다빈치를 포함한 다양한 수술 로봇의 특징, 종류, 작동 방식 및 임상적 활용과 한계점 doc_id PCY_201805080330544171_2

하지만, 다빈치 수술 중에 의사는 촉각을 느낄 수 없기 때문에 조직을 어느 정도의 강도로 집어야 하는지 알 수 없다. 그리고 조직 점조도(consistency)를 파악할 수 없기 때문에 암조직과 정상조직을 구분할 수 없고, 봉합선 파손이 빈번히 발생하는 상황에서 미세 봉합사를 가지고 체내 봉합과 매듭 묶기 작업을 수행하기 어렵다. 또한, 다빈치 로봇 자체가 고가의 기기이기 때문에 수술비용도 매우 높다. 뿐만 아니라, 로봇 팔에 장착해서 사용하는 수술기구는 사용횟수에 제한이 있어 시간이나 노화 정도와 상관없이 많은 비용을 들여 교체해야 한다. 현재 다빈치는 경쟁제품이 없는 거의 유일한 수술로봇이기 때문에 더욱 고비용이 들 수도 있다. 그리고 다빈치의 적용분야에서 대해서도 의견이 다양하다. 비용 대 효과를 생각하면, 복강경이나 일반외과 수술에 다빈치를 투입할 이유는 없다는 것이다. 따라서 어떤 수술에 다빈치를 투입할지는 신중한 결정을 요한다. 또한, 수술로봇의 효과를 극대화하기 위해서는 많은 경험과 시간이 필요하기 때문에 의사가 수술로봇에 얼마나 숙달되어 있는지도 중요한 점검사항이 될 수 있다. 이외에도 다빈치 시스템의 오작동이 문제될 수 있다. 다빈치 외에도 복강경 로봇으로는 제우스, FreeHand, Telelap ALF-X 등이 있다. 엄밀히 말해, 제우스는 로봇이라기보다는 인간과 상호작용하는 로봇 팔이 장착된 컴퓨터 지원 원격 조작기라 할 수 있다. 다시 말해, 제우스는 프로그램 된 동작대로 움직이지는 않고 기기를 조작하는 사람과 함께 호흡한다. 제우스를 이용해 의사가 수천 킬로미터 떨어진 위치에 있는 환자를 원격으로 수술했다. FreeHand 로봇(현 제조사 FreeHand 2010 Ltd., 2009년 FDA승인과 CE마크 획득)은 차세대 내시경 홀더로 로봇으로 팔이 기존 모델과 비교해 소형화 되었고, 설치가 용이할 뿐만 아니라 가격도 저렴하다. Telelap ALF-X(2011년 CE마크 획득)는 이탈리아의 제약업체인 Sofar SpA가 다빈치와 경쟁하기 위해 개발한 수술로봇으로 로봇에는 팔이 4개 장착되어 있다. 다빈치와 비교하여 Telelap ALF-X은 환자의 체외에서도 말단과 조직의 힘을 측정할 수 있는 특허기술을 이용해 매우 사실적인 촉각 감지(감도 35g) 기능을 구현할 수 있고, 조작기(manipulator)의 기판이 침대로부터 약 80센티미터까지 떨어져 있어도 작동이 가능하다. 또한, 다빈치처럼 직접 수술결과에 영향을 주는 수술로봇도 있지만, 외과의의 피로 경감과 생산성 향상을 목적으로 측면에서 수술을 지원하는 로봇도 개발 중이다. 2015년 7월, 벤처기업 리버필드가 개발한 수술지원로봇 “EMARO(Endoscope MAnipulator RObot)”가 의약품 의료기기 등 법상의 승인을 받아 판매가능하게 되었다. EMARO는 복강내시경수술을 행하는 외과의가 수술을 할 때, 시술자의 지시에 응하여 복강내시경의 움직임을 바꾸는 역할의 수술보조원(Scopist: 내시경을 보유하는 수술보조인)을 대신하는 의료로봇이다. 시술자의 머리에 장착한 헤드센서의 움직임에 맞춰 내시경의 움직임을 통제하고, 시술자가 머리를 움직이면서 내시경을 자유자재로 움직일 수 있다. 그리고 덴소(DENSO)가 개발한 수술지원로봇 “iArmS”는 의사가 팔을 움직이고 싶어 하는 위치에서 수술시에 의사의 팔을 고정해 주는 로봇이다. 시술자가 직접 조작할 수 있으며, 내장된 센서가 팔을 내려놓음, 팔을 고정함, 팔을 띄움이라는 동작을 감지하고 이에 따라 작동한다. 방사선 수술은 주요한 암치료 방법 중 하나로 전리 방사선을 이용한다. 치료를 원하는 종양에 방사선 빔을 조사(照射)하는데 해당 종양에는 고선량의 방사선이 조사(照射)되지만 주변에 조사되는 방사선의 양은 매우 적다. 