고가의 수술 로봇 플랫폼의 비용이 내려가고, 보다 다양한 수술에 로봇이 사용되기 시작하면서 수술 로봇 시장의 성장세가 기대되고 있다. 특히 세계적으로 수술 로봇 관련 제품들이 출시되면서 다빈치로 대변되던 수술 로봇 시장이 새로운 국면을 맞이할 것으로 기대된다. 본지에서는 KOTRA가 발표한 세계 수술 로봇 시장의 역사와 현황에 대해 소개한다.
1. 로봇 수술의 시작
1) 로봇 수술 정의
로봇 수술이란 로봇을 환자에게 장착하고 의사가 원격으로 조종해 시행하는 수술 방법을 말한다. 기존의 피부 절개를 통한 수술과는 다르게, 하나 또는 그 이상의 구멍을 통해 수술을 진행하며 피부 절개를 최소화함으로써 흉터와 후유증을 감소시킨다.
다빈치 수술 시스템을 이용한 로봇 수술은 2000년에 미국 FDA에 의해 승인됐다. 각종 수술 장비와 카메라를 갖춘 로봇 팔에 의해 이행되는 수술로서, 이때 의사는 수술대 근처에서 컴퓨터를 이용해 로봇 팔을 조종한다. 집도의는 HD, 3D 및 확대된 화면을 통해 수술을 진행한다.
1세대 및 2세대 수술 로봇 기기 타임라인(자료. Frost & Sullivan 자료 편집)
2) 1세대 로봇 수술의 시작 ‘로봇 뇌수술’
1985년 4월 11일 캘리포니아의 ‘롱비치메모리얼메디컬센터’에서 제조용 로봇과 CT를 통해 뇌 생체 검사에 사용할 탐침을 삽입한 사례가 있다. 바늘을 환자의 뇌에 이동시켜 조직 추출에 성공했고, 이는 이후 다른 로봇 시스템인 BRIGIT 및 VectorBot에 채택됐다.
1991년에는 비뇨기용 프로봇을 이용한 전립선 경요도 절제술에 성공했다. 프로봇의 성공에 이어 1992년에는 일본의 산쿄세이키에 의해 제작된 스카라 로봇이 인공 고관절 전치환술(THA)을 수행하기 위해 설계됐고, 같은 해 로보닥(ROBODOC)이 THA 적용에 성공했으며 1998년 FDA 승인을 받았다.
3) 잇따른 임상 적용 실패
2000년 이전 로보닥 및 사이버나이프(CyberKnife) 이외에는 자동 로봇 수술 시스템이 시장점유율을 확보하거나 과학적으로 도입된 사례는 없었다. BRIGIT와 VectorBot도 최종적으로 임상적으로 사용되지는 않았다.
로보닥을 개발한 큐렉소의 최근 신제품 티솔루션원(사진. 큐렉소)
2. 다빈치 수술로 대표되는 2세대 로봇 수술
다빈치 수술 로봇은 실시간 수술을 시각화해 3D로 구현하고 외과의사는 360° 회전, 원위부 및 근위부, 확대 축소 기능으로 내시경을 제어하는 시스템이다. 수술 부위는 영상 처리 및 시청 도구가 장착된 3D 내시경 내에서 실시간으로 관측된다.
다빈치 수술 로봇 구성 요소
자료. Frost & Sullivan 자료 편집
3. 로봇 수술 분야
1) 신경외과 수술
신경외과 수술이 수술 로봇 산업 수입의 약 30%를 차지한다. 종양을 발견할 수 있는 로봇에 대한 의사들의 선호로 수요가 증가했다. MR 영상 촬영 장비를 사용해 주변 정상 조직들을 해치지 않고 환자의 종양을 제거하는 것이 가능해졌다.
의사가 실시간으로 영상 가이드를 받을 수 있는 기능의 출현은 많은 로봇 제조사들이 종양의 위치를 제공하는 센서를 포함한 제품을 제작할 수 있도록 했다.
2) 정형외과 수술
급증하는 노령 인구로 인한 정형외과의 수요는 관련 로봇 수술의 수익에도 영향을 끼친다. 특히 척추와 관절 교체 등 복잡한 절차들은 로봇 수술의 도움을 많이 받을 것으로 예상된다. 전통적인 수술에 비해 더 나은 결과를 제공할 수 있어 업계 매출의 23%를 차지할 것으로 예상된다.
