수술 로봇의 최신 동향 및 기술 발전: 도입을 촉진하는 요인과 남아 있는 과제는 무엇일까요?

[의료 내용 면책 조항]
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서론: 수술 경험의 혁신

병원에서 수술받아본 적 있으세요?
의사로부터 수술이 필요하다는 말을 들으면 불안감을 느끼는 것은 당연합니다. 수술이 성공적일지, 통증은 얼마나 심할지, 또는 얼마나 오랫동안 일을 쉬어야 할지 걱정될 수 있습니다. 이러한 상황 속에서 수술 기술은 꾸준히 발전하여 기존 방식과는 상당히 다른 수술 경험을 제공하고 있습니다.

수술용 로봇이란 무엇인가요?

로봇 수술(로봇 보조 수술이라고도 함)은 의사가 기존 수술 기법으로는 불가능했던 높은 정밀도, 유연성 및 제어력을 바탕으로 다양한 복잡한 수술을 수행할 수 있도록 해줍니다. 로봇 수술은 일반적으로 최소 침습 수술(작은 절개를 통해 시행하는 수술)과 관련이 있지만, 기존의 개복 수술에도 사용될 수 있습니다. 가장 널리 사용되는 임상용 로봇 수술 시스템은 카메라 암과 수술 기구가 부착된 기계 팔로 구성됩니다. 수술 중 의사는 몸에 작은 절개를 하고 소형화된 수술 기구와 고화질 3D 카메라를 삽입합니다. 의사는 수술대 근처의 컴퓨터 콘솔에 앉아 로봇 팔을 조종합니다. 그런 다음 근처 콘솔에서 수술 기구를 조작하여 수술을 진행합니다. 컴퓨터는 의사의 움직임을 수술 기구의 움직임으로 변환합니다. 의사는 수술 중 보조하는 다른 팀원들을 지휘합니다. 의사는 로봇을 지속적으로 제어하며, 수술 시스템은 의사의 명령에 따라 움직입니다.

수술 콘솔은 집도의에게 수술 부위의 고화질 확대 3D 영상을 제공합니다. 로봇 수술 시스템을 사용하는 외과의들은 많은 수술에서 기존 방식에 비해 수술 중 정밀도, 유연성 및 제어력이 향상되고 수술 부위를 더 잘 볼 수 있다는 것을 알게 됩니다.

로봇 수술을 이용하면 외과의는 다른 방법으로는 어렵거나 불가능한 섬세하고 복잡한 시술을 수행할 수 있습니다. 또한 로봇 수술은 최소 침습 수술을 가능하게 하는 경우가 많습니다.

최소 침습 수술의 장점은 다음과 같습니다.

• 수술 부위 감염과 같은 합병증 발생률 감소
• 통증 및 출혈 감소
• 입원 기간 단축 및 빠른 회복.
• 더 작고 눈에 덜 띄는 흉터

기술 및 시장 변화: 특허 만료의 영향

수술용 로봇은 1990년대 후반 미국에서 개발 및 상용화되었으며 다양한 수술 절차에 사용되어 왔습니다. 오랫동안 한 회사가 시장을 장악했지만, 최근 몇 년 동안 시장 선두 기업들의 특허가 만료됨에 따라 점점 더 많은 기업들이 시장에 진입하고 있습니다. 시장 선두 기업은 기본적인 움직임과 로봇 팔 관절 설계에 관한 수백 건의 특허를 보유하고 있는 것으로 알려져 있으며, 내시경 위치 자동 조정 기능에 대한 특허는 몇 년 전에 만료되었습니다.

이러한 특허 중 의사가 제어대에서 로봇 팔을 조종하고 내시경의 위치를 자동으로 조정할 수 있도록 하는 기본 개념과 관련된 특허는 몇 년 전에 만료되었습니다. 이는 특허 장벽 때문에 실용적인 로봇을 개발하지 못했던 경쟁업체들에게 기회를 제공합니다. 현재 전 세계적으로 약 30개 기업이 이들의 뒤를 따르고 있습니다. 팔 관절 메커니즘 및 기타 관련 특허는 2019년까지 순차적으로 만료될 예정이며, 스타트업을 비롯한 여러 기업이 시장에 진입하고 있습니다. 이로 인해 설치 비용이 수백만 달러에 달했던 수술 보조 로봇의 가격이 급격히 하락할 가능성이 높아졌습니다.

