의료 분야에서 로봇은 그야말로 훨훨 날아다니고 있다. 수술용 로봇은 수술 시 발생하는 상처를 최소화하는 것은 물론 실수할 확률이 낮은 정교한 기술을 가지고 있다. 그 수요가 계속해서 늘고 있는 이유다. 여기에 환자를 치료하는데 도움을 주는 로봇도 다수 개발되어 수술·회복·재활 등에 기여한다.
자료 | KOTRA(www.kotra.or.kr)

의료분야의 로봇 사용 현황을 파악하고, 향후 많은 수요가 예상되는 센서·제어·자동화 분야의 기술에 대해 논한다.

수술용 로봇의 비상(飛上)
수술용 로봇은 기존 개복수술의 기술력을 높이고, 절개하는 크기 및 수를 줄여 체내로의 삽입을 최소화하는 수술(Minimally Invasive Surgery)을 실현한다. 또한 수술 후의 회복 역시 기존 방식에 비해 빠르다. 이러한 장점으로 의학 분야에서의 수술용 로봇의 수요가 지속적으로 증가하고 있다.

수술용 로봇 시장 엿보기

RnR Market Research에 따르면, 전 세계 수술용 로봇 시장은 2014년 32억 달러에서 2020년경 200억 달러 규모로 성장한다. 성장하는 시장에 대응하기 위해서는 수술에 임하는 전문가들(Surgeons in Residency)이 로봇이 보조하는 수술을 20~30여 차례 이상 수행한 경험이 필요하다.

현재 미국에서는 여러 대학에서 수술용 로봇을 구매하고 있다. 또한 2015년 현재 미국에서는 약 80%의 외과 의사들이 수술용 로봇 교육을 수료했다.

한편, 로봇의 작업을 관찰하고 명령을 적절히 지시하기 위해서는 체내의 상태를 볼 수 있는 3D 영상기술이 필요하다. 3D 영상기술이 수술로봇 시스템의 중요한 부분이라고 할 수 있는 이유다.

대표적 수술용 로봇 업체 
·Intuitive Surgical: 1995년에 창립한 원격 조종(Tele-operated) 수술용 로봇 전문 제조업체다. 이 업체는 지난 2014년 da Vinci Xi를 출시했다. da Vinch Xi는 현재 전 세계의 일반 외과수술 분야에서 약 3700여 대가 사용되고 있다. 이 중 미국과 유럽에 대부분의 수요가 분포해 있다. 
da Vinci Xi 는 2014년 4월 텍사스 오스틴에서의 첫 수술을 시작으로 2015년 5월 기준 50만 명 이상의 환자들을 수술했다. 지난 2000년 처음 FDA 승인을 획득한 이후 2010년까지 모두 1500개의 병원에서 da Vinci 시스템을 설치하고 있다.

da Vinci Xi를 활용한 결장 제거 수술은 4시간 정도가 소요되며, 수술 다음 날 활동할 수 있다. 환자는 다소의 통증을 호소했으나, 이는 마취가 풀리며 따르는 일반적인 통증이다.

da Vinci Xi의 목표는 최소의 절개를 통해 큰 흉터를 남기지 않고 감염 및 수술 후유증의 위험요소를 줄여주는 것이다.

da Vinci Xi는 또한 유동적 시야 확보가 가능하며, 장기에 피해를 입히지 않고도 수술을 수행할 수 있다.

·Ethicon with Google: Ethicon은 존슨앤존슨의 자회사로, 다양한 수술용 장비와 도구를 개발·공급한다.
Ethicon과 구글은 2015년 3월 협력을 시작했다. 양사의 협력을 통해 Ethicon은 수술용 로봇 보조(Robot-assisted) 플랫폼을 개발할 것이라고 발표했다. Ethicon은 이를 통해 의료기기 분야의 최고 기술과 앞선 로봇기술 그리고 영상 및 정보 분석 등을 통합할 것이라는 포부를 밝혔다.
최근 AI, 즉 인공지능을 의학에 도입하려는 시도가 늘어나고 있다. 로봇 역시 예외는 아니다. 또한, 현재 로봇의 기능을 높이기 위해 고성능 센서와 영상처리 분야에 대한 연구가 계속 확대되고 있다. 전문가들은 이를 통해 핏줄과 신경 그리고 종양 등을 부각시켜 수술을 도울 수 있을 것이라고 전망했다.
Ethicon의 인수를 통해 알 수 있듯, 구글 역시 의료 분야에 본격적으로 뛰어들었다. 수술용 로봇의 기능 향상을 위해 또 다른 분야에 도전하는 것.

