최첨단, 무릎 인공관절 수술 로봇

채준 기자  |  2020.04.02 11:28
/사진제공=안산에이스병원 /사진제공=안산에이스병원


2000년대 초반 큰 인기를 누렸던 웹소설 ‘바이너리코드’에서는 로봇이 사람의뇌와 척수 신경 전체를 미리 맞들어놓은 클론에 이식하는 장면이 나온다. 비슷한시기 헐리웃 영화 ‘스타쉽 트루퍼즈’에서도 로봇이 사람의 몸을 재생시키는 장면이 나온다.

영화의 수준에는 미치지 못하지만 로봇 수술이 인류의 미래를 위해서 성큼 다가섰다. 최근 국내에서도 로봇으로 전립선이나 대장 신장 암 혹은 무릎 관절염 수술을 받았다는 사람은 어렵지 않게 만나 볼 수 있다. 로봇 수술은 정밀한 수술이 가능하고 수술의 결과가 사람의 손으로 하는 것보다 좋아서 향후는 로봇 수술이 더욱더 인기가 많을 것으로 생각된다.

의료용 로봇 시스템은 자동, 반자동 또는 수동으로 분류된다. 우리나라에서는 처음 신촌 세브란스 병원 비뇨기과 전립선 수술을 위해 2005년 “다빈치”라고 하는 수술 로봇은 수동으로 조절하는 로봇이다. 이 로봇은 본체에 로봇 팔이 4개가 달려있어서 외부에서 3차원으로 배속이나 병변 부위를 확대된 화면을 보고 로봇 팔을 마치 조이스틱처럼 정밀하게 움직여서 혈관들을 다치지 않고 수술을 한다.

만약 의사의 손이 떨려도 로봇은 이것을 제어하여 떨지 않고 수술을 시행할 수 있다. 능동 시스템은 수술자다 옆에서 지켜보고 자동으로 수술을 하는 것이다. 무릎 관절염 말기 수술에 인공관절을 시행할 때 사용하는 ‘로보닥’이라고 하는 정형외과 수술 전 날에 CT를 찍어서 이미 계획을 세워 두고 로봇이 자동적으로 관절연골의 두께와 범위를 알아서 다듬은 후에 마지막으로 인공관절을 수술자가 무릎에 삽입한다.

처음에 미국에서 사용하다가 미국 회사가 경제적으로 어려움을 겪으면서 한국 회사가 인수하여 유지하고 있고 우리나라에서는 인공관절 로봇 중에 병원에 제일 많이 구비 되어있다. 단점은 로봇이 정확하게 상한 연골을 다듬어 주지만 인공관절 수술 중에 중요한 인대의 밸런스를 맞추는 것은 아직 한계가 있어 과거의 수술자가 하던 방법으로 인대를 눈이나 손에 감에 의존하여 맞추어야 하는 단점이 있다.

반자동 수술 로봇은 수술자의 손을 이용하여 로봇 팔을 제어하면서 수술을 시행하는데 스트라이커 회사의 ‘마코 Mako’ 와 스미스 네퓨 회사의 ‘나비오 Navio’ 가 있다. 마코 로봇 인공관절은 초기 로봇수술보다 더 진화하여 수술 전 CT를 이용하여 미리 계획을 세워야 한다. 수술시에는 CT와 연골의 두께를 감안하여 컴퓨터에 등록을 시켜서 일치시키고 계획된 대로 무릎 연골을 다듬고 수술을 시행하고 실제로 수술실에서 실시간 무릎 인대의 밸런스까지 잘 맞출 수 있다. 즉 전 날 CT로 촬영한 무릎뼈가 로봇 장치에 등록되어 수술 전 얻은 정보를 환자의 해부학과 합성해야 한다.

반면 스미스 네퓨 회사의 ‘나비오 로봇 수술’은 우리나라에 가장 최근에 개발되어 도입된 인공관절 수술 로봇이다. 정형외과 영역에서 과거 네비게이션 컴퓨터 수술을 많이 사용해 왔는데 이 네비게이션을 기초로 로봇을 만들었기 때문에 이름
도 나비오라고 붙여졌다. Mako 로봇 팔과 같이 반자동 시스템이며 외과 의사가 힘으로 제어되는 로봇 끝에 5mm 정도의 정밀한 드릴이 달려 있어 수술을 시행한다. 사전에 CT를 이용한 작업이 필요 없어서 환자들에게 방사선 피폭량이 제로이며 사전 계획된 부분의 깊이나 범위를 넘으면 드릴기구가 자동적으로 멈추게 된다.

정재훈 안산 에이스병원 원장은 “로봇 수술은 무릎의 전체적인 관절범위에서 인대의 밸런스를 잘 맞출 수 있고 실시간 확인이 가능하다. 정형외과 영역에서 사용하는 인공관절 로봇은 최첨단으로 발전을 하고 있고 각각의 장점이 있다. 미래에는 인공지능까지 장착한 로봇이 수술자의 손을 대치 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

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