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로봇 수술

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목차

1. 개요

로봇 수술은 로봇을 사용하여 수행하는 수술 방식으로, 최소 침습 수술의 한 형태이다. 1990년대에 개발 및 상용화되기 시작하여, 정밀성, 소형화, 3D 시야 확보 등의 장점을 통해 다양한 수술 분야에 적용되고 있다. 주요 수술용 로봇으로는 다빈치 수술 시스템, 로보닥, 이솝, 제우스 등이 있으며, 전립선암, 자궁 절제술, 심장 수술 등 다양한 분야에서 활용된다. 로봇 수술은 출혈 감소, 빠른 회복 등의 장점이 있지만, 높은 비용, 숙련된 의료진의 필요성, 촉각 부재, 기계적 고장 위험, 과장 광고 등의 단점도 존재한다. 대한민국에서는 로봇 수술의 높은 비용과 건강보험 미적용, 안전성 확보, 기술 경쟁력 강화, 균형 잡힌 정보 제공 등의 과제가 남아있다.

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로봇 수술
로봇 보조 수술
전립선 절제술, 심장 판막 복구 및 부인과 수술 절차에 사용되는 로봇 보조 수술 시스템
전립선 절제술, 심장 판막 복구 및 부인과 수술 절차에 사용되는 로봇 보조 수술 시스템
기타 명칭
동의어로봇 수술
진료과
전문 분야외과
관련 정보
국제 질병 분류 (ICD-10)해당 사항 없음
국제 질병 분류 (ICD-9)해당 사항 없음
CPT 코드해당 사항 없음
MeSH ID해당 사항 없음
LOINC해당 사항 없음
기타 코드해당 사항 없음
MedlinePlus해당 사항 없음
eMedicine해당 사항 없음

2. 개발 및 보급의 역사

과거 내시경이 개발되면서 인체를 절개하지 않아도 체내의 특정 부위를 관찰하고 검사할 수 있게 되었다. 내시경 기술이 개선됨에 따라 내시경의 직경이 가늘어졌다. 내시경과 함께 가느다란 와이어, 간단한 도구를 투입하여 조직검사를 하고 지혈 할 수 있는 단계에 이른다. 그리고 첨단 컴퓨터의 발달과 기계공학의 발전은 이제 각 분야에서 로봇의 역할을 확대시키고 이제는 의료의 중요한 역할도 담당하는 시대가 되었다. 실제 로봇의 의학 응용은 1990년대에 들어 매우 연구가 활발해지고 실용화되기 시작하였다.

표준 손잡이를 사용하여 소형에서 초소형에 이르기까지 다양한 크기의 조작기와 카메라를 제어하는 개념은 1942년 8월 로버트 하인라인의 단편 소설 '월도'에 묘사되었으며, 뇌 수술에 대한 언급도 있었다.

1984년 밴쿠버에서 개발된 '아르스로봇(Arthrobot)'은 음성 명령으로 환자의 다리를 조작하는 세계 최초의 수술 보조 로봇이었다.[3][4] 생체 공학자 제임스 맥이완과 브라이언 데이 박사 등이 개발에 참여했으며, 1984년 3월 12일 UBC 병원에서 정형외과 수술에 처음 사용되었다.[5]

1985년에는 유니메이션 푸마 200 로봇이 신경계 시술 중 CT 유도 하에 뇌 생검을 위한 바늘 방향을 잡는 데 사용되었다.[6][4] 1980년대 후반, 런던 임페리얼 칼리지에서 개발된 PROBOT은 전립선 수술에 사용되었으며, 작은 크기, 정확성, 외과의의 피로 감소 등의 장점을 보였다.[7]

1992년에는 ROBODOC이 도입되어 고관절 치환술을 보조하여 정형외과 수술에 혁신을 가져왔다.[8] 통합 수술 시스템의 로보닥(ROBODOC)은 넙다리뼈에 정밀한 피팅을 밀링할 수 있었으며,[10] 2008년에 FDA의 승인을 받은 최초의 수술 로봇이었다.[9]

1990년대에는 컴퓨터 모션사의 ''AESOP''과 SRI 인터내셔널 및 인튜이티브 서지컬의 다빈치 수술 시스템 , ZEUS 로봇 수술 시스템등이 개발되었다. [11] AESOP는 1994년에 FDA의 승인을 받은 최초의 복강경 카메라 홀더였으며,[13] ZEUS는 1998년에 상업적으로 도입되어 원격 수술의 개념을 시작하였다.[14]

1980년대 후반에는 런던의 임페리얼 칼리지에서 PROBOT을 개발하여 전립선 수술을 수행했다. 이 로봇의 장점은 작은 크기, 정확성, 외과의의 피로 감소였다.

SRI 인터내셔널과 인튜이티브 서지컬은 다빈치 수술 시스템을 도입하였고, 컴퓨터 모션은 ''AESOP''과 ZEUS 로봇 수술 시스템을 개발했다.[11] AESOP는 1994년에 FDA 승인을 받은 최초의 복강경 카메라 홀더였다.[13] 음성 제어는 1996년에 AESOP 2000에 추가되었고, 인간의 손을 모방하기 위한 7자유도는 1998년에 AESOP 3000에 추가되었다.[13]

ZEUS는 1998년에 상업적으로 도입되었으며, 원격 수술의 개념을 도입했다.[14] ZEUS는 1997년 오하이오주 클리블랜드에서 난관을 재연결하는 부인과 수술에 처음 사용되었고,[4][15] 1999년 10월에는 ''박동하는 심장'' 관상 동맥 우회술에 사용되었다.[16]

DARPA와 NASA의 지원을 받아 개발된 다빈치의[20] 초기 프로토타입에 대한 특허는 인튜이티브 서지컬에 판매되었다. 다빈치는 외과의의 손 움직임을 감지하여 전자적으로 축소된 미세 움직임으로 변환하여 작은 독점 도구를 조작하며, 외과의의 손 움직임에서 떨림을 감지하고 걸러낸다. 2000년에 다빈치는 일반적인 복강경 시술에 대해 FDA 승인을 받았다.[24]

일본의 도쿄공업대학에서는 공기압을 사용한 수술 지원 로봇의 개발이 진행되고 있다. 가와사키 중공업과 시스멕스가 공동 출자하여 설립한 기업 메디칼로이드(효고현 고베시)는 일본산 최초의 실용 수술 지원 로봇 "히노토리 서지컬 로봇 시스템"을 제품화했다. 중화인민공화국은 톈진 대학, 난카이 대학, 톈진 의과대학의 공동 프로젝트로 다빈치와 흡사한 "묘수 A"라는 명칭의 수술 로봇을 개발하여 2010년 7월 톈진시 과학기술위원회가 승인했다.