·Think Surgical: Think Surgical은 영상을 기반으로 한 정형외과 수술용 로봇을 선보였다. 이 로봇은 엉덩이와 무릎 대체 수술 시 공간 확보와 표면 처리를 위해 쓰인다.
Think Surgical은 로봇을 개발·제작·유통하는 업체다. Curexo Technology에서 사명을 변경했다. 1994년에 처음 Robodoc이라는 이름의 로봇을 상용화한 이 업체는 2007년에 한국의 Curexo와 협력하여 미국 내 임상 실험을 추진했고, 이후 2008년 FDA승인을 획득했다. 현재까지 미국·유럽·한국 등에서 총 28,000건의 관절 이식(Joint Replacement) 수술을 시행했다.

치료용 로봇으로의 도약
·Liftware: Liftware은 Smart Spoon이라는 로봇을 개발했다. 전 세계 1000만 명에 달하는 파킨슨병 환자를 비롯하여 손떨림이 심한 이들이 혼자 식사를 할 수 있도록 개발된 로봇이다. 이 로봇은 각 환자의 상태를 파악하고 떨림을 최소화(76% 감소)시키는 기술을 도입했다. 2013년 9월에 첫 시판됐으며, 소비자 가격은 약 300달러대다.

Liftware 역시 구글이 개인 의료기기 및 의료장비에 대한 투자를 확대하면서 인수 합병되었다. 

·InTouch Health: 이 회사는 Telemedicine이라는 로봇을 개발했다. Telemedicine은 원격으로 환자상담을 진행할 수 있도록 개발된 로봇으로, 영상을 통해 멀리 떨어진 의사와 환자가 상담을 하고, 그에 따른 처방을 내려줄 수 있는 장비다.

Telemedicine을 통해 환자는 시간과 돈을 투자해 병원을 오가지 않아도 되고, 치료진은 별다른 기술을 습득하지 않아도 환자 치료에 전념할 수 있다.
주로 뇌졸중 환자를 보살피고 치료하는 시설에서 활용되고 있는 Telemedicine은 자동으로 움직이며, 영상화면과 카메라 그리고 기타 기능성 부품 등으로 구성되어있다. 2013년도에 FDA인증을 획득한 후, 의료시설과 의료서비스 제공업체 그리고 대학병원 등에서 사용되고 있다.

로봇 경진대회

로봇이 산업 전반적으로 활약하자, 세계 각국에 다양한 로봇 경진대회가 열리기 시작했다. 그 중 하나가 Angelo Ricaardi 디렉터가 개최하는 로봇 경진대회인 FIRST Robotics다. 1992년부터 시작된 FIRST Robotics Competition(FRC)는 학기 초에 팀을 구성하고 훈련을 통해 학생들의 결과물로 타 학교의 로봇들과의 경기를 통해 서로의 실적을 확인하는 프로젝트다. 각 학교의 사정에 따라 시기를 변동할 수 있다.

실리콘밸리 지역의 학교는 여러 IT기업 및 산호세 주립대학교(SJSU) 등이 있어 프로젝트 수행에 적합한 환경이다. 학생들의 관심 역시 비교적 높은 편이다. 다양한 로봇 경진대회는 학생들의 로봇 기술에 대한 관심을 높임과 동시에 스스로 로봇 기술에 및 로봇 산업에 대한 이해를 통해 진로 선택에 도움을 준다.

3D 프린터와 의료 로봇의 융합

최근 신소재를 활용하는 3D 프린터와 의료용 로봇이 새로운 분야를 창출하고 있다. Arevo Labs의 공동 창설자인 Riley Reese의 발표에 따르면, 3D 프린터를 의료용 로봇과 접목하는 과제를 가지고 신소재를 이용해 연구 및 개발을 하는 움직임이 늘고 있다. Arevo Labs는 의료용 임플란트에 최적화된 기술을 보유하고 있으며, 소재부분에 많은 연구를 집중하고 있다.

Arevo Labs는 현재 Reinforced Filament Fusion(RFF) 기술을 통한 탄소 섬유를 이용하고 있으며, 기존 3D 프린터 제작품보다 효과적인 의료산업 제품의 생산이 가능한 시점에 도달했다고 Riley Reese는 밝혔다.


이 회사는 임플란트 제품 제작 시 고농도의 수산화인회석(Hydroxyapatite)을 첨가해 실제 인체의 뼈와 같은 모습을 재현할 수 있다. 이 기술은 현재 미국 FDA 승인을 보유하고 있다.