 여기에는 GP13 기어헤드와 13mm 마그네틱 엔코더가 결합된 RE13, 특수 엔코더가 결합된 RE35 시리즈의 모터들이 해당됩니다.

맥슨은 고정자를 희토류 영구자석으로 설계하고 코어리스 권선을 사용하며 마그네틱 코깅 현상을 제거하여 특히 저속에서 구동 시, 기존의 모터에 비해 더 큰 만족을 얻을 수 있습니다. 맥슨은 Intuitive사의 어플리케이션에 있어서 핵심 신형 고출력 디자인과 부드러운 회전에 대한 요구를 만족시킵니다. Intuitive Surgical사의 생산기술 책임자인 Mike Prindiville은 “시장에는 선택 가능한 많은 제품이 있지만 맥슨은 언제나 성능과 품질에 대한 요구를 만족시키며 우리 제품의 성공에 있어서 훌륭한 파트너이다” 라고 말합니다. 맥슨은 다빈치 시스템의 입력과 출력을 모두 책임지고 있습니다. 연속된 피드백 컨트롤을 통해 모터와 엔코더는 의사로부터 입력신호를 받고, 콘솔 컨트롤러를 통해 실시간으로 전송되며, 조정장치(매니퓰레이터)에서 모터로 출력신호를 보내게 됩니다.

의사가 구동시키는 조종부의 모터는 이중 역할을 구별하기 위해 마스터로 불립니다. 슬레이브 또는 매니퓰레이터 모터 역시 정밀함이 요구될 뿐 아니라 의사가 작동체 끝을 적당한 위치로 이동시키는 동안, 역구동성(back-drivability)이 있어야 합니다. 하지만 기계의 끝에서 모터는 약간의 이력현상을 보입니다.

다 빈치 로봇수술 시스템은 매우 상업적인 의료기술로, 의사에게 직관적인 컨트롤, 다양한 움직임, 섬세한 조직수기 능력 및 개방성 수술의 3D 영상을 제공하며 작은 절개부를 통해 손상을 최소화 할 수 있도록 합니다. 최신 기술을 사용하여 제작, 생산된 정밀 모터 및 기타부품들은 다빈치와 같은 시스템이 시장에서 인정 받을 수 있도록 해줍니다.

Intuitive Surgical사의 생산기술 책임자인 Mike Prindiville은 “언제나 우리는 전 세계의 환자, 의사,병원에 큰 만족을 가져다 주는 다빈치에 적용된 수만개의 맥슨 모터를 모두 믿고 신뢰한다. 맥슨은 지금까지 높은 신뢰성, 낮은 마찰 및 긴 수명에 대해 믿을 수 있는 성능을 보여주었다. 다빈치는 마찰, 백래쉬, 응답성 및 광범위한 센서 피드백 모니터링을 포함해 모든 성능에 대한 중요한 테스트를 마쳤다.” 라고 전했습니다.

위키백과, 우리 모두의 백과사전

로봇 수술(영어: robotic surgery) 은 수술 도구를 움직일 수 있는 로봇을 의사가 제어하며 하는 수술이다. 외과에서 주로 사용되나 다양한 의학 분야에서 응용되고 있다.

복강경 수술이나 내시경 수술 등에 쓰인다. 내시경 수술이란 기존의 피부 절개를 통해 시행하는 수술이 아닌 내시경을 통해 진행하는 수술을 말하며, 복강경 수술이란 하나 또는 여러 개의 구멍을 뚫어 수술을 시행하는 것이다.

개요와 역사 [ 편집 ]

과거 내시경이 개발되면서 인체를 절개하지 않아도 체내의 특정 부위를 관찰하고 검사할 수 있게 되었다. 내시경 기술이 개선됨에 따라 내시경의 직경이 가늘어졌다. 내시경과 함께 가느다란 와이어, 간단한 도구를 투입하여 조직검사를 하고 지혈 할 수 있는 단계에 이른다. 그리고 첨단 컴퓨터의 발달과 기계공학의 발전은 이제 각 분야에서 로봇의 역할을 확대시키고 이제는 의료의 중요한 역할도 담당하는 시대가 되었다. 실제 로봇의 의학 응용은 1990년대에 들어 매우 연구가 활발해지고 실용화되기 시작하였다. 2000년대에 들어서는 수술로봇이 대중화되기 시작하면서 인튜이티브서지컬(Intuitive Surgical) 사의 ‘다빈치 로봇 수술기’를 활용한 다빈치 수술이 활성화되고 있다.

