로봇 수술 "오류 없이"

세계 최초의 자동 수술 로봇이 인간의 개입 없이 완벽한 정밀도로 복잡한 수술을 성공적으로 수행하면서 의료 산업의 역사적인 이정표가 세워졌습니다.

이 획기적인 발전은 기계가 독립적으로 정교한 수술 과정을 수행할 수 있는 의학의 새로운 시대로 나아가는 중요한 진전을 의미합니다.

존스홉킨스 대학 연구진이 개발한 SRT-H(수술 로봇 변형 계층)라는 로봇은 경험이 풍부한 외과의와 동일한 수준의 기술로 담낭 수술을 수행할 수 있는 능력을 보여주었습니다.

SRT-H의 특별한 점은 기존 수술 로봇의 한계를 뛰어넘을 수 있는 능력입니다. 미리 프로그래밍된 작업을 수행할 뿐만 아니라 실시간으로 반응하고 학습할 수 있습니다.

SRT-H의 핵심 기술은 ChatGPT와 같은 AI 시스템에 사용되는 것과 유사한 고급 머신러닝 아키텍처를 기반으로 합니다. 이를 통해 로봇은 의료진 의 음성 명령을 처리하고 실시간 피드백을 기반으로 동작을 조정할 수 있습니다. 이러한 적응력은 수술 중 발생할 수 있는 예상치 못한 문제를 해결하는 데 매우 중요합니다.

로봇은 "언어 기반 모방 학습(Language-Guided Imitation Learning)"이라는 AI 프레임워크를 사용하여 훈련되었습니다. 이 프레임워크는 인간 외과의가 돼지 사체에 담낭 수술을 하는 영상을 활용했습니다. SRT-H는 이러한 영상을 분석하여 담낭 수술 과정을 정확하게 학습하고 재현할 수 있었습니다.

SRT-H는 다양한 해부학적 구조를 가진 돼지 담낭과 간 8세트를 대상으로 시험되었으며, 이는 인간 수술에서 흔히 볼 수 있는 차이점을 반영합니다. 담낭과 간을 분리하는 과정은 몇 분 정도 소요되며, 클램핑, 절단, 의사 결정 및 적응 기술 등 다양한 도구를 사용해야 하는데, 이는 실제 수술 과정에서 흔히 사용되는 기술입니다.

로봇이 모든 시험 수술에서 100%의 정확도를 달성하며 과학계에 깊은 인상을 남겼습니다. SRT-H는 관과 동맥을 인식하고, 집게를 사용하고, 가위를 사용하는 등 인간 외과의와 동일한 정밀도로 작업을 완료했습니다. 그러나 로봇이 작업을 완료하는 데는 인간 외과의보다 더 오랜 시간이 걸렸습니다.

연구를 이끈 의료 로봇 전문가 악셀 크리거는 핵심 단계는 개별 작업 수행에서 수술 과정을 실제로 이해하는 단계로 나아가는 것이라고 말합니다. 그는 이 로봇을 "어떤 도로든, 어떤 상황에서든, 마주치는 모든 것에 지능적으로 반응하며 주행할 수 있는" 자율주행차에 비유합니다.

SRT-H 개발의 핵심 인물인 지웅 "브라이언" 김은 수술 자동화를 위한 AI 모델의 신뢰성이 이제 입증될 수 있다고 강조했습니다. 이러한 발전은 수술의 정밀도와 안전성을 향상시킬 수 있는 새로운 가능성을 열어주며, 인적 오류를 줄이고 치료 결과를 개선함으로써 환자 치료에 혁신을 가져올 잠재력을 가지고 있습니다.

SRT-H는 통제된 환경에서는 놀라운 성공을 거두었지만, 실제 환자에게 사용할 수 있는 수준은 아직 아닙니다. 그러나 시험에서의 성과는 로봇이 최소한의 인간 개입으로 수술을 수행할 수 있는 수술의 미래를 엿볼 수 있게 해 주었습니다.

2000년 이후 FDA 승인을 받아 전 세계적으로 1,200만 건 이상의 수술에 사용된 Intuitive Surgical의 다빈치 시스템과 같은 기존 수술 로봇과 비교했을 때, SRT-H는 기술적 도약을 보여줍니다. 다빈치 시스템은 전적으로 외과의가 원격으로 수술해야 하는 반면, SRT-H는 완전히 독립적으로 수술할 수 있습니다.

개발팀은 SRT-H 및 유사 로봇이 다양한 수술을 수행하도록 훈련되어 인간의 감독 필요성을 더욱 줄이는 미래를 구상하고 있습니다. 장기적으로 자율 수술 로봇은 외과의 부족 문제를 해결하고, 인적 오류를 줄이며, 의료 서비스가 부족한 지역에서 일관되고 고품질의 의료 서비스를 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다.

그러나 통제된 모델에서 실제 사람을 대상으로 하는 수술로 전환하려면 규제 기관의 엄격한 감독과 승인이 필요합니다. 더 나아가, 자동화 시스템에 의존하는 것은 책임 문제와 의사 결정에서 인간 외과의의 역할에 대한 의문을 제기합니다.

이 연구는 보건고등연구계획국(HARPA), 미국 국립과학재단(NSF), 그리고 미국 국립보건원(NIH)의 지원을 받았습니다. 현재 연간 약 100억 달러 규모의 수술 로봇 산업이 지속적으로 성장하고 있으며, 2024년까지 약 270만 건의 로봇 수술이 시행될 것으로 예상됩니다. 이러한 윤리적 복잡성을 해결하는 것은 기술 발전이 환자 안전 및 치료 원칙에 부합하도록 보장하는 데 매우 중요합니다.