영국의 리즈 대학이 대장 내시경 검사를 수행할 수 있는 로봇기술을 선보였다. (사진. University of Leeds)

영국의 리즈 대학(University of Leeds)이 로봇을 통해 대장 내시경 검사를 수행할 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀들은 로봇을 사용해 의료기기를 신체로 유도하는 반자율 대장 내시경을 수행하는 데 목표를 뒀다.

연구 관계자는 “우리가 개발한 것은 의사나 간호사가 운영하기 쉽고 환자에게 덜 고통스러운 시스템”이라며, “지능적이고 자율적인 자기 조작으로 대장 내시경 검사에서 훨씬 더 광범위하게 사용할 수 있도록 할 것”이라고 전했다.

영국의학저널 BMJ에 따르면 대장암은 세계에서 세 번째로 가장 흔한 악성 종양이다. 연구팀들은 이번 시스템이 로봇 보조 대장 내시경 검사를 확장하고, 환자가 대장 내시경에 더 많이 접근할 수 있기를 희망하고 있다.

연구팀은 로봇 팔에 있는 자석에 의해 제자리로 안내할 수 있는 더 작은 캡슐 모양의 장치를 개발했다. 이때 환자 외부에 있는 자석은 신체 내부의 캡슐에 있는 작은 자석과 상호 작용, 결장을 통과하게 되는데, 연구원들은 기존의 대장 내시경 검사보다 통증이 덜할 것으로 보고 있다.

로봇 팔 안내는 수동으로 할 수 있지만 마스터하기 어려운 기술이다. 연구팀들은 이에 대응하여 다양한 수준의 로봇 지원을 개발, 비전문 직원이 절차를 수행하는 데 있어 로봇 지원이 얼마나 효과적인지 평가했다.

직접 로봇 제어에서는 조작자가 조이스틱을 통해 로봇을 직접 제어할 수 있는 곳으로, 이 경우에는 지원이 없다. 또한 지능형 원격 운영에서는 작업자가 대장에서 캡슐을 원하는 위치에 초점을 맞추고 로봇 시스템은 캡슐을 제자리에 고정하는 데 필요한 로봇 팔의 움직임을 계산한다. 

아울러 반자동 탐색에서는 로봇 시스템이 컴퓨터 비전을 사용, 결장을 통해 캡슐을 자율적으로 탐색하게 되는데, 이는 작업자가 무시할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

한편 연구에서는 실험실 시뮬레이션 중에 10명의 비전문 직원에게 20분 이내에 결장 내의 한 지점까지 캡슐을 가져 오도록 요청했다. 그들은 세 가지 다른 수준의 지원을 사용하여 다섯 번을 수행했으며, 직접 로봇 제어를 사용한 참가자의 성공률은 58%였다. 

또한 지능형 원격 운용을 사용하면 96%로,  반자율 내비게이션을 사용하면 100%까지 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다.

실험의 다음 단계에서는 두 명의 참가자에게 기존의 대장 내시경을 사용해 마취된 두 마리의 돼지 대장으로 이동한 다음, 다양한 수준의 지원을 사용해 자석 제어 로봇 시스템으로 작업을 반복하도록 요청했다. 이후 동물들이 해를 입지 않았는지 확인하기 위해 수의사가 참석했다. 

뿐만 아니라 참가자들은 NASA 태스크 로드 인덱스(NASA Task Load Index)에서 점수를 매겼는데, 이는 작업이 신체적으로나 정신적으로 얼마나 부담스러운지를 측정한 것이다. 테스트 결과 로봇 지원을 통해 대장 내시경을 작동하는 것이 더 쉽다는 것을 발견했다. 

이 연구를 공동 주도한 리즈 대학의 제임스 마틴(James Martin) 박사 연구원은 “로봇 팔을 조작하는 것은 어려운 일”이라며, “그러나 우리는 임상 작업에 대해 생각하는 운영자를 떠나, 로봇 시스템에 해당 기능을 오프로드할 수 있음을 처음으로 증명하고 있다”라고 전했다.

한편 대장 내시경 검사를 수행하기 위해 개발된 이 기술은 상부 소화관이나 폐를 검사하는 데 사용되는 것과 같은 다른 내시경 장치에 적용될 수 있을 것으로 보인다.