2000년대에 들어 수술 로봇이 대중화되면서 인튜이티브 서지컬사의 ‘다빈치 로봇 수술기’를 활용한 다빈치 수술이 활성화되고 있다.[11] SRI 인터내셔널과 인튜이티브 서지컬은 다빈치 수술 시스템을 도입하였고, 컴퓨터 모션은 ''AESOP''과 ZEUS 로봇 수술 시스템을 개발했다.[11] 다빈치는 외과의의 손 움직임을 감지하여 전자적으로 축소된 미세 움직임으로 변환하여 작은 독점 도구를 조작하며, 손 움직임에서 떨림을 감지하고 걸러내어 로봇으로 복제되지 않도록 한다.[24] 2000년에 다빈치는 일반적인 복강경 시술에 대해 FDA 승인을 받았고 미국 최초의 수술 로봇이 되었다.[24]

최근에는 배꼽을 통해 약 2.5cm 미만의 구멍 하나만으로 수술하는 단일공 다빈치 로봇 수술이 주목받고 있는데, 이는 현재로서 가장 진보된 수술법이라고 볼 수 있다. 배꼽 부분에 약 2.5cm 미만의 구멍을 내어 수술하기 때문에 흉터가 적고, 수술 공간과 시야 확보가 용이하며 미세하고 정교한 수술이 가능하다는 장점이 있다.

다빈치의 기반이 된 최초의 원격 수술 로봇 시스템은 DARPA와 NASA의 지원을 받아 멘로 파크의 스탠퍼드 연구소 국제에서 개발되었다.[20] 원래는 1990년대에 미국 육군이 군사용으로 개발을 의뢰한 것으로, 미국 본토 또는 미국 해군의 항공모함에 체류 중인 의사가 원격 조작으로 전장의 부상자에게 필요한 수술을 시행하는 것을 목적으로 했다.[39] 그러나 걸프 전쟁이 예상보다 빨리 종결되면서 개발은 군의 관여를 벗어나 이후 민간에서 개발이 이어져 1999년에 "다빈치"가 완성되었다. 2000년 7월에 미국 식품의약국(FDA)으로부터 승인을 받았다.[39]

2019년에는 주요 기술의 특허가 만료되어 이후 각국에서의 사용과 개발이 진행되고 있다.[39] 일본의 가와사키 중공업과 시스멕스가 공동 출자하여 설립한 기업 메디칼로이드(효고현 고베시)는 일본산 최초의 실용 수술 지원 로봇 "히노토리 서지컬 로봇 시스템"을 제품화했다. 중화인민공화국은 톈진 대학, 난카이 대학, 톈진 의과대학의 공동 프로젝트로 다빈치와 흡사한 "묘수 A"라는 명칭의 수술 로봇을 개발하여 2010년 7월 톈진시 과학기술위원회가 승인했다.

2019년 자료에 따르면, 전 세계 수술 지원 로봇 특허 출원 점유율은 미국이 52.5%로 1위를 차지하고 있으며, 중국 (15.0%), 유럽 (11.7%), 일본 (8.9%), 대한민국 (6.2%) 순으로 나타났다.[110]

2. 1. 초기 역사 (1980년대 ~ 1990년대)

1984년 밴쿠버에서 개발된 '아르스로봇(Arthrobot)'은 음성 명령으로 환자의 다리를 조작하는 세계 최초의 수술 보조 로봇이었다.[3][4] 생체 공학자 제임스 맥이완과 브라이언 데이 박사 등이 개발에 참여했으며, 1984년 3월 12일 UBC 병원에서 정형외과 수술에 처음 사용되었다.[5]

1985년에는 유니메이션 푸마 200 로봇이 신경계 시술 중 CT 유도 하에 뇌 생검을 위한 바늘 방향을 잡는 데 사용되었다.[6][4] 1980년대 후반, 런던 임페리얼 칼리지에서 개발된 PROBOT은 전립선 수술에 사용되었으며, 작은 크기, 정확성, 외과의의 피로 감소 등의 장점을 보였다.[7]

1992년에는 ROBODOC이 도입되어 고관절 치환술을 보조하여 정형외과 수술에 혁신을 가져왔다.[8] 통합 수술 시스템의 로보닥(ROBODOC)은 넙다리뼈에 정밀한 피팅을 밀링할 수 있었으며,[10] 2008년에 FDA의 승인을 받은 최초의 수술 로봇이었다.[9]

1990년대에는 컴퓨터 모션사의 ''AESOP''과 SRI 인터내셔널 및 인튜이티브 서지컬의 다빈치 수술 시스템 , ZEUS 로봇 수술 시스템등이 개발되었다. [11] AESOP는 1994년에 FDA의 승인을 받은 최초의 복강경 카메라 홀더였으며,[13] ZEUS는 1998년에 상업적으로 도입되어 원격 수술의 개념을 시작하였다.[14]

2. 2. 발전 및 상용화 (1990년대 ~ 2000년대)

1985년에는 유니메이션 푸마 200 로봇이 신경계 시술 중 CT 유도 하에 뇌 생검을 위한 바늘 방향을 잡는 데 사용되었다.[6][4] 1980년대 후반에는 런던의 임페리얼 칼리지에서 PROBOT을 개발하여 전립선 수술을 수행했다. 이 로봇의 장점은 작은 크기, 정확성, 외과의의 피로 감소였다. 1992년에는 로보닥(ROBODOC)이 도입되어 고관절 치환술을 보조함으로써 정형외과 수술에 혁신을 가져왔다.[8] 로보닥은 2008년에 FDA의 승인을 받은 최초의 수술 로봇이었다.[9] 통합 수술 시스템의 로보닥(IBM과 긴밀히 협력)은 고관절 치환술을 위해 넙다리뼈에 정밀한 피팅을 밀링할 수 있었다.[10]

