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[Medi N Tech] 진화하는 메디컬 로봇…스마트 의료시대 ‘성큼’

의료계에 부는 4차 산업혁명 바람로봇 수술 시대 오나? 

[데일리포스트=김정은 기자] 『바디 캡슐(Fantastic Voyage,1966)』이라는 영화에서는 미생물 크기로 축소된 잠수함에 탑승한 의사팀이 인체에 주입돼 수술을 하는 SF의 세계가 펼쳐진다.

영화처럼 물질을 소형화하는 마이크로 광선은 아직 발명되지 않았지만 초소형 로봇이 인체를 유영하며 치료를 한다는 시도는 실제로 이루어지고 있다.

로봇 스타트업, 소형 로봇과 가상현실(VR) 기술 융합

2010년 설립된 로봇 스타트업 ‘바이캐리어스 서지컬(Vicarious surgical, 이하 VS)’은 최근 빌 게이츠 프런티어 펀드로부터 1000만 달러(한화 112억 800만 원)를 유치해 화제를 모았다.

VS는 미국 매사추세츠 주에 본사를 두고 있으며 MIT, 하버드, 스탠포드 등을 졸업한 엔지니어들이 함께 만든 회사다. 로봇 기술과 가상현실(VR)을 조합해 인간의 신체 내부에서 치료하는 방법을 개발하고 있다.

이 회사가 개발한 소형 수술 로봇은 2개의 팔을 가진 휴머노이드형 로봇이다. 팔과 몸체 부분에 카메라를 탑재, 카메라가 환부를 비추면 의사가 VR 조작으로 이를 움직여 수술한다. 의사는 VR용 헤드셋을 끼고 2개의 로봇 팔을 본인 팔처럼 움직일 수 있다.

VS의 CEO이자 설립자인 아담 삭스(Adam Sachs)는 “영화처럼 축소된 ‘로봇 의사’가 사람의 체내에 들어갈 수 있는 기술을 목표로 하고 있다”고 말한다. 환자의 몸에 작은 구멍을 뚫어 마이크로 로봇을 삽입할 수 있는 튜브를 연결하는 방식이다. 이는 환자에게도 부담이 적은 수술 방법이 될 것으로 기대하고 있다.

하지만 이러한 기술을 실현하기 위해서는 극복해야할 기술적인 과제가 있다. 의사가 행하는 모든 섬세한 작업(환부 절제, 혈관 봉합)을 완벽하게 구현하도록 로봇의 정확도를 높이는 것이다.

VS의 의료 로봇을 상용화한다면 소외 지역 등 해외에서도 VR 원격 조작으로 언제든지 의사의 수술을 받을 수 있다. 삭스 CEO는 이를 ‘의료 로봇을 통한 치료 민주화’라고 언급했다.

로봇 기술의 진보와 경쟁 격화 속에 로봇 수술의 성공사례가 이어지며 혁신적인 의료 로봇 개발이 이뤄지고 있다. 시장조사기관 얼라이드 마켓 리서치 보고서에 따르면 의료용 로봇 시장 규모는 현재 900억 달러 규모로 성장했다. 올해 존슨앤존슨(J&J)가 수술용 로봇 업체 오리스 헬스(Aurith Health)를 34억 달러에 인수하는 등 대기업 진출도 눈에 띈다.

VS측은 “지난 몇 년 동안 미국에서 진행된 수술은 3억 건이 넘는다. 그 가운데 로봇의 도움을 받은 수술은 90만 건 정도에 불과하다. 수술용 진단 인공지능(AI), 로봇 등은 막대한 도입 비용이 필요해 보급에 시간이 걸리기 때문”이라고 지적한 후 “우리는 소형 로봇을 대량으로 저렴하게 제공함으로써 전세계 의료 환경을 바꾸고 싶다”는 포부를 밝혔다.

VS는 게이츠 재단의 자금을 로봇기술 활용을 위한 미국 FDA(식품의약국) 신청 과정에 사용할 예정이다. 현재는 시제품 테스트를 진행 중이며 상용화 시기는 공개하지 않았다.

체내 이동 나노 로봇 연구도 활발

한편 약물을 전달하는 초소형 로봇 기술도 빠르게 발전하고 있다. 캐나다 몬트리올 대학은 암 세포 등 특정 표적을 정확하게 찾아 약물을 주입할 수 있는 나노로봇을 연구하고 있다.

연구진은 머리카락 굵기 정도의 나노 로봇을 삼켜 질병을 치료하는 방법을 연구하고 있으며 실험용 쥐 실험에서 일반 복용방식 보다 효과적임을 입증했다.

이 로봇은 몸을 자율적으로 이동하는 마이크로모터다. 복수 레이어로 구성된 구체 형태로 각 층은 서로 다른 역할을 한다. 약물로 치료를 하는 층, 위장벽에 흡착을 돕는 층, 마이크로모터가 구체 형상을 유지할 수 있도록 하는 층도 있다.

이러한 초소형 로봇은 혈액으로 이동해 암 세포를 정확히 공격하는 등 기존에 불가능했던 환부에 침투할 수 있고 약물을 투여해 병을 치료함으로써 기존 의료기술의 한계를 극복할 것으로 기대를 모으고 있다.

한편 취리히 연방 공과대학교(ETH Zürich)와 로잔 연방 공과대학교(EPFL) 공동연구팀은 주위 환경에 따라 형태를 변형시키는 마이크로 로봇을 개발하고 있다.

취리히 연방공대 연구팀의 브래들리 넬슨(Bradley Nelson)은 “환경 조건에 따라 모양을 바꾸는 미생물의 진화가 로봇 디자인에 영감을 주었다”고 언급했다.

이 로봇은 생체 적합성으로 거부반응이 없고 고도의 유연성을 구현해 최적화된 움직임으로 접근이 어려운 체내 부위에도 쉽게 도달할 수 있다. 이 연구는 지난 1월 18일 과학저널 사이언스 어드밴스지에 게재됐다.

연구팀은 “앞으로 초소형 로봇을 통해 약물을 직접 병소 조직에 침투시키는 시대가 올 것”이라고 내다봤다.

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