뇌수술에서 초소형 내시경까지..무한능력 의료로봇의 세계

[이데일리 이승현 기자]

지난 2일 서울 연세대 신촌세브란스병원 임상의학연구센터에서 김선호 신경외과 교수가 ‘능동형 캐뉼라 로봇’을 직접 조종해 카데바(해부용 사체·모자이크 부분)를 대상으로 뇌하수체 부근의 종양을 제거하고 있다. 뇌와 척추 수술 등이 가능한 이 수술로봇은 한국과학기술연구원(KIST)과 세브란스병원이 공동 개발했다. KIST 제공

공상과학 소설의 거장 아이작 아시모프가 세운 ‘로봇 3원칙’의 첫 번째는 ‘로봇은 인간에게 해를 끼쳐선 안 되며 위험에 처한 인간을 내버려둬선 안 된다’이다. 이 원칙은 더 나아가 ‘로봇의 목적은 인간을 돕는 것이다’는 해석으로 받아들여진다.

이런 면에서 현재 세계적으로 주목받는 의료로봇은 로봇의 이러한 존재 목적을 가장 잘 반영한다. 의료로봇은 수술로봇과 재활로봇, 검진로봇 등으로 나뉜다.

글로벌 시장조사회사인 마켓앤마켓에 따르면, 세계 의료로봇 시장은 지난해 기준 17억8100만달러(약 2조원) 규모에서 오는 2018년 37억6400만달러(약 4조1160억원)로 커질 전망이다. 매년 16%의 성장 비율이다. 건강에 대한 관심이 갈수록 많아지면서 최첨단 로봇의 활용 또한 자연스럽게 늘어나는 것이다.

의료로봇 시장에서 가장 비중이 큰 수술로봇의 경우 선두주자인 미국 인튜이티브 서지컬사(社)의 ‘다 빈치’(Da Vinci)가 완전히 장악한 상태다. 대당 30억~50억원에 달하는 이 수술로봇은 지난해 말 기준 전세계에 2966대 도입됐다. 국내에도 34개 병원에서 44대를 쓰고 있다.

본격적인 의료로봇 시대를 앞두고 한국 역시 후발주자로 나섰다. 한국은 뇌와 혈관 등 기존 의료로봇의 미개척 분야의 공략을 위해 상용화를 적극 추진하고 있다.

◇최소절개에서 무절개로..‘뇌 수술’도 도전

복강경 수술은 복부에 작은 구멍들(절개창·1.5cm 크기 이하)을 내어 그 안에 내시경과 각종 기구를 넣고 수술하는 것이다. 배를 가르는 개복 수술에 비해 침습(절개) 부위가 매우 작아 세균감염과 과다출혈 우려가 적고 통증이 덜하다. 회복속도가 빨라 환자 입원기간도 줄일 수 있다.

다 빈치는 복강경 수술로봇이다. 복부에 1개 혹은 수 개의 구멍을 내 수술용 카메라와 지름 8mm가량의 로봇 팔 등을 넣고 의사가 컴퓨터 프로그램을 이용해 원격 조정을 한다.

주로 전립선암과 갑상샘암의 수

미국 인튜이티브 서지컬의 수술로봇 ‘다 빈치’(Da Vinci). 위키미디어 커먼스 제공

술, 자궁근종 절제술 등에 쓰인다.

한국과학기술원(KAIST) 권동수 기계공학과 교수 연구팀이 개발 중인 수술로봇은 아예 구멍을 뚫지 않는다. 입이나 항문, 요도 등 자연개구부(인체에 존재하는 구멍)를 통해 지름 5mm의 수술도구와 6mm의 내시경을 투입, 담낭과 맹장 등에 접근해 수술한다.

의사 손동작에 따라 로봇이 움직이는 원격 조정이다. 인체 침습이 아예 없는 ‘자연개구부 관통 내시경 수술법’(NOTES)으로, 동물실험이 진행 중이다.

한국과학기술연구원(KIST)과 연세대 신촌세브란스병원이 공동 개발하는 ‘미세수술용 능동형 캐뉼라 로봇’은 처음으로 뇌 수술 가능성을 열었다. 직경 4mm의 로봇 팔을 갖춘 이 로봇은 최근 카데바(해부용 사체) 실험에서 코를 통해 투입돼 두뇌 가운데인 뇌하수체의 종양을 제거하는 데 성공했다. 두개골을 절개하거나 얼굴 전면을 드러내야 하는 기존 수술법을 대체할 수 있다.