SRI 인터내셔널과 인튜이티브 서지컬은 다빈치 수술 시스템을 도입하였고, 컴퓨터 모션은 ''AESOP''과 ZEUS 로봇 수술 시스템을 개발했다.[11] AESOP는 1994년에 FDA 승인을 받은 최초의 복강경 카메라 홀더였다.[13] 음성 제어는 1996년에 AESOP 2000에 추가되었고, 인간의 손을 모방하기 위한 7자유도는 1998년에 AESOP 3000에 추가되었다.[13]

ZEUS는 1998년에 상업적으로 도입되었으며, 원격 수술의 개념을 도입했다.[14] ZEUS는 1997년 오하이오주 클리블랜드에서 난관을 재연결하는 부인과 수술에 처음 사용되었고,[4][15] 1999년 10월에는 ''박동하는 심장'' 관상 동맥 우회술에 사용되었다.[16]

DARPA와 NASA의 지원을 받아 개발된 다빈치의[20] 초기 프로토타입에 대한 특허는 인튜이티브 서지컬에 판매되었다. 다빈치는 외과의의 손 움직임을 감지하여 전자적으로 축소된 미세 움직임으로 변환하여 작은 독점 도구를 조작하며, 외과의의 손 움직임에서 떨림을 감지하고 걸러낸다. 2000년에 다빈치는 일반적인 복강경 시술에 대해 FDA 승인을 받았다.[24]

일본의 도쿄공업대학에서는 공기압을 사용한 수술 지원 로봇의 개발이 진행되고 있다. 가와사키 중공업과 시스멕스가 공동 출자하여 설립한 기업 메디칼로이드(효고현 고베시)는 일본산 최초의 실용 수술 지원 로봇 "히노토리 서지컬 로봇 시스템"을 제품화했다. 중화인민공화국은 톈진 대학, 난카이 대학, 톈진 의과대학의 공동 프로젝트로 다빈치와 흡사한 "묘수 A"라는 명칭의 수술 로봇을 개발하여 2010년 7월 톈진시 과학기술위원회가 승인했다.

2. 3. 2000년대 이후 ~ 현재

2000년대에 들어 수술 로봇이 대중화되면서 인튜이티브 서지컬사의 ‘다빈치 로봇 수술기’를 활용한 다빈치 수술이 활성화되고 있다.[11] SRI 인터내셔널과 인튜이티브 서지컬은 다빈치 수술 시스템을 도입하였고, 컴퓨터 모션은 ''AESOP''과 ZEUS 로봇 수술 시스템을 개발했다.[11] 다빈치는 외과의의 손 움직임을 감지하여 전자적으로 축소된 미세 움직임으로 변환하여 작은 독점 도구를 조작하며, 손 움직임에서 떨림을 감지하고 걸러내어 로봇으로 복제되지 않도록 한다.[24] 2000년에 다빈치는 일반적인 복강경 시술에 대해 FDA 승인을 받았고 미국 최초의 수술 로봇이 되었다.[24]

최근에는 배꼽을 통해 약 2.5cm 미만의 구멍 하나만으로 수술하는 단일공 다빈치 로봇 수술이 주목받고 있는데, 이는 현재로서 가장 진보된 수술법이라고 볼 수 있다. 배꼽 부분에 약 2.5cm 미만의 구멍을 내어 수술하기 때문에 흉터가 적고, 수술 공간과 시야 확보가 용이하며 미세하고 정교한 수술이 가능하다는 장점이 있다.

다빈치의 기반이 된 최초의 원격 수술 로봇 시스템은 DARPA와 NASA의 지원을 받아 멘로 파크의 스탠퍼드 연구소 국제에서 개발되었다.[20] 원래는 1990년대에 미국 육군이 군사용으로 개발을 의뢰한 것으로, 미국 본토 또는 미국 해군의 항공모함에 체류 중인 의사가 원격 조작으로 전장의 부상자에게 필요한 수술을 시행하는 것을 목적으로 했다.[39] 그러나 걸프 전쟁이 예상보다 빨리 종결되면서 개발은 군의 관여를 벗어나 이후 민간에서 개발이 이어져 1999년에 "다빈치"가 완성되었다. 2000년 7월에 미국 식품의약국(FDA)으로부터 승인을 받았다.[39]

2019년에는 주요 기술의 특허가 만료되어 이후 각국에서의 사용과 개발이 진행되고 있다.[39] 일본의 가와사키 중공업과 시스멕스가 공동 출자하여 설립한 기업 메디칼로이드(효고현 고베시)는 일본산 최초의 실용 수술 지원 로봇 "히노토리 서지컬 로봇 시스템"을 제품화했다. 중화인민공화국은 톈진 대학, 난카이 대학, 톈진 의과대학의 공동 프로젝트로 다빈치와 흡사한 "묘수 A"라는 명칭의 수술 로봇을 개발하여 2010년 7월 톈진시 과학기술위원회가 승인했다.

2019년 자료에 따르면, 전 세계 수술 지원 로봇 특허 출원 점유율은 미국이 52.5%로 1위를 차지하고 있으며, 중국 (15.0%), 유럽 (11.7%), 일본 (8.9%), 대한민국 (6.2%) 순으로 나타났다.[110]

3. 주요 수술용 로봇 종류

3. 1. 다빈치 수술 시스템 (da Vinci Surgical System)



다빈치 수술 시스템(da Vinci Surgical System)은 미국 인튜이티브 서지컬(Intuitive Surgical) 사가 1999년에 출시한 수술용 로봇이다. 의사가 앉아서 수술을 하는 조종간(console), 환자가 수술을 받는 환자 카트(patient cart), 비전 카트로 구성되어 있다.

