2019.05.10

'무인' 로봇 수술 시대 여는 핵심 기술은 '초음파'

George Nott | Computerworld
로봇을 이용한 수술은 이미 널리 시행되고 있다. 예를 들어 다빈치(Da Vinci) 외과 수술 시스템 같은 기기는 호주의 많은 병원에서 사용된다. 로봇 수술은 로봇 시스템을 제어하는 손잡이를 이용해 수술을 진행한다. 로봇 시스템에는 매우 부드럽게 움직이는 팔과 고해상도 카메라, X-레이, CT 스캐너, 특수 제작한 수술 툴이 달려 있다. 믿을 수 없을 만큼 정교하게 접합하고 꿰맬 수 있다.



실제로 다빈치 기기는 매쿼리대학병원과 로열 프린스 알프레드, 콘코드 리페이트리에이션 캠퍼스 등에서 전립선암 환자 수백 명의 수술에 사용됐다. 로봇을 이용하면 수술 시간을 줄일 수 있는데 이는 곧 환자의 회복 기간 단축을 의미하기도 한다. 시드니 대학의 부교수 루반 테니개슬란은 "로열 프린스 알프레드와 콘코드 리페이트리에이션 캠퍼스 등에서 최근 진행된 전립선암 수술 100건을 분석한 결과, 로봇 수술을 시행하면 절개 수술 대비 혈액 손실을 줄이고 입원 기간을 단축하는 것은 물론 마취약도 덜 사용하는 것으로 나타났다"라고 말했다. 

로봇 수술의 최종 목적지는 '사람' 의사의 통제 없이 비외과적 치료를 수행할 수 있도록 하는 것이다. 시드니대학의 심장흉부외과 전문의 폴 배넌은 "인간이 손을 떼고 로봇이 스스로 수술하도록 허용할 것이냐의 여부는 여전히 논란으로 남는다"라고 말했다.

그러나 이 논란의 결과와 상관없이 자동 로봇 수술은 이미 상당 부분 현실에 가까이 와 있다. 퀸즐랜드공과대(QUT)는 현재 차세대 무인 수술 로봇을 개발하고 있다.

최근 이 대학 연구팀이 흥미로운 논문을 공개했다. 이에 따르면 기존의 수술 로봇은 체적 측정 이미징 기술이 부족해 실시간으로 상황을 인식하는 데 어려움을 겪고 있다. 이런 한계는 완전한 무인 자동 수술 시스템 확산의 발목을 잡고 있다. 매우 높은 수준의 자동화, 특히 이미지 처리 부문에서의 자동화가 필요한데 현재 수준으로는 불가능하다고 연구팀은 진단했다.

실제로 자동 수술이 가능하려면 로봇이 수술 부위에 대한 상세하고 동적인 맵을 만들 수 있어야 한다. 그래야 로봇이 제한된 시야에서 벗어나 전례 없는 수준으로 주변을 인식하고 이 결과를 바탕으로 최소한만 절개하거나 혹은 구멍을 통한 수술을 진행할 수 있다.

연구팀은 찾은 대안은 초음파다. 3D 고해상도 비디오 영상을 이용하는 기존 다빈치 기기와 달리 실시간 초음파 형상과 강화된 머신러닝 알고리즘을 이용해 환자의 내부를 '볼 수 있는' 수술 로봇을 개발하고 있다.

이번 논문의 공동 저자인 QUT의 폰타나로사 다비드는 "초음파 이미지를 이용하면 힘줄과 인대 등 구조가 매우 흡사한 부드러운 인체 조직도 구별할 수 있다. 특히 초음파 이미지는 쉽게 옮길 수 있고 환자에 전혀 해롭지 않으며 폐소 공포증 같은 부작용도 피할 수 있는 장점이 있다. 단, 이를 해석해 활용하기까지 오랜 기간 훈련이 필요하다"라고 말했다.

