텔레커뮤니케이션과 로봇 기술 ´합작품´

외과 영역에서의 복강경 수술의 발전은 복강경 담낭 절제술의 시작부터라 할 수 있다.

그 후 여러 각기 다른 종류의 장기에서 복강경, 내시경 수술이 시도되었고 현재에는 여러 종류의 외과 질환에서 적용되어지고 있다.

특히 서구에서는 이미 보편화 되어 외과 치료의 한 방법으로 자리 매김을 하고 있는 실정이다.

물론 각 센터마다의 차이는 있으나 미국 및 유럽 등지에서는 전체 외과 수술의 50% 이상에서 복강경, 내시경 수술 방법을 이용하여 치료한 지 오래이다.

내시경, 복강경 수술을 이용한 미소침습수술의 눈부신 발전은 환자 자신들에게 뿐만 아니라 현대의학 발전에 쾌거를 이룬 수술기술의 개발이라 할 수 있다.

더욱이 이와 같은 수술기술의 발전 속에서 보다 더 나은, 현 복강경·내시경 수술이 가지고 있는 단점을 보완하기 위한 노력이 계속 되어 왔고 이와 같은 노력은 현대 과학기술의 발전에 힘입어 상상도 못하던 꿈의 수술인 로봇수술이라는 신기술을 탄생시켰다.

기존의 복강경 수술은 2D(two-dimension) 하에서 시술을 하여야 하며, straight laparoscopic instrument를 사용함으로 수술 중 외과의의 자유로운 관절운동(wrist motion)에 제한이 있는 등 시술의 종류가 다양해짐에 따라 몇몇의 아쉬운 점들이 노출되었다. 이에 이를 극복하고 보완하고자 개발해 왔던 분야가 바로 로봇수술이다.

여기에 더해 최근의 텔레커뮤니케이션 기술의 발전은 이와 같은 로봇기술과 접목 되어새로운 분야인 원격로봇수술을 만들어 냈다.

원격로봇수술이란 쉽게 말해 환자와 외과의가 서로 다른 지역에 있으며, 외과의가 환자 주위에 설치 되어 있는 로봇을 본인의 사무실에 설치된 제어기 안에서 조정하여 원거리에서 시술을 하는 수술 방법이다.

"Remote solo surgeon laparoscopic operation"이라고도 설명하고 있다.

물론 원격로봇수술은 광섬유라인 등의 기본적인 텔리커뮤니케이션의 뒷받침 없이는 상상하기 조차 어려운 시술이다.

원격로봇수술은 전쟁시 발생 할 수 있는 응급수술 또는 특수 전문분야의 외과의가 없는 지역, 상황에서 발생 할 수 있는 환자들을 위해 고안되었던 아이디어로 여기에 컴퓨터 기술의 발전을 통한 3D(3차원) 기술의 발전 등에 힘입어 미소침습수술의 한 영역을 차지하게 되었다.

이와 같은 수술 방법들은 기존의 복강경수술보다 집도의가 편안히 의자에 앉아서 시술을 할 수 있어 시술에 훨씬 편안함을 느끼며(ergonomically superior), 로봇팔을 통한 간접적인 접촉에 의해 수술을 하게 되어 최근에 급증하고 있는 에이즈를 포함한 감염질환으로부터 외과 의사들이 보호받을 수 있는 장점 또한 있다.

성공적인 원격 텔레로봇수술을 위해서는 로봇시스템과 시스템 제어기, 로봇팔의 작동을 가능한한 실시간에 연결해 줄 광섬유케이블이 필수적이다.

당시 Transatlantic Telerobotic-assisted Laparoscopic Cholecystectomy에 이용되었던 로봇팔은 Computer Motion사의 제우스 로봇 시스템이었으며 그 외 France Telecom / Equant, Telecommunication Company의 도움을 받았다.

현재 개발된 laparoscopic용 로봇 시스템은 크게 두 가지로 Computer Motion사의 제우스 시스템과 Intuitive surgery사의 다빈치 시스템이다.

두 시스템 사이에는 서로간에 장단점이 있으며, 그 당시 사용되었던 로봇시스템인 제우스 시스템으로는 이미 마운트 사이나이 의대 최소침습적 수술 센터(MISC) 팀에서는 무수한 기초 제반적인 동물 실험을 맞춘 상태였으며 여러 유명 학회 및 전문 잡지에 그 결과를 소개 했었다.