의사는 콘솔에서 다빈치 로봇수술기를 조종하며, 환자 카트에 장착된 로봇 팔이 수술 도구를 조작한다. 고화질 3D 영상과 10배까지 확대된 시야를 제공하며, 손 떨림 보정 기능이 있다.

전립선암, 자궁경부암, 자궁 , 결장, 직장암 및 심장 질환과 유섬유종 등의 질환을 치료하기 위한 최소침습수술에 유용하다.

현재까지 전 세계적으로 다빈치 로봇수술기를 이용하여 300만 건 이상의 수술이 성공적으로 이루어졌으며, 선진국의 거의 모든 우수 대학 병원과 수련 병원에 사용하고 있을 정도로 이미 보편화되었다.

3. 2. 로보닥 (ROBODOC)

로보닥(ROBODOC)은 인공관절 삽입 시술에서 뼈 절삭의 정밀도를 높이기 위해 사용되는 로봇이다. 정형외과의 슬관절, 고관절 수술에 사용되며 올소닥(ORTHODOC)과 로보닥으로 구성되어 있다.

올소닥(ORTHODOC)은 CT 이미지를 이용하여 수술 전 계획을 수립하는 워크스테이션 시스템(workstation system)이다. CT 영상을 바탕으로 Axial view, AP(Anterior/Posterior) view, Lateral view를 재구성하고, 재구성한 3개의 영상을 활용하여 환자에게 가장 알맞은 보철물의 크기, 위치, 각도 등을 설정할 수 있다.

로보닥은 올소닥에서 수립된 수술 계획을 바탕으로 로보닥 전용 커터를 이용하여 환자의 뼈를 정밀하게 절삭한다. 또한 BMM(Bone Motion Monitor)을 이용하여 환자의 움직임을 감시하고 수술 과정을 실시간 확인할 수 있다.

3. 3. 이솝 (AESOP)

이솝(AESOP)은 복강경 시술 시 카메라를 잡아주는 보조 의사 역할을 대신하는 로봇이다. 단순한 1개의 로봇 팔에 카메라를 연결한 후, 음성 명령으로 카메라 위치를 좌우 또는 상하로 조절한다. 이를 통해 시술자와 보조 의사 간의 의사소통 오류로 인한 수술 시간 지연이나 보조 의사의 피로에 따른 사고 위험성을 줄이는 데 도움을 준다.

3. 4. 제우스 (ZEUS)

이솝의 안정적 작동에 로봇응용이 확대되면서 원격 수술을 위한 로봇이 탄생하였다. 이는 시술자의 양손을 로봇이 대신 하여 수술 기구를 잡아주고 의사의 시술 동작을 로봇이 따라 하도록 한 수술용 로봇이었다. 하지만 제우스는 단순히 복강경 기구를 잡아 주는 역할만 가능하였고 입체적 영상 전달이 불가능하여 원격 수술의 가능성만을 확보한 체 실제 의료에 큰 역할을 하지 못하고 제품의 생산과 사용이 중단되었다.

4. 적용 분야

정교함과 세밀함이 특별히 요구되는 수술에 로봇수술 시스템의 이용가치가 크다.

대표적 수술로는 전립선암에 대한 근치적 전립선 절제술을 들 수 있다. 전립선은 의사의 접근이 비교적 어려운 좁은 골반강 내에 위치하고 있으며, 보통 호두알에서부터 자두 정도의 작은 크기여서 기본적으로 수술이 어렵다. 따라서 암수술이 성공적으로 이뤄졌다 하더라도 연관 조직의 부분적 손상에 따른 수술 중 다량의 출혈, 수술 후 요실금, 성기능장애의 발생은 어느 정도는 불가피한 것으로 여겨져 왔다. 그러나 로봇을 넣어 진행하는 복강경 수술이므로 가스의 압력만으로도 지혈효과가 있어 전립선절제술 시 개복수술에 비해 출혈이 훨씬 적다는 장점이 있다. 그리고 확대시킨 3차원 영상과 로봇 팔의 섬세한 움직임을 통해 전립선 표면의 신경과 혈관을 잘 구분해 전립선을 벗길 때 이들을 잘 보존할 수 있고 요도의 길이도 충분히 확보할 수 있다.

최근엔 로봇수술 시스템의 영역이 점차 확대돼 복강 내의 대장암과 위암 수술과 갑상선 수술에도 활발하게 이용하고 있으며, 비뇨기과의 부분 신절제술, 신우 및 요관 재건술, 방광절제술, 부인과의 자궁 적출술, 자궁근종수술 등에도 적용하고 있다.[57]

4. 1. 비뇨기과

비뇨기과에서 로봇수술 시스템은 정교함과 세밀함이 요구되는 수술에 유용하게 사용된다.[81] 특히 전립선암에 대한 근치적 전립선 절제술이 대표적이다.[81] 전립선은 좁은 골반강 내에 위치하여 접근이 어렵고 크기가 작아 수술이 까다롭다. 기존에는 수술 후 요실금, 성기능 장애 등의 부작용이 발생할 수 있었으나, 로봇을 이용한 복강경 수술은 출혈이 적고, 확대된 3차원 영상과 로봇 팔의 섬세한 움직임을 통해 신경과 혈관을 보존하여 이러한 부작용을 줄일 수 있다.[81] 2000년에는 최초의 로봇 보조 복강경 근치적 전립선 절제술이 시행되었다.[84]

로봇 수술은 부분 신절제술, 신우 및 요관 재건술, 근치적 방광 절제술에도 활용된다.[81][85] 근치적 방광 절제술의 경우 개복 수술에 비해 합병증이 적고 단기적 결과가 더 우수하다는 연구 결과가 있다.[85]

비뇨기과 분야의 로봇 수술은 미국에서 보편화되었지만,[81] 표준 수술과 비교하여 비용 증가를 정당화할 만큼의 일관된 혜택에 대한 증거는 부족하다.[82] 일부 연구에서는 전립선 절제술에서 암의 완전한 제거가 더 잘 이루어지고 부작용이 적다는 잠정적인 증거가 발견되기도 했다.[83]