체중 감량 및 기능적 전문화를 통한 시장 다변화

신규 업체들은 무게를 줄이고 기능을 단순화하여 가격을 수십만 달러 수준으로 유지함으로써 의료 현장의 부담을 덜어줄 것으로 예상됩니다. 이는 기존 제조업체들의 비용보다 훨씬 저렴한 가격입니다. 다양한 기업들이 경쟁에 나서고 있는데, 전기 모터를 이용해 로봇 팔을 움직이는 방식과 공기압을 이용해 움직이는 방식 등이 그 예입니다. 일부 업체는 공기압을 분석하고 조직을 잡는 미세한 촉각을 수술하는 의사의 손에 전달하는 기능을 개발하고 있습니다. 이는 내시경 영상뿐 아니라 촉각까지 전달하여 정확한 수술을 지원하려는 시도입니다. 공기압을 이용하면 무게를 줄이고 부품 수도 감소시킬 수 있습니다.

특수 보조 로봇 및 인공지능을 활용한 지원 강화

수술 로봇 시장은 매년 성장하고 있는데, 이는 점점 더 많은 병원에서 정확한 수술을 지원하고 환자의 부담을 줄이며 입원 기간을 단축할 수 있는 로봇을 도입하고 있기 때문입니다. 현재 개발 중인 다른 유형의 로봇으로는 수술 보조에 특화된 로봇이 있습니다. 의사가 직접 수술을 집도하는 동안 로봇은 내시경 카메라 조작과 주변 조직 거상 등을 보조합니다. 과거에는 의사 세 명이 필요했던 수술도 로봇을 사용하면 한두 명만으로도 가능해집니다. 공압식 로봇 팔을 사용하는 업체와 환자 보조에 특화된 로봇을 개발하는 업체들은 설치 비용을 낮춰 시장 점유율을 높이는 데 주력하고 있습니다.

로봇과 내시경을 조작하는 의사를 지원하기 위해 인공지능(AI)을 활용하는 시스템도 개발되고 있다. 이 시스템은 내시경 카메라에서 촬영한 이미지를 분석하고 모니터 화면에 장기의 경계를 표시함으로써 의사의 판단을 보조하는 역할을 한다고 한다.
주요 제조업체들은 외과의사를 위한 모바일 애플리케이션 개발에도 나서고 있습니다. 이 앱은 각 수술 절차에 대한 콘솔 시간(수술 로봇 시스템의 작동 시간), 사용된 집게, 수술 시간 등을 표시하고, 이를 유사한 수술의 전국 평균과 비교하여 집도의가 자신의 수술 경향과 학습 곡선을 확인하고, 이 정보를 활용하여 수술 기법과 치료 결과를 개선할 수 있도록 돕습니다.

모바일 앱 및 클라우드 연동을 통한 외과의 지원

외과의사가 스마트폰과 같은 모바일 기기에 앱을 설치하고 클라우드를 통해 시스템에 로그인하여 수술을 진행하면, 수술 기록 데이터가 수집되어 현장에서 즉시 확인할 수 있습니다.

이 앱은 온라인 수술 훈련 시스템의 관문 역할도 하며, 외과의는 전용 시뮬레이터를 사용하여 자신이 수행한 연습과 점수를 확인할 수 있습니다.

시장 동인 및 신규 진입 기업이 직면한 과제

오랜 기간 선두를 달려온 의료진들은 최소 침습 수술 추세 속에서 꾸준히 사례 연구를 축적해 왔으며, 보험 적용 범위를 확대해 왔다는 이점을 가지고 있습니다.

후발 주자들은 로봇 보조 수술의 안전성을 입증하고, 규제 기관의 승인을 얻고, 보험 적용 대상 의료 진료과 범위를 확대해야 합니다.

덱세리알은 어떤 역할을 할 수 있을까요?

이 기사에서 언급된 바와 같이, 수술 로봇은 설치 비용을 줄이기 위해 점점 더 작고 단순해지는 기술적 추세를 보이고 있습니다.

예를 들어, 덱세리얼(Dexerials)의 이방성 전도성 필름인 ACF는 수술 로봇 팔이나 내시경과 같은 부품의 다양한 연결 지점에서 기계식 커넥터와 납땜을 대체하여 연결 지점의 소형화에 기여할 수 있습니다. ACF 사용하면 연결 높이를 거의 0으로 줄일 수 있는 반면, 기계식 커넥터는 일정 높이의 연결부를 필요로 합니다. 또한 납땜 연결을 ACF로 대체하면 200μm 이하의 더욱 미세한 피치 연결을 구현하는 것도 가능합니다.

또한, 납땜 연결을 ACF로 대체함으로써 무연 연결을 손쉽게 구현할 수 있습니다. 뿐만 아니라, 향후 수술 로봇을 활용한 원격 수술 및 고속 통신을 실현하기 위해서는 FPC에 고속 전송 기능이 요구될 것이며, 이를 위해서는 덱세리얼에서 개발한 저유전율 본딩 시트가 필요할 수 있습니다. 저유전율 본딩 시트에 대한 자세한 내용은 이 기사를 참조하십시오.​