최근에는 배꼽을 통해 약 2.5cm 미만의 구멍 하나만으로 수술하는 단일공 다빈치로봇수술이 주목받고 있는데 단일공 로봇수술(Single-Site)은 현재로서 가장 진보된 수술법이라고 볼 수 있다. 배꼽 부분에 약 2.5cm 미만의 구멍을 내어 수술하기 때문에 흉터가 적다. 또 수술 공간과 시야 확보가 용이하며 미세하고 정교한 수술이 가능하다는 장점이 있다. 이러한 단일공 로봇수술은 통증과 출혈이 적고 회복이 빨라 환자의 만족도가 높은 편이다.

수술용 로봇의 종류 [ 편집 ]

다빈치 로봇 수술기 [ 편집 ]

다빈치 로봇수술기는 미국 인튜이티브서지컬(Intuitive Surgical) 사에 의해 1999년 처음 출시되어 현재 많은 나라에서 산부인과, 외과, 비뇨기과, 심장, 흉부 외과 등의 여러 수술에 이용되고 있다. 다빈치 로봇수술기는 최소 절개를 통해 복잡한 수술을 원활히 수행할 수 있도록 설계된 정교한 수술 플랫폼으로 의사가 앉아서 수술을 하는 조종간(console), 환자가 수술을 받는 환자 카트(patient cart), 비전 카트로 구성되어 있다.

다빈치 로봇수술기는 고화질 3D 영상과 10배까지 확대된 시야를 포함한 다양한 기능을 제공한다. 의사는 다빈치 로봇수술기를 조종하여 자신의 손 움직임을 환자 체내의 소형 기구로 전달해 수술한다.

현재까지 전 세계적으로 다빈치 로봇수술기를 이용하여 300만 건 이상의 수술이 성공적으로 이루어졌다. 다빈치 로봇수술기의 기능은 복잡하고 어려운 수술에서 특히 효과적이며, 전립선, 자궁 경부, 자궁, 결장/직장암 및 심장 질환과 유섬유종 등의 질환을 치료하기 위한 최소침습수술에 유용하다.

다빈치 로봇수술기의 사용은 미국과 유럽의 거의 모든 우수 대학 병원과 수련 병원에 사용하고 있을 정도로 이미 보편화되었다.

로보닥 [ 편집 ]

이 로봇은 인공관절 삽입시술에 있어 정교한 뼈의 절삭을 위해 사용되는 로봇이다. 정형외과의 슬관절, 고관절 수술에 사용되며 올소닥과 로보닥의 구성으로 이루어져 있다.

올소닥(ORTHODOC):CT이미지를 이용하여 수술 전 계획을 수립하는 workstation system으로 수술 전 계획을 수립하는 Pre-Surgical Planning computer이다. CT영상을 바탕으로 Axial view, AP(Anterior/Posterior) view, Lateral view를 재구성하고, 재구성한 3개의 영상을 활용하여 환자에게 가장 알맞은 보철물의 크기/위치/각도 등을 설정할 수 있다.

로보닥(ROBODOC):ORTHODOC에서 수립된 수술계획을 바탕으로 로보닥 전용 커터를 이용하여 환자의 뼈를 정밀하게 절삭한다.

또한 BMM(Bone Motion Monitor)을 이용하여 환자의 움직임을 감시하고 수술과정을 실시간 확인할 수 있다.

이솝 [ 편집 ]

이솝은 복강경 시술시 보조의사의 역할을 대신하여 주는 로봇으로 단순한 1개의 로봇 팔에 카메라를 연결한 후 카메라의 위치를 시술자의 명령에 따라 좌우 혹은 상하의 조절을 하는 로봇이다. 이는 시술자와 보조의사간의 잘못된 의사전달로 인한 수술 시간의 지연이나 보조의사의 피로에 따른 사고 위험성을 줄이는데 커다란 도움이 된다.

제우스 [ 편집 ]

이솝의 안정적 작동에 로봇응용이 확대되면서 원격 수술을 위한 로봇을 탄생시켰다. 이는 시술자의 양손을 로봇이 대신 하여 수술 기구를 잡아주고 의사의 시술 동작을 로봇이 따라 하도록 한 수술용 로봇이었다. 하지만 제우스의 경우 단순히 복강경 기구를 잡아 주는 역할만 가능하였고 입체적 영상 전달이 불가능하여 원격 수술의 가능성만을 확보한 체 실제 의료에 큰 역할을 하지 못하고 제품의 생산과 사용이 중단되었다.