4. 2. 산부인과

산부인과에서 로봇 수술은 정교함과 세밀함이 요구되는 다양한 수술에 활용된다. 1999년 클리블랜드 클리닉에서 산부인과 로봇 수술에 대한 최초의 보고서가 발표된 이후,[62] 로봇 수술은 부인과 질환에 대한 최소 침습 수술의 증가에 기여했다.[63]

로봇 수술은 자궁 절제술, 자궁근종 절제술, 림프절 생검 등을 시행할 수 있게 해준다.[86] 특히 섬유종, 비정상적인 생리, 자궁내막증, 난소 종양, 자궁 탈출증 및 여성 암 치료에 사용될 수 있다.[63]

로봇 보조 수술은 기존 복강경 수술보다 시간이 더 오래 걸리고 합병증 발생률이 높을 수 있다는 연구 결과도 있지만, 아직 충분한 연구가 이루어지지 않았다.[63] 2015년 미국의 한 연구에서는 양성 질환에 대한 로봇 보조 자궁 절제술이 기존 복강경 자궁 절제술보다 비용이 더 비싸지만, 전체 합병증 발생률에는 차이가 없었다는 결과가 보고되었다.[64] 한편, Momentis Surgical™에서 개발한 'Hominis 로봇 시스템'은 질을 통한 자연 개구부 경유 내시경 수술(NOTES)을 이용한 자궁 근종 근종 절제술을 위한 로봇 플랫폼을 제공하는 것을 목표로 한다.[65][66] 2017년 초기 자궁 경부암에 대한 자궁 및 자궁 경부의 수술적 제거에 대한 검토 결과에서는 로봇 수술과 복강경 수술이 암과 관련하여 유사한 결과를 보였다.[67]

4. 3. 외과

정교함과 세밀함이 요구되는 수술에 로봇수술 시스템이 유용하게 사용된다. 전립선암에 대한 근치적 전립선절제술이 대표적인 예시이다.[4] 전립선은 좁은 골반강 내에 위치하여 수술이 어렵지만, 로봇을 이용한 복강경 수술은 출혈이 적고, 3차원 영상과 로봇 팔의 섬세한 움직임을 통해 신경과 혈관을 보존하여 요실금, 성기능장애 등의 부작용을 줄일 수 있다.

최근에는 로봇수술 시스템의 영역이 확대되어 대장암, 위암, 갑상선 수술에도 활용되고 있다.[56] 비뇨기과의 부분 신절제술, 신우 및 요관 재건술, 방광절제술, 부인과의 자궁 적출술, 자궁근종수술 등에도 적용되고 있다.[57] 로봇 보조 췌장 절제술은 복강경 췌장 절제술보다 수술 시간이 길지만, 추정 혈액 손실량이 적고, 비장 보존율이 높으며, 입원 기간이 짧은 장점이 있다.[61]

콜롬비아 헤르니아 센터의 외과의가 로봇 플랫폼을 사용하여 큰 탈장 환자를 수술하고 있다.


로봇 수술은 단일 사분면 시술에 적합하며, 담낭 절제술 및 위저부 주름 성형술과 같은 시술에 비용 부담이 있지만 외과 의사들의 기술 향상에 기여한다.[75][86] 탈장 수술 분야에서도 로봇 보조 수술이 발전하여, 큰 탈장 결손을 교정하는 데 사용된다.[76] 로봇 기기는 6자유도의 관절 운동을 제공하여 복강경 수술에 비해 움직임의 자유도와 인체 공학이 개선되었다. 최초의 로봇 서혜부 탈장 복원 수술은 2007년에, 최초의 절개 탈장 복원 수술은 2009년에 수행되었다.[77][78] 복벽으로 직접 접근하는 새로운 기술을 통해 복강 내에 들어가지 않고도 대규모 탈장 재건이 가능하다.[79] 하지만 복잡성 때문에 로봇을 이용한 주요 재건은 선진 탈장 센터에서 수행해야 한다. 미국 탈장 학회와 유럽 탈장 학회는 로봇 수술을 포함한 복잡한 탈장 수술에 자격이 있는 탈장 센터에 대한 전문 지정을 추진하고 있다.[80]

4. 4. 흉부외과

로봇 수술은 종격동 병변, 폐 병변 및 복잡한 식도 수술 분야에서 흉부외과 수술에 널리 사용되고 있다.[48] 다빈치 Xi 시스템은 폐 및 종격동 종괴 절제술에 사용된다.[49] 이 최소 침습적 접근 방식은 비디오 흉강경 수술 (VATS) 및 표준 개흉술에 비해 대안이 될 수 있다.[49] VATS가 더 저렴한 옵션이지만, 로봇 보조 수술은 3D 시각화 기능과 7자유도를 제공하고, 수술 중 결과가 동등하며, 향상된 손재주와 같은 이점을 제공한다.[49]

4. 5. 심장외과

로봇 수술 시스템은 정교함과 세밀함이 요구되는 심장 수술에도 도움을 준다.[45][46][47]

  • 심방 중격 결손증 복구[45]: 심장의 두 상부 심방 사이의 구멍을 복구한다.
  • 승모판 성형술[46]: 심장 수축 시 혈액이 심장 상부로 역류하는 것을 막는 판막을 복구한다.
  • 관상 동맥 우회술[47]: 심장에 혈액을 공급하는 막힌 동맥을 우회하여 혈액 공급을 다시 라우팅한다.