대표적인 방사선 수술로봇으로는 사이버나이프(제조사 Accuray Inc., 1999년 FDA승인)가 있다. 이외에도 선형 가속기가 탑재된 무고정틀 시스템으로 TrueBeam STx(제조사 BrainLab Inc. & Varian Medical Systems, 2000년 첫 FDA 승인)가 있지만, 이 시스템은 마이크로 다엽 콜리메이터(micro-multileaf collimators, mMLC)를 장착하고 있다. 이 시스템과 비교하면, 사이버나이프는 방사선원(radiation source)에 있어 자유도(degree of freedom)가 훨씬 높아 환자를 치료하기 더 용이하다. 사이버나이프의 작동방식은 다음과 같다. 1) 종양 내부 혹은 주변에 금침을 삽입하여 종양의 위치를 추적한다. 2) 치료부위에 따라 치료 자세를 고정하기 위한 장치를 만든다. 3) 흉강, 복강 내 종양의 경우에는 호흡에 따른 종양의 움직임을 최소화하기 위해 안정된 호흡 연습을 한다. 4) 체위 고정 장치를 하고 연습된 안정된 호흡 상태에서 치료계획용 CT를 촬영한다. 5) 두경부, 뇌종양의 경우에는 치료계획용 MRI도 함께 촬영하여 영상혼합을 한다. 6) 사이버나이프 방사선수술을 실시할 표적종양과 인접정상장기를 치료팀이 함께 결정하고 전문 물리학자와 컴퓨터 치료계획을 세워 최적의 치료계획을 선택한다. 가장 복잡한 과정으로 약 24시간이 소요된다. 7) 선택된 치료계획대로 실시간 종양 위치를 추적하면서 사이버나이프 수술을 시행한다. 뇌, 두경부의 경우 약 30분-1시간이 소요되고 호흡조절이 필요한 부위의 치료는 호흡조절 방법에 따라 약 1-2시간이 소요된다. 기존의 뇌 방사선수술 장비와는 달리, 침습적 고정틀을 사용하지 않고, 실시간 종양의 영상촬영을 통해 초정밀 방사선 수술이 가능하고, 통원치료가 가능하며 뇌종양 이외에도 금침 삽입이 가능한 부위라면 어디든지 치료에 사용할 수 있다. 또한 수회로 나누어 분할 방사선 수술을 할 수 있어 기존 수술보다 방사선으로 인한 손상이나 부작용을 줄일 수 있다. 그리고 치료기간이 비교적 짧아 노령 환자 및 수술이 불가능한 초기 암 환자의 치료에 적합하다. 기존에 방사선 치료, 항암제, 수술을 받은 환자에서 국소적으로 종양이 재발하였거나 잔류종양이 남은 경우에도 적절한 치료방법이 될 수 있다. 뿐만 아니라 체내 심부나 중요 장기에 인접해 있어 수술이 어려운 경우에도 사이버나이프 치료법을 시도해 볼 수 있다. 하지만, 사이버나이프를 암환자 치료에 널리 이용하기 위해서는 우선 적절한 조사선량과 분할조사 횟수를 결정해야 한다. 종양을 제거하면서 주변 정상조직에 만성 휴유증을 최소화하기 위한 적합한 기준을 제시해야하기 때문이다. 그리고 호흡에 의한 종양의 움직임과 주변장기의 움직임에 의한 종양의 움직임을 제어해야 한다. 정맥도관 삽입술(vascular catheterization)은 직접 혈압측정, 생검, 심방 세동 절제술, 폐쇄혈관 성형술 등 다양한 심혈관 질환치료와 진단에 사용된다. 수술방식을 간단하게 설명하면 형광 투시를 이용해 이미지 유도가 이루어지는 동안 카테터를 혈관에 삽입하고 환자의 체외에 있는 부분을 조정해서 카테터 말단을 수술 부위로 이동시킨다. Sensei X(제조사 Hansen Medical, 2007년 FDA승인과 CE마크 획득)는 조종 기능이 있는 두 개의 시스(sheath)를 이용해 급격한 굴곡반경을 만들어 낸다. 시스는 원격으로 구동되는 도르레 시스템을 통해 조정할 수 있다. Niobe(제조사 Stereotaxis, 2008년 CE마크 획득, 2009년 FDA인증 획득)는 원격 자기 내비게이션 시스템으로서 자기장을 이용해 카테터의 말단을 유도한다. 형광 투시 테이블 덮개 부분에 설치된 두 개의 영구 자석이 카테터의 말단을 유도하는 자기장을 만들어 낸다.