미 육군의 원격의료 및 진보기술 연구센터(TATRC: Telemedicine and Advanced Technology Research Center)의 게리 모세즈(Gerry Moses) 박사에 따르면, 이러한 연구는 즉각적으로 이용할 수 있는 것을 말하는 것은 아니며, 지금 이와 같은 연구를 수행하지 않으면 미래의 전장에서 로봇을 이용하여 원격 수술을 시행하는 선택권을 가지지 못할 수 있다는 점에서 이러한 연구 수행의 기본적인 동기를 얻고 있다.
병원에서 로봇 수술 시스템을 사용하는 의사는 전형적으로 환자가 있는 방에서 가로질러 위치한 제어 콘솔에 앉는다. 3차원 모니터를 보면서 의사는 조이스틱을 사용하여 수술도구와 카메라를 가진 로봇을 제어한다.
복강경 수술의 일부인 로봇 수술은 최소 침습 수술이라는 장점을 가진다. 복강경 수술 도구(lap instrument)가 매우 유행하고 있지만, 때때로 이러한 도구들은 인간공학적이지 못하여 단지 손만 사용하는 경우 만들 수 있는 복잡하고 어려운 동작을 수행할 수 없게 한다. 그러나 로봇은 재건 수술 중에 봉합과 같은 동작을 가능하게 하는 관절형 도구를 구비하기 때문에 이와 같은 복잡하고 어려운 수술 동작의 일부를 수행할 수 있다.
로봇 수술은 의사들에게 몇 가지 장점을 제공한다. 로봇은 기계이기 때문에 미세한 근육 운동을 수행할 때 인간의 손에서 발생하는 통상적인 떨림을 제거할 수 있다. 시스템이 보여주는 3차원 영상은 의사들에게 넓은 시야와 확대된 영상을 제공하여 복잡하고 난해한 수술에 유용하다. 그리고 로봇 수술은 의사가 앉은 자세에서 수행되기 때문에 의사를 지치게 하지 않는다. 이와 같은 로봇 수술의 장점들 때문에 TATRC의 연구자들은 이를 전장에 적용하려고 시도하고 있다.
미국 국방부 산하의 군사 기술 연구 개발 기구인 국방 첨단 연구 계획청(DARPA: Defense Advanced Research Project Agency)이 발표한 미래의 비디오에 따르면, 한 병사가 동료 병사의 부상을 무선 신호로 알린다. 수초 내에 무인 후송 차량이 부상당한 병사를 들것에 옮겨서 차량 내부의 수술실로 옮긴다. 부상 부위를 찾기 위해 이 병사의 신체가 스캐닝되고, 진단 이 내려진다. 곧 원격 수술이 시작되고 완료된 후에는 무인 비행기가 나타나서 병사를 후송한다.
트라우마 포드(Trauma Pod)라고 알려진 이 시스템은 점진적으로 발전하고 있다. 첫 번째 단계 중 하나는 수술실 근무 간호사를 대체하는 것이다. 지난 1월에 개최된 한 학술대회에서 모세즈는 참석자들에게 이와 같은 비전이 실현되고 가고 있는 지에 대해 발표했다.
수술실에서 환자를 제외하고 모든 사람들을 없애는 개념을 촉진시키기 위해 TATRC는 콜롬비아 대학교(Columbia University)의 외과의사 마이클 트리트(Michael Treat) 박사가 가진 수술실 로봇 간호사 아이디어에 대해 연구 자금을 지원하고 있다.
페넬로페(Penelope)라고 명명된 이 로봇은 외과의사들이 요구하는 수술 도구들을 구비하고 이를 관리한다. 최초로 개발된 페넬로페는 5개의 수술 도구를 다룰 수 있었으며, 의사가 수술 중에 필요한 수술 도구를 요구할 때 이에 대한 페넬로페의 대응에는 시간 지연이 있었다. 현재 3년 간의 정교화 과정을 거친 페넬로페는 훨씬 향상되어 음성으로 반응을 보이고, 14개의 수술 도구를 다룰 수 있다. 2005년에 페넬로페는 최초로 인간에 대한 수술을 보조했다.
첨부된 그림에 대한 간단한 설명:
(그림1) 로봇 수술 시스템 다빈치(da Vinci)
(그림2) 전장에서 사용될 미래의 원격 수술 로봇 시스템 트라우마 포드(Trauma Pod)
(그림3) 수술실 로봇 간호사 페넬로페(Penelope)
원거리에서 실시하는 로봇 원격 수술은 꾸준히 진보하고 있으나, 아직은 많은 연구 개발이 필요하다. 최초의 대서양 횡단 원격 수술은 2001년에 미국 뉴욕에 있는 제크 마레스코(Jacques Marescaux) 박사가 프랑스 스트라스부르(Strasbourg)에 있는 68세의 여성으로부터 담낭을 제거한 것이다. 이 수술을 위해 대체 수술팀이 대기하고, 연속적인 신호 연결을 위한 전용 대서양 횡단 신호라인을 사용하는 등 많은 안전 장치가 마련되었다. 결과적으로 이 수술은 원격 수술의 가능성을 입증했다.