4. 6. 이비인후과

2017년 스위스 베른에서 세계 최초로 로봇 수술을 이용한 성공적인 인공 와우 이식이 이루어졌다.[50] 외과용 로봇은 유양 돌기 드릴, 내이 접근, 달팽이관에 전극 삽입 등 인공 와우 이식의 다양한 단계에서 사용하도록 개발되었다.[51] 로봇 보조 인공 와우 이식은 정확성 향상, 전극 삽입 중 오류 감소, 환자의 청력 개선 등의 장점이 있다.[52][53] 외과의는 환자의 개별 해부학적 구조에 따라 로봇을 프로그래밍하기 위해 영상 유도 수술 계획을 사용하며, 이를 통해 전극 어레이의 접점이 달팽이관 내 어디에 위치할지 예측하여 수술 후 오디오 프로세서 장착에 도움을 받을 수 있다.[54] 수술용 로봇은 또한 외과의가 최소 침습 방식으로 내이에 접근할 수 있도록 한다.[53] 하지만 안전성, 시간, 효율성 및 비용 등은 여전히 해결해야 할 과제이다.[53] 외과용 로봇은 소아 환자의 전극 삽입에도 유용한 것으로 나타났다.[55]

4. 7. 정형외과

로봇은 정형외과 수술에 사용된다.[68] 고관절 성형술(THA)에서 수술적 행위의 일부를 수행하는 최초의 능동형 로봇 시스템인 ROBODOC이 있다.[69][70] 이 시스템은 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔 데이터를 사용하여 수술 전에 프로그래밍되어 외과 의사가 교체 고관절에 가장 적합한 크기와 디자인을 선택할 수 있도록 한다.[69][70] Acrobot과 Rio는 THA에 사용되는 반능동형 로봇 시스템으로, 외과 의사가 제어하는 드릴 비트로 구성되지만 로봇 시스템은 미리 정해진 경계 밖으로는 움직임을 허용하지 않는다.[69]

마조르 X는 척추 수술에서 외과 의사가 추 나사 기구를 배치하는 데 사용된다.[71] 척추 나사를 배치할 때 부정확하면 신경혈관 손상이나 구조 실패가 발생할 수 있는데, 마조르 X는 템플릿 이미지를 사용하여 추 나사가 필요한 대상 위치를 찾아서 작동한다.[71] 로봇 장치는 2000년대 중반부터 최소 침습 척추 수술에 사용되기 시작했다.[72] 2014년 기준으로 로봇 척추 수술이 다른 접근 방식보다 더 안전한지 덜 안전한지를 판단할 수 있는 무작위 임상 시험이 너무 적었다.[72]

2019년 기준으로 척추 수술에서 로봇 기술의 적용은 주로 척추 고정을 위한 척추경 나사 삽입에 국한되어 왔으며,[73] 로봇 보조 척추 수술에 대한 연구의 대부분은 요추 또는 요천추 뼈만 조사했다.[73] 경추 및 흉추에 나사를 삽입하는 데 로봇 기술을 사용하는 연구는 제한적이다.[73]

5. 장점 및 단점

로봇 수술의 주요 발전은 원격 수술, 최소 침습 수술 및 무인 수술에 기여했다. 로봇의 사용으로 정밀성, 소형화, 작은 절개, 출혈 감소, 통증 감소 및 빠른 치유 시간을 거쳐 수술이 진행된다. 정상적인 조작 이상의 관절 운동과 3차원 확대는 향상된 인체 공학적 설계를 가능하게 한다. 이러한 기술로 인해 입원 기간, 출혈, 수혈 및 진통제 사용이 줄어든다.[23][87] 기존의 개복 수술 기술은 수술 부위 접근 제한, 긴 회복 시간, 긴 수술 시간, 출혈, 수술 흉터 및 자국과 같은 많은 결점을 가지고 있다.[88]

다른 최소 침습 수술 접근법과 비교하여, 로봇 보조 수술은 외과 의사에게 수술 도구에 대한 더 나은 제어와 수술 부위에 대한 더 나은 시야를 제공한다. 또한 외과 의사는 더 이상 수술 내내 서 있을 필요가 없으며 쉽게 피로해지지 않는다. 자연적으로 발생하는 손 떨림은 로봇의 컴퓨터 소프트웨어에 의해 걸러진다. 마지막으로, 수술 로봇은 순환하는 수술 팀에 의해 지속적으로 사용될 수 있다.[90] 복강경 카메라 위치도 인간의 도움에 비해 로봇 제어 하에서 우발적인 움직임이 적어 훨씬 더 안정적이다.[91] 인간 조작자를 돕는 가상 경계나 가이드를 오버레이하는 "가상 설비"를 만들어 1992년 공군 연구소에서 개발된 로봇 보조 수술을 지원하기 위한 혼합 현실의 사용은 안전성과 정밀도를 높이는 일반적인 방법이 되었다.[92][93][94][95]

로봇의 비용은 각 장치당 100만 달러에서 250만 달러에 이르며,[1] 일회용 소모품 비용은 일반적으로 시술당 1,500달러이지만, 시술 비용은 더 높다.[89] 시스템을 작동하려면 추가적인 수술 훈련이 필요하다.[84] 이러한 시스템 구매가 가치 있는지 여부를 결정하기 위해 수많은 타당성 연구가 수행되었다. 현재로서는 의견이 극명하게 다르다. 외과 의사들은 이러한 시스템의 제조업체가 이 새로운 기술에 대한 교육을 제공하지만, 학습 단계는 강도가 높으며 외과 의사들은 능숙하게 사용하기 위해 150~250회의 시술을 수행해야 한다고 보고한다.[1] 훈련 단계에서 최소 침습 수술은 기존 수술보다 최대 두 배 더 오래 걸릴 수 있으며, 이는 수술실의 지연과 수술 스태프가 환자를 더 오랫동안 마취 상태로 유지하게 한다. 환자 설문 조사는 감소된 이환율, 개선된 결과, 출혈 감소 및 통증 감소에 대한 기대를 바탕으로 시술을 선택했음을 나타낸다.[87] 더 높은 기대치는 더 높은 불만족 및 후회율을 설명할 수 있다.[84]

현재 임상 적용에서 로봇 수술 사용과 관련하여 몇 가지 문제가 있다. 현재 임상에서 사용되는 일부 로봇 시스템에는 촉각 기능이 부족하여 힘 피드백 또는 촉각 피드백이 없다. 기기와 환자 간의 상호 작용은 느껴지지 않는다. 그러나 최근 Asensus Surgical의 Senhance 로봇 시스템은 외과 의사와 조직 간의 상호 작용을 개선하기 위해 촉각 피드백과 함께 개발되었다.[96]

로봇은 또한 매우 클 수 있고, 기기 제한이 있으며, 현재 장치가 단일 사분면 응용에만 사용되므로 다중 사분면 수술에 문제가 있을 수 있다.[97]

