기계연·충남대병원 연구진 기도에 걸린 이물질 꺼내는 로봇 시스템 개발

김기영 기계연 의료로봇연구실 책임연구원이 기관지 내시경 로봇시스템을 점검하고 있다. 기계연

국내 연구진이 기도에 걸린 이물질이나 음식을 안전하고 즉각적으로 꺼내는 로봇을 개발했다. 부작용을 줄이고 의료인력 투입을 최소화할 수 있는 기술로 앞으로 추가 개발을 통한 활용이 가능할 것으로 보인다.

한국기계연구원(이하 기계연)은 의료로봇연구실 김기영 책임연구원과 충남대병원 이비인후과 장재원 교수 공동연구팀이 기관지 내시경 로봇 시스템을 개발하고 미니돼지를 이용한 임상 실험을 통해 기관지 내 삽입된 이물질 제거에 성공했다고 2일 밝혔다.

연구팀은 의료 분야에 사용되는 얇고 유연한 연성 기관지 내시경에 카메라 방향을 조정할 수 있는 로봇기술을 결합했다. 연구진은 상하좌우 조정이 가능한 내시경 겸자 기구와 안구 위치 추적, 풋페달 기능을 통합한 기술을 개발해 접목시켰다. 내시경 겸자는 내시경 카메라 장비에 삽입되는 얇고 가느다란 기구로, 끝이 그리퍼 모양으로 돼 있어 내장기관의 내시경 검사와 조직 채취 등에 사용된다.

로봇 시스템은 기관지 내시경 카메라를 내시경 로봇과 결합해 의료진이 직접 위치를 조정할 수 있도록 다관절 거치대에 고정하는 방식이다. 내시경 겸자 그리퍼에 굴곡이 가능한 관절을 부착하고 관절의 방향을 조정할 수 있는 와이어를 설치했다. 이를 통해 그리퍼의 방향과 각도를 조절해 원하는 위치에 이물질을 쉽게 제거할 수 있다.

연구팀은 의료진의 안구 움직임을 추적할 수 있는 안구 위치 추적 기술과 의료진이 직접 발로 조작할 수 있는 풋페달 장치 기술을 통합해 내시경 카메라가 이물질까지 도달할 수 있게 했다. 양손을 이용해 이물질을 제거하던 기존 방식에선 보조자의 역할이 필수였는데, 로봇 시스템을 통해 의료진 혼자서 의료행위를 할 수 있게 된 것이다.

(왼쪽 위부터 시계 방향으로) 미니 돼지를 이용한 임상 시험 모습, 기관지 내 이물질을 꺼낸 내시경 겸자 기구, 내시경 화면상에서 이물질을 꺼내는 모습, 조향형 내시경 겸자가 이물질에 접근하는 모습을 촬영한 X-ray 사진(기관지 모형 사용). 기계연 제공

연구팀은 앞으로 해당 기술을 적용하는 추가 연구에 나선다.

김기영 기계연 책임연구원은 "기존 로봇 기술을 내시경 겸자 기구에 적용해 부작용을 줄이는 등 수술적 치료의 한계를 극복할 수 있게 됐다"며 "앞으로 이물질 제거 수술뿐만 아니라 일반 외래에도 적용할 수 있는 더 작은 크기의 내시경 겸자 개발을 추진할 것"이라고 밝혔다.

장재원 충남대 교수는 "이번 임상 시험을 통해 기계연이 개발한 로봇시스템이 기존 수술 방법보다 부작용이 적고 이물질 제거 시 로봇 시스템이 보다 효과적임을 검증했다"며 "향후 상기도 수술에도 적용할 수 있는 시스템을 개발할 것"이라고 말했다. 임효인 기자