연구팀에 머신러닝 기술을 접목한 것도 이 때문이다. 머신러닝과 초음파 기술을 이용하면 로봇은 즉시 자동으로 다른 조직 형태를 인식해 사람의 개입 없이 수술 작업을 위한 경로를 확보하고 대응할 수 있다. 연구팀은 "이 이미징 기술은 실시간이면서 수술실에서 사용할 수 있다. 환자에도 무해하다. 이러한 특징 때문에 미래 수술 로봇 시스템의 핵심 요소가 될 것이다. 무인 수술 시스템의 요건도 충족할 것으로 기대한다"라고 설명했다. ciokr@idg.co.kr



2019.05.10

'무인' 로봇 수술 시대 여는 핵심 기술은 '초음파'

George Nott | Computerworld
로봇을 이용한 수술은 이미 널리 시행되고 있다. 예를 들어 다빈치(Da Vinci) 외과 수술 시스템 같은 기기는 호주의 많은 병원에서 사용된다. 로봇 수술은 로봇 시스템을 제어하는 손잡이를 이용해 수술을 진행한다. 로봇 시스템에는 매우 부드럽게 움직이는 팔과 고해상도 카메라, X-레이, CT 스캐너, 특수 제작한 수술 툴이 달려 있다. 믿을 수 없을 만큼 정교하게 접합하고 꿰맬 수 있다.



실제로 다빈치 기기는 매쿼리대학병원과 로열 프린스 알프레드, 콘코드 리페이트리에이션 캠퍼스 등에서 전립선암 환자 수백 명의 수술에 사용됐다. 로봇을 이용하면 수술 시간을 줄일 수 있는데 이는 곧 환자의 회복 기간 단축을 의미하기도 한다. 시드니 대학의 부교수 루반 테니개슬란은 "로열 프린스 알프레드와 콘코드 리페이트리에이션 캠퍼스 등에서 최근 진행된 전립선암 수술 100건을 분석한 결과, 로봇 수술을 시행하면 절개 수술 대비 혈액 손실을 줄이고 입원 기간을 단축하는 것은 물론 마취약도 덜 사용하는 것으로 나타났다"라고 말했다. 

로봇 수술의 최종 목적지는 '사람' 의사의 통제 없이 비외과적 치료를 수행할 수 있도록 하는 것이다. 시드니대학의 심장흉부외과 전문의 폴 배넌은 "인간이 손을 떼고 로봇이 스스로 수술하도록 허용할 것이냐의 여부는 여전히 논란으로 남는다"라고 말했다.

그러나 이 논란의 결과와 상관없이 자동 로봇 수술은 이미 상당 부분 현실에 가까이 와 있다. 퀸즐랜드공과대(QUT)는 현재 차세대 무인 수술 로봇을 개발하고 있다.

최근 이 대학 연구팀이 흥미로운 논문을 공개했다. 이에 따르면 기존의 수술 로봇은 체적 측정 이미징 기술이 부족해 실시간으로 상황을 인식하는 데 어려움을 겪고 있다. 이런 한계는 완전한 무인 자동 수술 시스템 확산의 발목을 잡고 있다. 매우 높은 수준의 자동화, 특히 이미지 처리 부문에서의 자동화가 필요한데 현재 수준으로는 불가능하다고 연구팀은 진단했다.

실제로 자동 수술이 가능하려면 로봇이 수술 부위에 대한 상세하고 동적인 맵을 만들 수 있어야 한다. 그래야 로봇이 제한된 시야에서 벗어나 전례 없는 수준으로 주변을 인식하고 이 결과를 바탕으로 최소한만 절개하거나 혹은 구멍을 통한 수술을 진행할 수 있다.

연구팀은 찾은 대안은 초음파다. 3D 고해상도 비디오 영상을 이용하는 기존 다빈치 기기와 달리 실시간 초음파 형상과 강화된 머신러닝 알고리즘을 이용해 환자의 내부를 '볼 수 있는' 수술 로봇을 개발하고 있다.

이번 논문의 공동 저자인 QUT의 폰타나로사 다비드는 "초음파 이미지를 이용하면 힘줄과 인대 등 구조가 매우 흡사한 부드러운 인체 조직도 구별할 수 있다. 특히 초음파 이미지는 쉽게 옮길 수 있고 환자에 전혀 해롭지 않으며 폐소 공포증 같은 부작용도 피할 수 있는 장점이 있다. 단, 이를 해석해 활용하기까지 오랜 기간 훈련이 필요하다"라고 말했다.

연구팀에 머신러닝 기술을 접목한 것도 이 때문이다. 머신러닝과 초음파 기술을 이용하면 로봇은 즉시 자동으로 다른 조직 형태를 인식해 사람의 개입 없이 수술 작업을 위한 경로를 확보하고 대응할 수 있다. 연구팀은 "이 이미징 기술은 실시간이면서 수술실에서 사용할 수 있다. 환자에도 무해하다. 이러한 특징 때문에 미래 수술 로봇 시스템의 핵심 요소가 될 것이다. 무인 수술 시스템의 요건도 충족할 것으로 기대한다"라고 설명했다. ciokr@idg.co.kr

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