3) 로봇 카테터
카테터란 늑막강·복막강 또는 소화관·방광 등 내용액의 배출이나 약제의 주입 등을 위해 사용하는 관을 말한다.
조정이 가능한 로봇 카테터는 일반적으로 최소 침습 혈관 수술에 사용되며 이는 업계 매출의 12%를 차지한다. 로봇 카테터는 제어가 용이하며 시술 시간을 단축시키고 환자의 방사선 노출을 줄인다. 기존의 카테터와 달리 로봇 카테터는 설정 시간이 짧고 조작 및 안정성 면에서 우수하다.
4) 기타 분야
2016년 기준 기타 분야에서 산업 매출이 35%를 차지한다. 이 분야에는 부인과 수술이 포함되며, 특히 자궁 절제술과 같은 양성 부인병을 치료하는데 많이 사용된다. 다른 용도로는 부신, 충수, 담낭, 신장 전립선 등의 절제술에 활용된다.
미국의학협회에 따르면 로봇 수술이 다른 최소 침습 수술보다 비용이 3분의 1가량 더 필요함에도 불구하고 자궁 절제술에 사용되는 횟수가 증가하고 있는 상황이다.
다빈치 수술 로봇의 제조사인 인튜이티브서지컬에 의하면 2000년 이래로 2,501개의 미국 병원이 한 개 이상의 다빈치 수술 로봇을 보유하고 있으며 이 비용은 15만~22만 달러에 이를 것으로 보인다.
4. 주요 판매처
1) 로봇 장비 수요가 늘어나고 있는 병원
병원은 수술 로봇 전체 매출의 47.5%로 업계 매출에서 가장 큰 비중을 차지한다. 작은 병원과 큰 병원 모두 로봇 장비에 대한 수요가 증가하는 추세로, 지방 작은 병원들은 환자 이탈을 방지하기 위해 로봇 장비를 도입하고 있다.
비뇨기과나 부인과에서 수요가 더욱 증가하고 있으며 장비에 대한 교육도 늘어나고 있다. 하지만 장비 구입 비용을 상쇄하기 위해서는 6년 동안 150~300번가량의 수술이 이행돼야 한다. 이에 전체 병원 환자 비율을 바탕으로 메디케어라는 기관에서 이와 관련된 보조금을 제공하기도 한다.
2) 레지던트 수련을 위한 기관
레지던트 과정에 있는 학생들을 가르치기 위해 교육기관에서 로봇 수술 장비를 필요로 한다. 많은 교육기관들이 커리큘럼을 로봇 장비와 통합해 구성함에 따라 산업용품에 대한 수요도 상승했다. 2016년 기준 교육기관은 업계 매출의 17.5%를 차지했다.
3) 수출 및 기타
수출은 전체 판매의 25.9%를 차지한다. 고령인구 증가와 함께 세계적인 로봇 의료 장비 수요 증가로 수출 또한 증가했다. 만성질환이 전 세계로 확산됨에 따라 최소 침습 절개술 장비의 판매량이 높아졌다. 인구 노령화로 인해 늘어난 신경 및 정형외과 질환 관련 수술을 로봇 장비를 이용해 대량으로 할 수 있게 됐다.
기타 치료시설에 판매되는 로봇 장비는 9.8%의 매출액을 차지했다. 이 시장은 Accuray의 토모테라피 및 사이버나이프를 사용하는 암 클리닉을 포함하고 있다.
한편 향후 5년 동안 수술 로봇 제조업체는 더 저렴한 장비를 제작해 소규모 조직에도 납품이 용이하도록 할 예정이다.
5. 수입 및 수출 현황
1) 국제 거래가 활발, 수술 로봇 시장 수입 상승세 유지
2016년까지 과거 5년간 수술 로봇 수입 비중은 연간 11.1% 상승했으며, 9억 4,700만 달러 규모에 이른다. 이는 국내 수요의 32.2%를 차지하는 수치이다.
상당수의 글로벌 의료기기 제조업체들이 로봇 수술 장비를 포함하도록 제품 부문을 확대해 왔는데 이는 해외에 제조 설비도 갖추고 있음을 의미한다. 예를 들어 Intuitive Surgical은 멕시코에 제조시설을 보유하고 있다.