현황 [ 편집 ]

수술 가능 분야 [ 편집 ]

정교함과 세밀함이 특별히 요구되는 수술에 로봇수술 시스템의 이용가치가 크다. 대표적 수술로는 전립선암에 대한 근치적 전립선절제술을 들 수 있다. 전립선은 의사의 접근이 비교적 어려운 좁은 골반강 내에 위치하고 있으며, 보통 호두알에서부터 자두 정도의 작은 크기여서 기본적으로 수술이 어렵다. 따라서 암수술이 성공적으로 이뤄졌다 하더라도 연관 조직의 부분적 손상에 따른 수술 중 다량의 출혈, 수술 후 요실금, 성기능장애의 발생은 어느 정도는 불가피한 것으로 여겨져 왔다. 그러나 베수술을 넣어윥복국 바하는 복강경 수술이므로 가스의 압력만으로도 지혈효과가 있어 전립선절제술 시 개복수술에 비해 출혈이 훨씬 적다는 장점이 있다. 그리고 확대시킨 3차원 영상과 로봇 팔의 섬세한 움직임을 통해 전립선 표면의 신경과 혈관을 잘 구분해 전립선을 벗길 때 이들을 잘 보존할 수 있고 요도의 길이도 충분히 확보할 수 있다. 최근엔 로봇수술 시스템의 영역이 점차 확대돼 복강 내의 대장암과 위암 수술과 갑상선 수술에도 활발하게 이용하고 있으며, 비뇨기과의 부분 신절제술, 신우 및 요관 재건술, 방광절제술, 부인과의 자궁 적출술, 자궁근종수술 등에도 적용하고 있다.

수술비용 [ 편집 ]

현재 대한민국 암환자는 건강보험 본인부담금의 5%만 부담하면 되지만, 로봇수술은 건강보험 혜택을 전혀 받을 수 없기 때문에 모든 비용을 환자가 전액 부담해야 한다. 로봇수술로 가장 많이 시술하는 전립선암 제거수술 비용은 국내 병원에서 700만~1천500만원, 갑상선암 수술비는 평균 700만~1천만원이다.

장점과 단점 [ 편집 ]

장점 [ 편집 ]

작은 구멍만 뚫기 때문에 출혈이나 감염의 위험이 적다. 따라서 수술 후 통증도 적고 회복도 빨라 퇴원을 빨리 할 수 있다.

3D 영상 지원과 최대 10배의 확대 기능을 활용해 섬세한 수술이 가능하다. 이는 특히 림프절 절제와 같은 미세한 조직의 정밀한 수술시 유용하다는 견해가 있다. (미세조정능력)

의사의 미세한 손 떨림을 방지함으로써 더욱 안전하게 수술을 진행할 수 있다.

개복 수술법에 비해 절개 부위가 작아 흉터가 적으므로 미용적인 효과가 있다. [1]

손목 기능이 있는 로봇 팔은 상하좌우와 회전도 가능해 사람 손으로는 도달하기 어려운 곳까지 수술할 수 있다. 따라서 수술의 완성도가 높아진다.[2]

단점 [ 편집 ]

로봇 수술에 준비해야하는 시간이 숙련 정도에 차이가 나지만 길다. 때문에 긴급하게 수술을 하기가 어렵다. [3]

로봇을 조작하기만 할 수 있고 장기를 손으로 만질 수 없기 때문에 장기나 종양의 종류를 정교하게 판별하기 어렵다. [4] 따라서 기계가 얼마만큼의 힘을 가하는지 정확히 알 수 없어 힘 조절을 위한 숙련이 필요하다. [5]

따라서 기계가 얼마만큼의 힘을 가하는지 정확히 알 수 없어 힘 조절을 위한 숙련이 필요하다. 수술에 따라 다르지만 비용이 700만원에서 최대 1300만원에 이른다. 수술 비용이 이렇게 비싼 이유는 로봇 장비 자체가 워낙 고가이기 때문인데 가격이 한 대당 30억 가량 하는 것으로 알려져 있다.[3]

인술과 로봇 수술의 차이점 [ 편집 ]

로봇수술이 도입되기 전, 의사들은 환자를 개복하고 손으로 암을 만지면서 수술하였다. 반면 현대에 들어서 로봇수술은 수술 중간에 수술을 마음대로 중단할 수 있는 장점이 있지만, 시술자가 수술하는 대로 로봇이 그대로 이동하기 때문에 기계가 하는 것처럼 딱딱하게 느껴진다. 특히 로봇은 환자의 수술부위에 대한 감각이 없어 수술경험이 많고 숙련된 전문가가 하지 않으면 위험할 수도 있는데, 이는 의사가 직접 개복해 만지거나 응급상황 시 항상 대처가 가능하지만 로봇은 먼 거리에서 원격 조종되기 때문에 감각이 전혀 없어 대처가 안 되기 때문이다.[6]

같이 보기 [ 편집 ]