또한 캐나다의 메란 안바리(Mehran Anvari) 박사는 약 250마일(약 402km) 떨어진 환자에 대해 20여 회의 원격 수술을 수행했다. TATRC의 파트너이기도 한 안바리 박사는 위, 신장, 비장에 대한 최소 침습 수술을 수행하기 위해 의사의 손과 손가락의 움직임을 측정하고 전송하는 특수한 구성의 복강경 로봇을 사용한다. 비록 이러한 수술이 뇌수술이나 심장 수술과 같이 복잡하지는 않지만 매번 성공할 때마다 원격 수술의 가능성을 높이고 있다.
비록 로봇 제어의 정밀도와 효율이 크게 향상되고 있지만 의학 분야에서 로봇 원격 수술이 주류가 되기 위해 극복해야 할 몇 가지 기술적 난제가 존재한다. 원격지 간에 신호전달의 지연인 대기시간 문제와 전기 신호 전달에 있어 순간적인 파형의 난조인 지터(jitter) 문제는 수술의 성공여부를 결정하는 요인이 될 수 있다.
TATRC는 이러한 기술적 도전과제를 극복하기 위해 노력하고 있다. 2005년 4월에 열린 한 학술대회에서 TATRC는 미국 콜로라도(Colorado)주 덴버(Denver)에 있는 의사가 캘리포니아(California)주 서니베일(Sunnyvale)에 위치한 2마리 돼지에 대한 로봇 원격 수술을 라이브로 수행했다. 대기시간과 지터를 극복하기 위해 엔지니어들은 양단에 있는 40피트(약12m)에 대해 전기 신호를 정교화하였다. 이를 통해 원격지를 보여주는 모니터 이미지와 의사의 수술동작 사이에 최소의 시간 지연을 만들어 대기 시간이 허용 가능한 범위 내에 머물도록 했다.
한편, 군사용 수술 로봇은 전장에서 사용되기 위해 가능한 작고, 가볍고, 적은 동력을 소모해야 한다. 수술 로봇을 작게 만들려는 노력은 이미 시작됐다. 올해 안바리 박사는 미국 항공우주국(NASA)의 해중 거주 실험실(Aquarius Underwater Laboratory)에서 실험실 내부에 위치한 다른 의사의 도움을 받아 원격 로봇 수술을 수행할 예정이다. 이를 위해 수술 로봇은 크기가 상당히 축소되어야 한다. TATRC는 이러한 원격 수술에 사용하기 위해 캐나다에 있는 안바리 박사의 마스터 제어 콘솔과 인터넷을 통해 연결될 아미 암(Army Arm)이라고 불리는 작고 효율적이며 휴대가 간편한 로봇을 개발하고 있다.
더욱이 TATRC는 서로 다른 곳에 위치한 여러 명의 의사들이 수술 로봇을 조작하는 진정한 원격 협업(telecollaboration)을 준비하고 있다. 수술 로봇 시스템에 또 다른 장소를 연결하여 환자는 하나의 장소에 위치해 있고, 한 수술팀은 다른 장소에, 또 다른 수술팀은 제3의 장소에 위치하여 협동으로 수술 로봇을 조작하여 돼지에 대한 수술을 수행할 예정이다. 이전에 제3의 장소에 있는 의사가 원격 수술에 대해 관찰하고 조언하는 것이 이미 시연되었다. 올 봄에 예정된 시연에서 제3의 장소에 있는 의사는 원격 조언이나 원격 관찰 수준을 넘어 실제로 수술 로봇을 협동으로 조작하게 되어 진정한 원격 협업 수술을 시험할 예정이다.
미래의 전장 수술에서 원격지에 있는 의사는 특정한 수술 절차에 대해 익숙하지 않은 현장에 위치한 의사를 돕게 될 것이다. 전장에서 환자에게 수술 도구를 삽입할 사람이 필요하기 때문에 DARPA의 미래 비디오와 같이 로봇이 스스로 수술을 진행하지는 않을 것으로 예측되고 있다.
환자가 로봇 원격 수술을 원하는 가도 문제가 될 수 있다. 이것은 의사에 대한 신뢰의 문제이다. 그러나 전장에서 발생한 부상자의 경우 이것은 문제가 되지 않을 것이다.
첨부된 그림에 대한 간단한 설명:
(그림1) 메란 안바리(Mehran Anvari) 박사의 원격 로봇 수술 사진
정보출처 http://www.military.com/features/0,15240,97023,00.html
