정확도가 생명… 수술 전 계획 따라 뼈 깎아
완전 자동 방식, 반자동 방식으로 나뉘어
과거 '로봇 수술' 하면 의사는 복잡한 로봇 사용법 때문에, 환자는 비싼 수술비 때문에 꺼렸던 게 현실. 그렇지만 요즘에는 ‘로봇’이 대세로 자리 잡았다.
2005년 국내 도입돼 현재 전립선암 등 각종 수술에 사용되는 인튜이티브서지컬사의 ‘다빈치’는 물론, 최근에는 무릎 인공관절 수술에도 로봇이 활발히 적용되고 있다. 무릎 인공관절 수술 환자는 한 해 7만명이 넘는데, 의료계는 약 10%가 로봇으로 수술을 받는다고 추산하고 있다.
로봇의 가장 큰 장점은 '일관되고' '정확한' 수술을 할 수 있다는 점이다. 아무리 베테랑 의사라고 해도 매번 최고의 결과를 내긴 어렵다. 로봇은 수술 의사의 한계를 보완해준다.
무릎의 인공관절의 성패는 '정확성'에 달렸는데, 로봇은 인공관절이 ‘정확히’ 삽입될 수 있도록 닳고 닳은 무릎 관절을 깍는 역할을 담당한다. 전세계적으로 인공관절 로봇 브랜드가 10여 개가 있으며, 국내에는 주로 4개사의 인공관절 로봇이 사용된다. 최근에는 중소병원 의료 연구소에서 국산 로봇을 개발하는 성과도 거뒀다.
◇이춘택의료연구소의 ‘닥터 엘씨티(Dr. LCT)’
경기도 수원의 이춘택의료연구소와 이춘택병원에서 지난해 7월 인공관절 수술 로봇 닥터 엘씨티(Dr. LCT)를 개발했다. 이춘택병원은 2002년 국내 최초로 인공관절 수술 로봇인 '로보닥(ROBODOC)'을 도입했으며 지금까지 1만 6000건의 로봇 수술을 한 로봇 인공관절 전문 병원이다. 환자 수술에 그치지 않고, 자체 연구소와 함께 7년의 노력 끝에 새로운 로봇을 개발, 지난해 식품의약품안전처 허가를 받았다.
닥터 엘씨티는 기존 로봇에 비해 수술 시간을 단축했다. 로봇 수술을 하기 위해서는 수술 전 환자의 무릎CT 촬영을 통해 환자의 뼈 모양·위치·병소 등을 확인하고 이 정보를 컴퓨터에 입력한 뒤 뼈를 깍고 인공관절을 삽입하는 등 시뮬레이션을 해본다. 수술실에서는 ‘정합’ 과정을 거쳐야 한다. 정합이란 수술 환자의 실제 뼈 위치를 로봇에게 알려주는 과정인데, 닥터 엘씨티는 이 과정을 효율화 해 뼈를 깎는 시간을 줄였다. 지금까지 닥터 엘씨티로 약 100케이스의 수술을 했는데, 뼈를 깎는 시간이 평균 7~8분(기존 12분)으로 줄었다. 수술을 위한 피부 절개부터 봉합까지는 53분으로 한 시간이 채 안 걸린다. 수술 시간을 단축시키면 감염 등의 위험이 줄어든다.
닥터 엘씨티는 실제 관절을 깎는 본체와 콘솔(조정용 장치)이 하나로 합쳐져 있어 콤팩트하다. 장비 이동이 편하고, 전선 등이 줄어 수술실 오염 위험이 적다. 로봇 팔의 관절도 7축 다관절이라 다양하고 세밀한 수술 동작이 가능하다. ‘완전 자동’ 방식인 것도 특징. 사전에 계획된 범위에 따라 로봇 팔이 알아서 뼈를 절삭해주며, 오류가 생기면 자동으로 멈춘다. 여러 회사의 인공관절을 사용할 수 있도록 설계됐다.
◇스트라이커의 ‘마코(Mako)’
미국 스트라이커에서 2006년 개발, 전세계에서 가장 많이 쓰이는 인공관절 수술 로봇이다. 국내에는 지난 2018년 세브란스병원에서 도입해 테스트 목적으로 수술을 시행해왔다. 현재는 힘찬병원 등 관절전문병원에서 도입해 사용하고 있다.
수술 전 CT 촬영을 통한 3차원 환자 영상자료를 분석, 인공관절 삽입 시 필요한 관절의 최소 절삭 범위를 설정한다. 수술실에 들어가서는 의사가 환자 무릎을 절개한 후 직접 뼈의 상태를 재확인하는 작업을 거친다. CT 영상을 토대로 수치화한 데이터를 의료진이 직접 확인하는 작업을 거치는 것이다. 막상 무릎을 절개하면 뼈의 표면이 불규칙한데, 90개 정도 점을 찍어 프로그램에 입력된 데이터를 수정·보완한다. 이런 과정이 10~20분이 추가 소요된다. 입력 값을 바탕으로 로봇이 제공한 가이드에 따라 수술 의사는 로봇 팔을 잡고 뼈를 절삭하면 된다.(반자동 방식) 고관절에서 발목에 이르는 하지 정렬을 맞춰서 계산해주고, 무릎을 구부리고 펼 때 달라지는 관절 간격도 수치화해 의사가 확인할 수 있다. 주로 자사 인공관절 임플란트를 사용해야 한다.
최초의 국산 인공관절 수술 로봇이다. 환자의 무릎 CT촬영을 하고 수술 계획을 수립한 뒤 뼈를 절삭을 하는 방식은 다른 로봇과 비슷하다. 다른 점은 닥터 엘씨티나 마코는 무릎 관절 절삭 전 수술 계획을 변경할 수 있는데 반해, 큐비스는 관절 절삭 도중에 변경이 가능하다는 점. 수술 계획에 따라 로봇이 스스로 정밀하게 뼈를 절삭하는 완전 자동 방식이다. 로봇 팔이 6관절로 이루어져 다양한 동작과 유연성을 가지고 있다. 실시간 위치 추적 장치(OTS)가 적용돼 수술 의사의 편의성을 향상시켰다. 수술 시 기구 사용을 최소화하기 때문에 감염 위험도 줄일 수 있다. 본체와 콘솔로 나뉘어 있다. 여러 회사의 인공관절을 사용할 수 있다.
영국 스미스앤네퓨의 나비오는 수술 전 CT를 찍지 않으며 수술실에서 바로 환자 뼈를 컴퓨터에 인식시킨다. 컴퓨터의 3D 네비게이션이 환자 상태에 맞춘 절삭 범위를 지정하고, 인대 간격 기준을 시각화해 정확한 수술을 도모한다. 여러 각도에서 세밀하게 환자의 관절 상태 및 균형을 확인할 수 있다. 의사가 로봇 팔을 잡고 관절을 절삭해야 하는 반자동 방식. 수술실에서 계획을 세우기 때문에 절개부터 봉합까지 90~100분 정도 걸린다. 수술 의사의 수작업이 많아 ‘세미 로봇’이라는 평가. 로봇 도입 비용도 상대적으로 저렴하다. 주로 자사 인공관절 임플란트만 사용한다.