하지만 이러한 추세는 국내 제조업체들의 높은 경쟁에 의해 다소 주춤할 것으로 보인다. 또한 제조 과정과 관련된 엄격한 FDA 규정 및 기타 규제는 로봇 수술 후 부작용과 더불어 이러한 현지 진출을 가로막는 요소가 될 것으로 예상된다.
2) 아시아와 유럽 지역에 증가하는 수요
수출이 차지하는 비중은 전체의 25.9%로 7억 9,200만 달러에 이른다. 2000년 FDA의 승인을 받은 다빈치 로봇의 등장 이후 미국 내 수술 로봇 제조업체들은 미국 시장에서 확고한 입지를 구축해왔다. 소규모 및 시골 병원들이 점점 이 기술을 채택함에 따라, 로봇 수술 산업은 포화 수준에 근접할 것으로 보인다.
아시아와 EU지역에서 증가하는 노령인구의 수요를 잡기 위해 제조사들은 세계 시장에 수술 로봇을 공급할 것으로 예상된다. 이러한 추세는 신경 및 정형외과 질환을 로봇을 이용해 치료하는 비중을 더욱 늘릴 것으로 보인다.
6. 경쟁사 분석
1) Intuitive Surgical
시장점유율 56%의 압도적인 선두 기업이다. 다빈치 수술 시스템과 부속품을 제조·판매하고 있으며 캘리포니아에 본사를 두고 있다. 미국 내에서 1,500개의 특허를 보유하고 있으며, Si, S, 수술 시스템 등 3가지 라인업의 다빈치 시스템을 보유하고 있다. 비뇨기과, 부인과, 심장병, 일반 및 목수술을 포함하는 임상 애플리케이션을 제공하며, 이 중 부인과가 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 2016년 9월 기준 2,501대의 기계와 3,803개의 다빈치 시스템을 미국 시장에 공급했다.
2013년에는 가격이 비교적 저렴한 다빈치 시스템을 제공해 수요가 더욱 증가했다. 향후 5년간 Intuitive Surgical은 제품라인을 확장해 기술적 개선을 도모할 계획이다.
다빈치는 수술 로봇을 대표한다(사진. 인튜이티브서지컬).
2) Accuracy Inc.
방사선 종양 분야 전문 기업으로, 사이버나이프와 토모테라피 시스템으로 유명한 기업이다. 방사선 종양 분야 선두 회사로서 정상 조직에 방사선 노출을 최소화하는 프로그램을 제공한다. 엑스레이 이미지를 실시간으로 제공하는 이미지 가이드 기술이 특허로 등록돼 있다.
한편 사이버나이프 시스템은 정확한 치료를 제공하는 것을 목표로 하며 척추, 폐, 간, 전립선, 췌장 근처의 종양을 포함한 뇌 밖의 종양을 치료하는데 사용된다.
7. 전문가 의견 및 시사점
1) Intuitive Surgical ‘Myriam Curet’ 부사장
“미국에서 시행되고 있는 수술의 약 82%가 로봇 수술을 통해 진행된다. 80% 이상의 자궁 절제술에도 로봇이 이용되고 있다. 복부 수술, 결장, 비만 수술 등의 분야에서 아직 로봇 수술이 초기 단계이지만 그만큼 로봇 수술의 범주를 확장할 수 있는 기회가 많다고 생각하며 추가적으로 기술을 개발할 것이다.”
2) Robo Globaldml ‘Jeremie Capron’ 리서치 & 매니징 파트너
“현재 로봇과 인공지능 혁명이 경제의 모든 분야에 영향을 미치고 있다는 것을 알아야 한다. 흥미로운 점은 로봇 수술을 가능하게 하는 기술과 가격대가 내려가고 있는 추세이고 이러한 변화를 위한 기업의 움직임이 활발해지고 있다는 점이다.”
3) 의료용 로봇 전문 한국 기업 큐렉소 관계자
“인공관절 수술 로봇 ‘티솔루션 원’과 재활 로봇, 중재시술(영상 장비를 이용한 치료법)로봇 등을 제품 라인업으로 보유하고 있다. 특히 고관절 수술 로봇은 미국 FDA의 승인을 받았으며, 2018년 연말까지 무릎 관절 수술 로봇의 승인 또한 목표로 하고 있는 등 글로벌 시장에서 빠른 성장이 기대된다.”