연구팀은 이 로봇 팔의 지름을 2mm까지 줄일 계획이다. 김승종 KIST 바이오닉스연구단장은 “우리는 다 빈치 로봇보다 더 어려운 뇌 수술 로봇에 도전한다”며 “보완을 거쳐 동물실험과 임상시험 허가를 받으려고 한다”고 말했다.

◇암 세포 찾아가 없애는 로봇도 개발

인공관절 수술로봇도 있다. 큐렉소(060280)의 ‘로보닥’(ROBODOC)은 최근 미 식품의약국(FDA) 승인을 받아 상용화를 앞두고 있다. 이 로봇은 연골이 마모된 무릎관절을 깎아내고 인체에 무해한 금속이나 세라믹 등으로 만든 인공관절을 끼어 넣는다.

로보닥은 무릎과 엉덩이 뼈의 인공관절 수술에 사용된다. 일반 인공관절 수술보다 정확도가 높고, 절개부위가 10cm에 불과해 통증이 적고 회복이 빠른 게 장점이다.

전남대 로봇연구소(박종오 소장)는 몸속에서 자유롭게 움직일 수 있는 마이크로(초소형) 의료로봇을 개발하고 있다.

연구팀은 박테리아와 직경 3μm(1μm=100만분의 1m)의 마이크로구조체를 결합한 암 치료 로봇인 ‘박테리오봇’(Bacteriobot)을 개발, 동물실험에 성공해 국제 원천특허를 확보했다. 종양을 공격하는 성향이 있는 박테리아가 항암제를 탑재한 마이크로구조체를 암세포까지 이동시키면 여기에 항암제를 뿌리는 것이다.

전남대 로봇연구소가 개발한 검진로봇인 능동형 ‘캡슐 내시경’. 전남대 제공

로봇연구소는 길이 18mm·지름 8mm의 알약 크기인 능동형 캡슐 내시경도 개발했다. 의사는 체외에서 무선 조종을 통해 이 캡슐 내시경을 위와 장 등에서 이동시키며 병 진단 등을 할 수 있다. 연구소 측은 검진로봇인 캡슐 내시경의 상용화 시점이 가장 빠를 것으로 보고 있다.

◇안전성·경제성 담보 필수..“원천기술로 신시장 창출해야”

그러나 이러한 기술개발이 바로 의료로봇시장 진입으로 이어지는 것은 아니다. 의료기기의 특성상 안전성이 확실히 담보돼야 하고, 기존 수술보다 비용 대비 효과가 분명히 높아야 하기 때문이다.

지난 4월 보건복지부 산하 한국보건의료연구원은 전립선암 로봇수술은 기존 수술에 비해 부작용 발생위험이 낮지만 위암 로봇수술의 경우 사망률과 합병증 발생률에서 일반 수술과 큰 차이가 없다고 평가했다.

현재 로봇수술을 독점하는 다빈치 로봇수술의 비용이 500만~1500만원대로 일반 수술에 비해 몇 배 이상 비싼 점을 참작하면 실효성에 의문이 제기되는 것이다.

최근 국회 입법조사처는 로봇수술을 현재 건강보험 비급여에서 선별급여 대상으로 지정하려는 복지부의 정책 추진에 역시 실효성 문제를 제기하며 사실상 반대입장을 표하기도 했다.

또한 기술적 측면에서는 선도자인 인튜이티브 서지컬의 수많은 특허 때문에 후발주자의 시장 진입에 상당한 제약이 있는 현실도 극복해야 한다. 국내 의료로봇 시장은 수십억원 규모에 그친다.

박종오 전남대 로봇연구소장(기계시스템공학부 교수)은 “의료로봇의 안전성 담보는 시간이 필요한 문제이다”며 “우리는 복부수술 위주인 다빈치 로봇과는 다른 새로운 시장을 창출해야 한다”고 말했다. 그는 “(원천기술 개발로) 사전에 특허 선점이 매우 중요하다”고 강조했다.

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