미국 산부인과 의사 및 산부인과 의회[98]를 포함한 시스템 비평가들은 시스템 사용을 채택하는 외과 의사에게 가파른 학습 곡선이 있으며, 장기적인 결과가 기존의 복강경 수술 후 결과보다 우수하다는 것을 나타내는 연구가 부족하다고 말한다.[89] 새로 창간된 ''Journal of Robotic Surgery''의 기사는 한 외과 의사의 경험을 보고하는 경향이 있다.[89]

로봇 수술과 관련된 합병증은 수술을 개복 수술로 전환하는 것부터 재수술, 영구적 부상, 내장 손상 및 신경 손상에 이르기까지 다양하다. 2000년부터 2011년까지 로봇 수술로 시행된 75건의 자궁 절제술 중 34건에서 영구적 부상이 발생했고 49건에서 내장 손상이 발생했다. 전립선 절제술도 영구적 부상, 신경 손상 및 내장 손상에 더 취약했다. 다양한 전문 분야에서 최소한의 수술이 실제로 개복 수술로 전환되거나 재수술을 받아야 했지만, 대부분은 어떤 종류의 손상이나 부상을 입었다. 예를 들어, 7건의 관상 동맥 우회술 중 한 명의 환자가 재수술을 받아야 했다. 이러한 새로운 기술의 안전성에 대해 의료계가 더 잘 교육받을 수 있도록 합병증을 포착, 보고 및 평가하는 것이 중요하다.[99] 로봇 보조 수술에서 문제가 발생할 경우 과실을 식별하기가 어렵고, 시술의 안전성이 이러한 시술의 사용 속도와 확산에 영향을 미칠 것이다.

로봇 수술 사용의 한 가지 단점은 시스템 및 기기의 기계적 고장의 위험이 있다는 것이다. 2005년 7월부터 2008년 12월까지 한 연구소에서 da Vinci 수술 시스템의 기계적 고장을 분석하기 위해 연구를 수행했다. 이 기간 동안 총 1797건의 로봇 수술이 4대의 da Vinci 수술 시스템을 사용하여 수행되었다. 기계적 고장은 43건(2.4%)이었으며, 여기에는 기계적 고장 또는 오작동 24건(1.3%)과 기기 오작동 19건(1.1%)이 포함되었다. 또한 1건의 개복술 및 2건의 복강경 전환(0.17%)이 수행되었다. 따라서 기계적 고장 또는 오작동의 가능성은 드문 것으로 나타났으며, 개복 또는 복강경 시술으로 전환하는 비율은 매우 낮았다.[100]

온라인에서 마케팅 및 광고되는 현재의 로봇 수술 방법도 있다. 암성 전립선 제거는 인터넷 마케팅을 통한 인기 있는 치료법이었다. 의료 기기의 인터넷 마케팅은 제약 프로모션보다 느슨하게 규제된다. 이 유형의 시술의 이점을 주장하는 많은 사이트에서 위험을 언급하지 않고 지원되지 않는 증거를 제공했다. 정부 및 의료 학회가 균형 잡힌 교육 자료의 생산을 홍보하는 데 문제가 있다.[101] 미국에서만 로봇 수술을 홍보하는 많은 웹사이트에서 이러한 유형의 시술과 관련된 위험을 언급하지 않고 있으며, 자료를 제공하는 병원은 위험을 크게 무시하고, 이점을 과대 평가하며, 제조업체의 영향을 크게 받고 있다.[102]

5. 1. 장점

로봇 수술은 최소 침습 수술의 한 형태로, 출혈, 감염 위험 감소, 통증 감소, 빠른 회복, 흉터 최소화 등의 장점을 가진다.[23][87] 특히 절개 부위가 작아 흉터가 적게 남는 미용적인 효과도 있다.[111] 3D 영상 지원과 최대 10배 확대 기능을 통해 림프절 절제와 같은 미세 조직 수술에 유용하며, 의사의 손 떨림을 방지하여 안전성을 높인다.[90] 로봇 팔은 손목 기능과 넓은 가동 범위를 가져 사람 손이 닿기 어려운 곳까지 수술 가능하여 수술 완성도를 높인다.[112]

3D 카메라를 통해 흉강 또는 복강 내부를 입체적으로 보면서 수술을 진행하며, 로봇 팔 끝에는 사람 손목과 같은 관절이 있어 자유롭게 움직일 수 있다.

5. 2. 단점

로봇 수술은 정밀성, 최소 침습 등의 장점이 있지만, 몇 가지 단점도 존재한다. 우선, 로봇 조작에 숙련되기까지 상당한 시간과 노력이 필요하다.[113][1] 외과 의사들은 능숙하게 로봇을 사용하기 위해 150~250회의 시술을 수행해야 한다고 보고한다.[1] 훈련 단계에서는 기존 수술보다 최대 두 배 더 오랜 시간이 걸릴 수 있으며, 이는 수술실 지연 및 환자의 마취 시간 증가로 이어질 수 있다.[87]

또한, 로봇은 촉각이 부족하여 장기나 종양의 종류를 정교하게 판별하기 어렵다.[114] 따라서 기계가 가하는 힘을 정확히 알 수 없어 힘 조절에 어려움이 있을 수 있다.[115] 최근에는 이러한 단점을 보완하기 위해 촉각 피드백(힘 피드백) 기능을 제공하는 로봇 시스템(Asensus Surgical의 Senhance 로봇 시스템[96])도 개발되고 있지만, 아직까지는 보편적으로 사용되고 있지는 않다.

