로봇이 최초의 완전 자동화된 복부 수술을 수행하다

존스 홉킨스 대학의 팀이 개발한 새로운 로봇이 인간의 도움 없이 최초의 복부 수술을 수행했다. 이 로봇은 돼지의 연조직에서 수술을 수행했으며, 인간에게 완전 자동화된 수술을 수행하는 데 중요한一步이다.

스마트 조직 자율 로봇 (STAR)

이 로봇의 이름은 스마트 조직 자율 로봇 (STAR)이며, Science Robotics에 발표된 논문에서 설명되었다.

액셀 크리거는 존스 홉킨스의 화잉 스쿨 오브 엔지니어링의 기계 공학 조교수이며, 이 연구의 선임 저자이다.

“우리의 연구 결과는 수술에서 가장 정교하고 섬세한 작업 중 하나인 장의 재결합을 자동화할 수 있음을 보여준다. STAR는 4개의 동물에서 이 절차를 수행했으며, 인간이 같은 절차를 수행했을 때보다 훨씬 더 좋은 결과를 나타냈다”고 크리거는 말했다.

로봇은 특히 장의 재결합에서 효율적이었으며, 이는 반복적인 동작과 정밀도가 필요한 절차이다. 이는 위장관 수술에서 더 도전적인 측면 중 하나이며, 높은 정확도와 일관성이 필요하다. 약간의 손 떨림은 환자에게 큰 합병증을 초래할 수 있다.

2016 모델을 기반으로 구축

크리거는 워싱턴 D.C.의 차일드런스 내셔널 병원에서 일하는 팀과 함께 작업했으며, 진 강은 존스 홉킨스의 전기 및 컴퓨터 공학 교수이다. 함께 로봇을 개발했으며, 이는 연조직을縫合하기 위한 비전 가이드 시스템을 갖추고 있다. 현재 모델은 2016년에 돼지의 장을 수리할 수 있는 모델을 기반으로 구축되었지만, 이전 모델은 큰 절개를 필요로 하며 인간의 지침이 필요했다.

현재 STAR 시스템은 자율성과 수술의 정밀도를 향상시키는 새로운 기능을 갖추고 있다. 이러한 기능에는 전문縫合 도구와 최첨단 영상 시스템이 포함된다.

크리거에 따르면, 연조직 수술은 로봇에게 주요 도전이다. 이는 예측할 수 없는 특성 때문이다. 이를 극복하기 위해 STAR는 실시간으로 수술 계획을 조정할 수 있는 새로운 제어 시스템을 갖추고 있다. 이는 인간 외과와 유사하다.

“STAR가 특별한 이유는 최초의 로봇 시스템이 연조직에서 최소한의 인간 개입으로 수술 계획을 계획, 적응 및 실행할 수 있기 때문이다”고 크리거는 말했다.

강과 그의 학생 팀은 구조 조명 기반의 3차원 내시경과 기계 학습 기반 추적 알고리즘을 개발하여 시스템을 안내했다.

“우리는 지능형 수술 로봇을 더智能하고 더 안전하게 만들기 위해 고급 3차원 기계 비전 시스템이 필수적이라고 믿는다”고 강은 말했다.

복부 수술 절차를 위한 자동 로봇 시스템을 개발하는 것이 점점 더 중요해지고 있다.

“로봇縫合은 높은 정밀도와 반복성이 필요한 수술 작업을 외과의 기술에 관계없이 모든 환자에서 더 정확하고 일관된 결과를 낼 수 있는 방법이다. 우리는 이것이 환자 치료에 대한 더 민주적인 접근 방식을 제공할 것이라고 가정한다. 이는 더 예측 가능하고 일관된 환자 결과를 의미한다”고 크리거는 말했다.

STAR를 개발한 다른 팀원으로는 하메드 사이디, 저스틴 D. 오퍼만, 마이클 캄, 슈원 웨이, 시몬 레너드 등이 있다. 연구는 또한 차일드런스 내셔널 병원의 전환 요로과 책임자 마이클 H. 쉬에가 도왔다.