본인도 이에 관한 몇 가지 프로젝트에 관여하여 연구하였으며, 기회가 되면 이 또한 소개하려 한다.

그러나 원거리 로봇 수술은 로봇시스템과 이를 연결해 주는 광케이블만으로 모든 것이 다 해결되는 것만은 아니다.

여기에 다량의 정보를 압축해 가능한 실시간에 정보를 전달시켜 주고 다시 압축된 정보를 복원시켜주는 Codec 등의 Network Package 등이 필요하다<그림 1, 2>

당시 두 지역간의 거리는, 다시 말해 환자와 외과의 사이의 거리는 6222㎞(3866miles, roundtrip 7732miles) 였으며 시술 전 예측되었던 정보의 전송 지연은(experimental time delays) 총 165msec로 외과의가 제어 Console의 제어기를 움직이고 스크린을 통해 프랑스의 환자 옆의 로봇 팔의 움직임을 감지하는데 걸리는 80msec와 여기에 전송 정보를 압축하고 복원하는데 걸리는 85msec으로 예측되었으나 실제의 지연시간은 155msec였으며 우려했던 바와는 달리 6222㎞라는 거리가 떨어져 있기는 했으나 거의 실시간에 시술을 하였다 하여도 과언이 아니라 할 수 있다.

물론, 당시 환자 옆에는 모든 외과의가 대기하고 있었으며 시간지연에 의해 만일에 일어날 수 있을 위험 상황에 충분한 준비가 되어 있었다<그림 3~7>.

그러나 이와 같은 거대한 프로젝트가 이루어지기까지는 의료법적인 부분에서의 또 다른 하나의 장애물이 있었다.

그것은 서로 다른 두 나라가 동시에 연관되어 있었던 시술이었기에 양국간의 의료면허문제의 명확한 정리가 필요했던 것이다.

다행히 이 한 경우에 제한하여 양 국가 간의 담당부처의 협의가 시술 전에 극적으로 이루어져 역사적인 순간을 맞이 할 수 있었다.

그러나 이와 같은 노력에도 불구하고 이 거대한 현대 의학의 역사적인 프로젝트는 아쉽게도 9·11 테러에 의해 큰 빛을 못 보고 아쉬운 역사의 한 순간으로 덮어지고 말았다.

Telesurgery는 1992년 Satava 등에 의해 처음 정의되어졌고, 1993년 가그너 박사팀에 의해 처음으로 robot assist laparoscopic cholecystetomy가 시행되었다.

그 후 1997년 처음으로 15피트 거리에서의 remote laparoscopic cholecystectomy가 시행되었고 1998년에는 14000㎞ 거리의 transcontinental robot-assist laparoscopic cholecystecomy가 이루어졌다.

이 당시에는 1000ms의 속도로 정보가 전송 되었었다. 그 후 텔레커뮤니케이션 네트워크의 발전에 의해 2001년 7월 처음으로 돼지에서 원거리 transatlantic remote laparoscopic cholecystectomy가 마운트 사이나이 의대 최소침습적 수술 센터(MISC)의 미셀 가그너 박사팀에 의해 시행되었으며, 결국에는 2001년 9월 7일 인간에서 처음으로 transatlantic remote laparoscopic cholecystetomy가 역시 가그너와 마리스콕스 박사팀에 의해 시행되는 역사적인 순간을 맞이하게 되었다<그림 8>.

그 후 가그너 박사팀은 transatlantic의 2 배 거리인 일본 센다이 토호쿠대학과 transpacific telerobotic surgery에 도전하고자 준비 중이나 몇 가지의 문제점들로 인해 지연되어지고 있는 실정이다.

이와 같이 놀라운 속도로 텔레로봇수술은 발전하고 있으나 아직도 해결해야 할 원거리원격수술에 대한 제반적인 문제점들이 몇 가지 있다.

우선 항상 예상하기 쉽지 않은 화면전송지연과 음질, 원거리에 따른 비디오 해상도의 문제, 서로 다른 국가간의 의료 법적인 문제(legality)와 신기술 적용에 따른 환자들에 대한 윤리적인(ethics) 부분들이 정리 돼야 과거 꿈에서만 그리던 원격로봇수술에 대한 미래가 활짝 열리게 되리라 전망된다.


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