로봇 수술은 고가의 장비와 소모품으로 인해 수술 비용이 매우 비싸다는 단점도 있다.[113][1] 로봇 장비는 대당 100만 달러에서 250만 달러에 달하며,[1] 일회용 소모품 비용도 시술당 1,500달러 정도이다.[89] 대한민국에서는 로봇 수술에 건강보험 혜택이 거의 적용되지 않아 환자가 모든 비용을 전액 부담해야 한다.[113] 예를 들어, 전립선암 제거 수술 비용은 700만~1,500만원, 갑상선암 수술비는 평균 700만~1,000만원에 달한다.[113]

드물지만 기계적 고장 가능성도 존재한다.[100] 한 연구에 따르면, 2005년 7월부터 2008년 12월까지 1,797건의 로봇 수술 중 43건(2.4%)에서 기계적 고장이 발생했으며, 이 중 24건(1.3%)은 기계 자체의 고장 또는 오작동, 19건(1.1%)은 기기 오작동이었다.[100] 이로 인해 개복 수술이나 복강경 수술로 전환된 경우는 0.17%였다.[100]

로봇 수술과 관련된 합병증으로는 수술의 개복 수술 전환, 재수술, 영구적 부상, 내장 손상, 신경 손상 등이 있다.[99] 2000년부터 2011년까지 로봇 수술로 시행된 75건의 자궁 절제술 중 34건에서 영구적 부상이 발생했고, 49건에서 내장 손상이 발생했다는 보고가 있다.[99]

일부에서는 로봇 수술의 장점만을 부각하고 위험성을 제대로 알리지 않는 과장 광고에 대한 문제도 제기되고 있다.[101][102] 특히 인터넷 마케팅을 통해 암성 전립선 제거와 같은 치료법이 홍보되면서, 위험성에 대한 언급 없이 지원되지 않는 증거를 제공하는 경우가 많다.[101]

6. 대한민국 현황 및 과제

6. 1. 현황

6. 2. 과제

로봇 수술은 대한민국 암 환자가 건강보험 혜택을 받지 못해 모든 비용을 환자가 전액 부담해야 하는 과제가 있다. 예를 들어 전립선암 제거 수술은 700만~1,500만 원, 갑상선암 수술은 평균 700만~1,000만 원의 비용이 발생한다.

로봇 수술의 높은 비용 문제 외에도, 합병증 관리 및 안전성 확보, 국내 기술 경쟁력 강화 및 수술 로봇 국산화, 로봇 수술의 장점과 위험성에 대한 균형 잡힌 정보 제공 등이 필요한 과제로 꼽힌다.

7. 인술과 로봇 수술의 비교

로봇 수술이 도입되기 전에는 의사들이 환자를 개복하고 직접 손으로 암을 만지며 수술했다.[116] 반면 로봇 수술은 수술 중 중단이 용이하다는 장점이 있지만, 시술자의 조작에 따라 로봇 팔이 움직이므로 기계적인 느낌을 준다.[116] 로봇은 환자 수술 부위에 대한 촉각이 없어 숙련된 전문가가 필요하며, 원격 조종으로 인해 응급 상황 대처가 어렵다는 단점이 있다.[116]

로봇 수술은 원격 수술, 최소 침습 수술 등에 기여하여 정밀성, 소형화, 작은 절개, 출혈 감소, 통증 감소, 빠른 회복 시간 등의 장점을 제공한다.[23][87] 또한, 관절 운동 범위가 넓고 3차원 확대가 가능하여 인체공학적 설계가 가능하다.[23] 이러한 기술은 입원 기간, 출혈, 수혈 및 진통제 사용 감소로 이어진다.[23][87]

기존 개복 수술은 수술 부위 접근 제한, 긴 회복 시간, 긴 수술 시간, 출혈, 수술 흉터 등의 단점이 있었다.[88]

로봇 수술 시스템은 고가이며(대당 100만~250만 달러),[1] 일회용 소모품 비용(시술당 1,500달러)도 발생한다.[89] 추가적인 수술 훈련이 필요하며, 숙련되기까지 150~250회의 시술 경험이 필요하다.[1] 훈련 기간 동안 최소 침습 수술은 기존 수술보다 최대 두 배 더 오래 걸릴 수 있다.[1]

로봇 보조 수술은 외과 의사에게 수술 도구에 대한 더 나은 제어와 수술 부위에 대한 더 나은 시야를 제공하며, 수술 중 피로를 덜 느끼게 한다.[90] 또한, 로봇의 컴퓨터 소프트웨어는 손 떨림을 걸러내고, 복강경 카메라 위치가 안정적이다.[90][91] 혼합 현실 기술은 가상 경계나 가이드를 오버레이하여 안전성과 정밀도를 높인다.[92][93][94][95]

현재 임상 적용에서 로봇 수술 시스템은 촉각 기능이 부족하여 힘 피드백 또는 촉각 피드백이 없다는 문제가 있다.[96] 그러나 최근 Asensus Surgical의 Senhance 로봇 시스템은 촉각 피드백을 제공하여 외과 의사와 조직 간의 상호 작용을 개선했다.[96]

로봇은 크기가 크고 기기 제한이 있으며, 다중 사분면 수술에 문제가 있을 수 있다.[97] 시스템 비평가들은 가파른 학습 곡선과 기존 복강경 수술보다 장기적인 결과가 우수하다는 연구 부족을 지적한다.[89]

로봇 수술 관련 합병증으로는 개복 수술로의 전환, 재수술, 영구적 부상, 내장 및 신경 손상 등이 있다.[99] 2000년부터 2011년까지 로봇 수술로 시행된 자궁 절제술 중 상당수에서 영구적 부상과 내장 손상이 발생했다.[99] 전립선 절제술도 영구적 부상, 신경 손상 및 내장 손상에 취약했다.[99] 합병증을 포착, 보고 및 평가하여 의료계가 새로운 기술의 안전성에 대해 더 잘 교육받는 것이 중요하다.[99]

로봇 수술 시스템 및 기기의 기계적 고장 위험도 존재한다.[100] 2005년 7월부터 2008년 12월까지의 연구에 따르면, 기계적 고장 발생률은 2.4%였으며, 개복 또는 복강경 시술로 전환하는 비율은 매우 낮았다.[100]

온라인에서 마케팅되는 로봇 수술 방법 중 일부는 위험을 언급하지 않고 지원되지 않는 증거를 제시하기도 한다.[101] 정부 및 의료 학회는 균형 잡힌 교육 자료 생산을 촉진해야 한다.[101] 미국에서 로봇 수술을 홍보하는 많은 웹사이트는 위험을 무시하고 이점을 과대 평가하며 제조업체의 영향을 크게 받고 있다.[102]

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