동물 실험에서 원격 로봇으로 혈관 치료 성공해

한양대 기계공학부 장건희 교수팀이 동물 실험을 통해 마이크로로봇을 이용한 혈관중재 원격 시술을 성공했다고, 한양대가 15일 밝혔다. 이에 따라 세계 사망원인 1위인 혈관계질환의 로봇 원격 시술 가능성이 확대될 것으로 보인다.

혈관중재시술은 의료진이 직접 엑스레이(X-ray)로 환자의 혈관을 확인하면서 혈관 내부로 가이드와이어와 튜브 형태의 카테터를 병변부까지 밀어 넣어 치료하는 시술이다. 하지만 의료진이 엑스레이 방사선에 심각하게 노출되고, 손 끝 감각으로 복잡한 혈관의 병변부를 치료해야하기 때문에 시술 시간이 길고 복잡하다는 문제가 있다.

전 세계에서 다양한 연구팀이 혈관중재시술의 대안으로 혈관 내부에서 이동할 수 있는 자기 로봇(magnetic robot)과 이를 조종할 수 있는 자기구동시스템(magnetic navigation system)을 개발하고 있다. 하지만 자기구동시스템이 자기 로봇을 움직이는데 필요한 충분한 자기장을 생성하는 것이 어렵고, 로봇의 치료 기능도 제한적이라는 한계가 있다.

장 교수 연구팀이 이번에 개발한 자기구동시스템 ‘I-RAMAN(robotically assisted magnetic navigation system)’은 세계최고 수준의 자기장을 생성할 수 있으며 경량화를 통해 이동이 가능하다. 로봇팔 구조를 도입하여 환자의 병변부에 따라 맞춤 설정을 할 수 있으며, 실제 병원에서 쓰이는 상용 엑스레이 장비와 호환이 가능하다.

또한 연구팀의 자기 로봇은 혈관 내 이동, 병변부 터널링, 원격 스텐트 전달, 약물 전달 등의 다양한 치료 기능을 수행할 수 있어 의료적 실효성이 뛰어나다.

장 교수 연구팀은 2021년과 2022년 동안 8차례의 동물 실험을 통해 자기 로봇을 혈관에 삽입하는 과정부터 병변부 치료 후에 안전하게 회수하는 전체 시술과정을 성공적으로 수행했다.

해당 기술은 향후 캡슐형 내시경, 뇌동맥류 치료, 심장부정맥 치료 등 인체의 다양한 질환 치료 분야로도 확장될 수 있을 것으로 기대된다.

장 교수는 “I-RAMAN과 자기 로봇은 해당 분야의 선도적 기술”, 이라며 “심장내과, 영상의학과 등의 전문 의료진과 협력하며 혈관중재시술의 패러다임을 바꿀 것”이라고 밝혔다.

한국보건산업진흥원의 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 『IEEE Robotics and Automation Letters』 3월호에 게재되었고 국제학술뉴스인 IEEE Spectrum에 (https://spectrum.ieee.org/mini-robot-surgeon) 7일 소개 됐다. 또한 장 교수 연구팀은 탐색임상시험을 위해 식품 의약품 안전처(식약처)에 탐색임상시험계획서를 제출할 계획이다.

장건희 교수

[사진 1] I-RAMAN system이 적용된 시술실화 원격제어실

[사진 2] I-RAMAN system에서 외부 자기장을 생성하는 자기구동시스템

[사진 3] I-RAMAN system에서 유무선 자기로봇을 통해 약물전달, 풍선확장과 스텐트저달 등의 치료기능을 수행하는 피딩로봇

[사진 4] I-RAMAN system에서 혈관애에서 드릴링 등ㅇ르 직접 수행하는 유무선 자기로봇