미니로봇을 혈관에 넣어 수술 성공

SF 영화처럼 혈관에 미니 로봇을 넣어 수술하는 개념을 증명하는 데 성공했다.

일반적으로 막힌 혈관을 치료할 때, 병변 부위에 조영제를 투입해 엑스레이에 찍히는 장면을 보며 초미세 카테터를 조심스럽게 통과시켜 해결하는 치료법을 채택하고 있다. 이러한 치료를 보다 간편하게 하기 위해 혈관 내를 이동할 수 있는 소형 로봇을 이용해 조영제를 투입하는 방법이 개발됐다.

한양대학 기계공학부 장건희 교수팀이 동물 실험을 통해 마이크로로봇을 이용한 혈관중재 원격 시술에 성공했다.

연구 결과(논문명: Separable and Recombinable Magnetic Robot for Robotic Endovascular Intervention)는 국제 학술뉴스인 IEEE Spectrum의 (IEEE Robotics and Automation Letters) 3월호에 실렸다.

혈관이 막혀서 발생하는 증상인 뇌졸중, 심근경색, 말초동맥질환 등은 인간의 죽음과 직결될 수 있다. 세계 인구의 고령화와 비만 증가로 인해 앞으로 더욱 늘어날 것으로 예상된다. 이러한 막힌 혈관은 수술로 뚫는 것이 일반적인 치료법이지만, 외과 의사가 수작업으로 수술기구를 혈관에 삽입해야 하는 어려움이 있다.

또한 기구 위치를 확인하기 위해 엑스레이에 의존해야 하기 때문에 의료진이 방사선에 심각하게 노출될 수 있다는 문제점이 있다.

https://youtu.be/PYJ4TSJI5Ao

이러한 문제를 해결하기 위해 장건희 교수팀은 자석으로 유도할 수 있는 로봇을 이용했다. 또 다양한 각도에서 촬영한 엑스레이 영상을 이용해 병변 부위 주변 혈관의 3D 지도를 생성하는 소프트웨어를 개발했다. 

실제 치료 시에는 'I-RAMAN(robotically assisted magnetic navigation system)'이라는 이름의 로봇을 카테터로 병변 부위 혈관에 주입하고, 3D 지도와 자석을 이용해 병변 부위까지 로봇을 유도한다.

그다음 치료가 필요한 곳에 도착한 로봇은 조영제나 약물의 국소 투여, 혈전 흡입 등 다양한 작업을 수행할 수 있다. 로봇은 작업이 끝나면 자석에 의해 로봇이 카테터로 되돌아가고, 로봇은 체외로 빠져나온다.

장 교수는 먼저 물탱크에 띄운 인공혈관으로 이 기술을 테스트해 성공했다. 이어 마취된 돼지를 대상으로 로봇을 테스트하고, 2021년부터 1년 동안 총 8번의 실험을 거쳐 치료 후에 안전하게 회수하는 전체 시술 과정을 성공적으로 수행, 마침내 실현 가능성을 증명했다.

장 교수팀은 I-RAMAN의 상용화를 목표로 연구를 계속할 계획이며, 인터맥(InterMag)라는 이름의 바이오 벤처기업도 설립했다. 또한, 한국 식품의약품안전처에 임상시험을 신청할 예정이다.