[과학칼럼] 의료기기와 로봇의 만남

문찬두 특허청 전기전자심사본부장


불과 90년대 초반까지도 약물치료나 물리치료로 질병을 다스릴 수 없는 경우, 불가피하게 수술을 선택하여 문제가 되는 신체 내부의 일부를 절제하고 제거했다. 이 때 선택하는 수술은 제거해야 할 대상보다 훨씬 큰 수술부위를 선정하여 피부를 절제하게 된다. 이런 일반적인 수술방법의 선택으로 발생되는 문제점으로 수술 후 커다란 흉터 발생과 1, 2차 이상의 세균 감염, 그리고 회복기간 장기화 등이 발생됐다.

최근 들어 이러한 문제점은 재래식 의료기기와 첨단 로봇 기술이 접목되면서 극복되기 시작했다. 첨단 로봇 기술과 의료기기의 만남으로 파생된 의료용 로봇 분야는 크게 네 분야로 구분된다. 각 분야는 수술을 보조하거나 수술부위에 관련된 영상을 표시할 수 있는 수술 보조 로봇(Surgery Assistant Robot), 수술과정에서 일련의 과정 혹은 전체 과정을 수행할 수 있는 수술 로봇(Surgical Robot), 자기공명 영상(MRI) 혹은 단층 촬영(CT) 등을 이용한 가상의 환자와 촉각 디바이스(Haptic Device)를 이용하여 수술에 관련된 훈련을 할 수 있도록 도와주는 수술 시뮬레이터(Surgery Simulator), 신체적 거동이 불편한 장애우나 노인의 독립적인 활동을 가능하게 해주는 재활 로봇(Rehabilitation Robot) 등으로 구분할 수 있다.

의료용 로봇 분야의 꽃은 수술 로봇이라 할 수 있다. 수술 로봇은 최근 들어 고속 성장 발전한 IT 산업의 지원 속에서 눈부신 성장을 했다. 그럼 눈부시게 성장한 수술 로봇의 근간이 되는 대표적인 기술 분야를 살펴보자.

우선, 로봇 전체를 제어하기 위한 제어 또는 원격제어 시스템분야다. 이 기술분야는 쉽게 말해서 의사와 조정기 그리고 수술을 직접 수행하는 로봇암간에 정보를 처리하고 이를 송수신할 수 있는 기능을 제공하는 것이다.

두 번째는 조명시스템 및 광학시스템 분야이다. 이 기술은 수술부위의 영상을 의사에게 2차원 또는 3차원으로 제공하여 실제 눈으로 직접 보는 것과 같은 사실적인 영상을 제공하는 기술이다.

세 번째는 로봇암을 사람의 팔과 같이 자유자재로 움직이게 할 수 있는 다자유도 제어기술이다. 네 번째로 스케일링 관련 기술이다. 이는 뇌수술과 같은 미세한 부위를 절제하거나 제거하는 수술은 로봇의 도움 없이 정확하고 정밀하게 수술할 수 없다.

예를 들면, 레이저 등의 수술기구가 부착된 로봇암을 제어하는 조정기를 10cm 움직였다면 로봇암은 수술부위에서 1mm 범위 내로 스케일링되어 정확하고 정밀한 수술을 할 수 있게 도와주는 기술이다.

마지막으로 촉감을 전달할 수 있는 햅틱스 기술이 있다. 이 기술은 기존 시각과 청각에 의존하던 것에 촉감으로 전달함으로서 실제 물건을 만지고 느낄 수 있게 할 수 있는 것으로 의사가 로봇암의 겸자로 장기를 집었을 때, 장기를 강하게 압박하여 잡았는지의 여부를 전달함으로서 장기의 2차 손상의 재발을 막을 수 있는 기술이다. 이들 기술분야는 아직까지 완벽하게 구현되지는 않았지만, 지속적인 투자 및 연구와 현재의 기술발전 속도를 감안하면 가까운 미래에 보다 완벽한 수술로봇이 등장할 수 있을 것이다.

여러 기술분야와 IT 기술의 발전으로 수술로봇의 시대가 열렸으며, 대표적인 수술로봇은 복강경 수술로봇과 사이버 나이프가 있다. 이 의료로봇은 국내에 1기 내지 2기 정도가 있으며, 수입가격도 몇십 억대이며, 수술비도 매우 고가이다.

이런 국내 현실이 안타깝고 답답하지만 멀지 않은 미래에 IT, NT, BT가 융합된 전자의료기술의 눈부신 발전으로 다양한 목적의 수술로봇이 등장하고, 이를 통해 우리의 삶은 더욱 풍요롭고 행복하게 될 것이다.