2019년 주목받는 수술용 로봇 5종

시장 조사업체인 ‘마켓스 앤 마켓스‘는 전세계 수술용 로봇 시장이 2018년 39억 달러에서 연평균 10.4%씩 성장해 오는 2023년 65억 달러 규모로 성장할 것으로 예측했다. 그동안 높은 비용 때문에 수술용 로봇의 도입을 꺼려왔던 병원들이 속속 수술용 로봇을 도입하고, 수술용 로봇의 활용 범위도 확장되면서 수술용 로봇 시장이 활성화될 것이란 전망이다. 미 로봇 전문매체인 ’로보틱스비즈니스 리뷰‘는 신년에 주목받는 수술용 로봇 5종을 소개하고 있다. 주요 내용을 간추려 소개한다. ◇ ‘프리사이즈 수술 시스템(The Preceyes Surgical System)’ 영국 옥스퍼드대학은 안과 수술용 로봇인 프리사이즈 수술 시스템을 테스트 중이다. 테스트는 12명의 안과 환자를 대상으로 진행되고 있다. 눈에서 막을 제거하거나 망막 아랫 부분의 응혈 부분을 제거해야 한다. 옥스퍼드대학은 절반의 환자들에게는 전통적인 방법으로 수술을 진행하고 나머지 절반에게는 로봇 수술을 시행했다. 로봇 수술의 성과가 양호한 것으로 나타났다. 올해 옥스퍼드대는 수술용 로봇을 이용해 망막에 대한 유전자 치료를 추진한다는 계획이다. ◇ ‘코패스 시스템(The CorPath System)’ 코인더스 버추얼 로보틱스(Corindus Virtual Robotics)가 개발한 코패스 시스템은 원격 수술을 지원하는 로봇이다. 회사 측은 이 로봇을 세계 최초의 ‘원격제어 로봇 개입 플랫폼’으로 칭한다. 최근 인도의 심장병 전문의는 이 로봇을 활용해 20마일 떨어져 있는 환자를 대상으로 스텐트 수술을 진행했다. 스크린을 통해 멀리 떨어져 있는 로봇을 원격 제어하는 방식으로 스텐트를 심는데 성공했다. 코패스 시스템은 고속 와이파이 환경을 지원한다. 갑작스러운 정전이나 와이파이 중단 사태에 대비해 환자 옆에는 의사가 대기하고 있었다. 원격 수술 중단시 대기 의사는 30초안에 대응 조치를 취할수 있어야한다. 원격 수술은 수술 의사가 부족한 지역의 환자들에게 최신의 의료 서비스를 제공한다는 점에서 의료산업의 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 여기에 가상현실(VR) 기술이 접목돼 미래 의료 기술의 혁신을 가져올 것으로 기대된다. ◇ ‘모나크 플랫폼(The Monarch Platform)’ 모나크는 오리스 헬쓰(Auris Health)가 개발한 수술용 로봇으로 유연한 로보틱스, 마이크로 수술도구, 데이터 사이언스 등 첨단 테크놀로지를 융합한 제품이다. 내시경, 수술 도구, 내비게이션, 로보틱스 기술을 하나의 플랫폼에 통합했다. 오리스측은 모나크가 다양한 질병의 진단과 치료를 위한 개입을 위한 최초의 로봇 내시경 플랫폼이라고 소개하고 있다. 오리스는 폐암 환자들을 대상으로 수술 하는 것을 가장 우선적인 목표로 삼고 있다. 미국 시장에 이어 올해는 미국 이외의 시장도 공략하겠다는 계획이다. 이미 지난 2016년부터 유럽에서 외과의사 집중 그룹을 운영하고 있다. ◇ ‘마코 리오(The Mako Rio)’ 마코 리오는 무릎 관절을 위한 수술용 로봇이다. 올해 1월 무릎 환자를 대상으로 수술을 진행한다. CT스캔을 기반으로 3D 모델링을 하며 실시간 피드백을 제공한다. 고관절 대체를 위한 수술용 로봇은 임플란트시 매우 정밀한 수술을 필요로 한다. 3D 모델링 요소는 수술 의사가 수술 전에 미리 각 단계별로 어떻게 수술을 진행할지에 관한 보다 개선된 방안을 제안한다. ◇ ‘베르시우스(Versius)’ CMR서지컬의 베르시우스는 다빈치 로봇의 경쟁 제품이다. 영국 건강의료보험인 ‘국가건강시스템(NHS)’ 등이 도입을 검토하고 있다. 다른 수술용 로봇과 마찬가지로 복강경 수술을 실행한다. 의사들이 복강경을 이용한 봉합 수술을 하려면 80시간의 훈련 시간이 필요한데 반해 베르시우스는 30분 정도면 익힐 수 있다고 한다.

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