아이가 이물질 삼켰을 때 부작용 없이 ‘바로’ 꺼내는 기관지 내시경 로봇 출동!

- 기계연, 관절 있는 기관지 내시경 겸자 기구 국내 최초 개발

- 부작용↓인력↓…추후 기관지·상기도 수술 기대

□ 음식이나 이물질 삽입 등으로 영·유아나 노약자의 기도가 폐쇄되는 사고가 발생할 때, 관절이 있는 내시경 로봇으로 이물질을 즉각 빼낼 수 있는 기관지 내시경 로봇 시스템이 국내 최초로 개발됐다. 이 시스템을 통해 부작용을 줄이고 의료인력 투입을 최소화하는 등 환자에게 빠르고 정확한 치료를 제공할 수 있게 돼 응급시설의 업무 효율성이 개선될 것으로 기대된다.

□ 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연) 의료로봇연구실 김기영 책임연구원과 충남대학교병원(원장 조강희, 이하 충남대병원) 이비인후과 장재원 교수 공동연구팀은 상하좌우 방향 조정이 가능한 내시경 겸자* 기구와 안구 위치 추적, 풋페달 기능을 통합한 기관지 내시경 로봇 시스템을 개발하고, 미니 돼지를 이용한 임상실험에서 기관지 내에 삽입된 이물질 제거에 성공했다.

* 내시경 겸자: 내시경 카메라 장비에 삽입이 되는 얇고 가느다란 기구로, 끝이 그리퍼 모양으로 되어 있음.  주로 내장기관의 내시경 검사 및 조직채취를 할 때 사용됨. 

□ 연구팀은 의료 분야에 사용되는 얇고 유연한 연성 기관지 내시경*에 카메라 방향을 조절할 수 있는 로봇 기술을 결합한 「기관지 내시경 로봇 시스템」을 개발했다.

* 연성 기관지 내시경: 일반적으로 얇고 유연한 튜브로 구성되어 있으며, 내시경 끝에는 작은 카메라와 LED 등이 장착되어 있음. 사용자가 조작하기 쉽고, 기관지 내부로 유연하게 진입해 진단 또는 치료를 수행함.

□ 이 로봇 시스템은 기관지 내시경 카메라를 내시경 로봇과 결합하여, 의료진이 직접 위치를 조정할 수 있도록 다관절 거치대에 고정하는 방식이다. 또한, 내시경 겸자 그리퍼에 굴곡이 가능한 관절을 부착하고, 관절의 방향을 조정할 수 있는 와이어를 설치했다. 이를 통해 그리퍼의 방향과 각도를 조절해 원하는 위치에 이물질을 쉽게 제거할 수 있다. 

<(왼쪽 위부터 시계 방향으로) 기관지 내시경 로봇, 기관지 내시경 로봇 시스템, 조향형 내시경 겸자(포셉) 기구>

□ 연구팀은 의료진의 안구 움직임을 추적할 수 있는 안구 위치 추적 기술과 의료진이 직접 발로 조작할 수 있는 풋페달 장치 기술도 통합했다. 이 기술로 내시경 카메라가 굴곡과 직진, 회전을 통해 이물질이 위치한 방향으로 도달할 수 있으며, 의료진 스스로 조작할 수 있어 투입 인력을 최소화할 수 있다.

□ 기존 기관지 내시경 겸자 기구는 굴곡이 가능한 관절이 없어 상하좌우로 방향 조절이 불가능해, 이물질 제거에 한계가 있었다. 연성 내시경은 일반적으로 의료진이 양손을 사용해 이물질을 제거하기 때문에 보조자의 도움이 필수적이었다. 기계연이 개발한 로봇 시스템은 내시경 방향을 자유롭게 조절해 이물질을 쉽게 제거할 수 있으며, 보조 인력 없이 의료진의 인력 투입을 최소화할 수 있어 향후 의료 서비스가 크게 개선될 것으로 기대된다. 

<(왼쪽 위부터 시계 방향으로) 미니 돼지를 이용한 임상 시험 모습, 기관지 내 이물질을 꺼낸 내시경 겸자 기구, 내시경 화면상에서 이물질을 꺼내는 모습, 조향형 내시경 겸자가 이물질에 접근하는 모습을 촬영한 X-ray 사진(기관지 모형 사용)>

□ 기계연 김기영 책임연구원은 “기존의 로봇 기술을 내시경 겸자 기구에 적용해 부작용을 줄이는 등 수술적 치료의 한계를 극복할 수 있게 됐다”며 “앞으로 이물질 제거 수술뿐만 아니라 일반 외래에도 적용할 수 있는 더 작은 크기의 내시경 겸자 개발을 추진할 것”이라고 밝혔다. 

□ 충남대병원 장재원 교수는 “이번 임상 시험을 통해 기계연이 개발한 로봇 시스템이 기존 수술 방법보다 부작용이 적고 이물질 제거시 로봇 시스템이 보다 효과적임을 검증했다”며 “향후 상기도 수술에도 적용할 수 있는 시스템을 개발할 것”이라고 밝혔다. 

□ 한편, 이번 연구는 범부처전주기의료기기연구개발사업단의 「상기도 내시경 수술을 위한 신개념 메디봇 핵심 기술 개발」 과제의 지원을 받아 수행됐다.