국산 미세수술 로봇‘닥터 허준(Dr. Hujoon)’ 척추 디스크 시술 전임상 성공

향후 안과, 신경외과 등 미세 수술영역 활용 기대

한국과학기술연구원(KIST) 의료로봇연구단이 개발한 미세수술 로봇 시스템이 허리디스크 통증을 치료하는 ‘경막외 신경성형술’ 전임상 시험에 활용된다.

KIST는 24일 신촌 연세대학교 세브란스 병원에서 미세수술 로봇 ‘닥터 허준’(Dr. Hujoon)으로 사체(카데바)를 이용한 전임상 시험에 성공했다고 밝혔다.

경막외 신경성형술(EN, Epiduroscopic neuroplasty)은 디스크, 협착증 등의 염증반응에 의해 손상된 신경에 약물을 주입하여 염증반응을 완화하고, 증상을 호전시키는 시술이다.

KIST ‘닥터 허준’ 로봇은 연세 세브란스병원 신동아 교수팀과 협력해 2017년, 수 차례 전임상 동물 실험을 통해 실제 수술에서의 활용성과 기능성을 확인, 이번 전임상 실험을 수행했다.

경막외 신경성형술 시술방법은 먼저 시술 전 MRI를 통해 병변 위치를 파악한다. 척추 꼬리뼈 부분을 국소 마취 후 구멍을 통해 경막외 공간으로 특수한 카테터를 삽입, 중추신경과 신경가지에 생긴 염증 유발물질 및 유착들을 제거하여 신경이 압박받는 부위를 치료하고, 재발을 막기 위해 특수 처방된 약제를 주입하거나 레이저를 통해 탈출된 디스크 조직을 제거한다.

카테터(catheter)는 인체 기관 내에 있는 액 배출 혹은 약제의 주입 등에 사용되는 고무 또는 금속제의 가는 관이다.

일반적으로 정확한 시술을 위해 X선 촬영 장비인 ‘C-arm‘을 사용하여 카테터의 위치를 파악, 카테터 끝단에 장착된 내시경을 통해 경막외 환부의 상태를 확인한다. 이 과정에서 시술자 및 환자가 방사선에 의한 피폭에 노출되어 피부암, 특발성 백혈병 등 심각한 부작용이 발생할 수 있다. 또한 시술 중 경막외 공간이 좁은 경우, 삽입 가능한 카테터의 크기가 제한되어 내시경 영상의 화질 저하의 한계가 있었다.

KIST 연구진이 개발한 차세대 미세수술 로봇 시스템 ‘닥터 허준’(Dr. Hujoon)은 원격을 통해 카테터 말단의 위치를 파악, 제어할 수 있다. 방사선 피폭업이도 보다 정밀한 시술로 치료 효과를 더욱 높일 수 있다. 개발된 카테터는 체내 수중 환경에서 심도와 시야각을 개선한 고화질의 초소형 카메라가 적용, 레이저 시술 및 조명 채널이 포함된 직경 3mm의 카테터를 개발했다. 이 카테터는 현재 상용화를 위한 전기전자 안정성 시험과 인허가 절차를 밟고 있다.

‘닥터 허준’ 로봇 시스템은 로봇 팔에 장착된 로봇 카테터를 6자 유도 햅틱 마스터 장치를 사용한 원격 구동으로 경막외 공간 내에 삽입 및 조향하는 시스템이며, 시술 중 2차원 C-arm 영상을 카테터의 3차원 위치로 계산하여 집도의에게 제공하는 가상현실(VR) 내비게이션 시스템도 구현되어 있다. 또한 시술 과정 훈련을 위한 트레이닝 시뮬레이터를 개발, 실제 임상의의 훈련에도 기여할 것으로 기대된다.

KIST 강성철 박사는 “이번에 개발한 닥터 허준 수술 로봇시스템은 기업, 의료진과의 협업을 통해 개선된 성능의 전동·수동 카테터와 가이드 로봇, 원격조종 및 내비게이션 장치로 구성된다. 특히 개발된 3mm급 카테터는 고화질의 영상으로 의사가 환부를 정확히 볼 수 있어, 정교하고 안전한 시술이 가능하고, 레이저 채널을 이용하여 디스크 조직의 제거도 가능하다”며 “닥터 허준의 개발로 뇌수술, 척추수술, 안과시술 등 미세수술 영역에 광범위하게 사용 가능할 것으로 기대한다.”

본 연구는 산업통상자원부 산하 산업기술진흥원에서 5년간(2013~2018） 국제공동연구과제로 진행되었으며, 수술로봇 연구는 KIST 강성철, 김천우, 서승범, 이득희 박사팀이 수행하였고, 미국 Texas A&M 대학 류석창 교수, 연세대학교 세브란스병원 신동아 신경외과 교수, 한국기술교육대학교 김윤상 교수, ㈜인지, ㈜엔티로봇, ㈜메디쎄이가 공동으로 참여했다.