인간 손에 가까워진 로봇 손… 조작 쉬워지고 해상도 4배 ‘업’

5세대 수술 로봇 ‘다빈치5’ 써보니
실제 같은 인체 조직 저항감 구현… 조직에 가해지는 힘 43%까지 줄여
시야 확보 어려운 장기 수술에 유용
AI분석 지원… 의과 교육 활용 기대

왼쪽부터 다빈치5를 사용해 술기 교육을 받는 모습. 전통적인 복강경 수술 방식으로 술기 훈련을 받는 모습. 박정연 동아사이언스 기자 hesse@donga.com

“손목이 덜 아픈데요. 작은 고리를 잡아 옮기는 것도 훨씬 수월해요.”

지난달 30일 찾은 서울 마포구 상암동 인튜이티브서지컬 트레이닝센터에는 공상과학(SF) 영화에서 볼 법한 새하얀 기기가 눈에 띄었다. 이 기기는 최신 로봇수술 시스템인 ‘다빈치5’. 로봇 팔은 거대한 문어 다리를 연상케 했고 로봇 팔 끝에는 아주 얇은 핀셋과 같은 형태의 집게가 달려 있다. 로봇 팔과 연결된 콘솔에는 가상현실(VR) 게임을 체험할 때나 사용되는 듯한 시각 정보 전달 장치와 커다란 모니터가 자리 잡았다.

다빈치5는 미국 생명공학회사 인튜이티브서지컬이 개발한 5세대 수술용 로봇이다. 2014년 4세대 수술용 로봇인 ‘다빈치 Xi’ 출시 이후 약 9년 만에 선보인 차세대 모델이다. 2023년 3월 미국식품의약국(FDA) 승인을 받았으며 같은 해 10월 한국에 도입됐다. 수술 영상을 보여주는 ‘비전 카트’, 실제 환자 몸에 접근해 수술을 수행하는 ‘환자 카트’, 의사가 앉아 로봇 팔을 조종하는 ‘서전 콘솔’로 구성됐다.

● 섬세한 로봇 기술로 손끝에서 느껴지는 인체 조직

다빈치5를 사용해 철제 구조물에 끼워져 있는 고무 링을 옮기고 있다. 박정연 동아사이언스 기자 hesse@donga.com

다빈치5에는 4세대 수술 로봇에서 구현되지 않았던 핵심 기술들이 새롭게 적용됐다. ‘포스 피드백(Force Feedback)’ 기술을 통해 조직의 저항감을 손끝으로 직접 느끼며 섬세한 수술이 가능해졌다. ‘케이스 인사이트(Case Insight)’ 기능은 수술 과정을 데이터화해 복기와 반복 학습이 가능하게 만들었다. ‘텔레프레즌스(ITP)’ 기능은 수술 장면을 실시간으로 공유해 원격 멘토링을 가능하게 한다.

기기를 체험하기 위해 콘솔 앞에 앉아 몸을 구부려 시각 정보 장치에 얼굴을 가져다 댔다. 설명에 따라 페달을 밟으며 높이와 기기의 위치를 조정했다. 로봇 팔은 기기에 앉은 상태에서 양손으로 트리거를 조작해 움직일 수 있었다. 트리거를 당기면 로봇 팔 끝의 집게가 오므라지며 섬세하게 작동됐다. 집게를 이용해 복잡한 철제 구조물에 끼워진 얇은 고무 링을 한쪽에서 다른 쪽으로 옮겨 봤다.

손목을 돌리면 기구가 정밀하게 즉각 반응했다. 미세한 각도 조절도 자유로워 손목과 어깨에 힘 들이지 않고도 섬세한 움직임을 구현했다. 정밀한 조작이 필요한 수술에 더욱 최적화되는 셈이다.

앞서 체험해 본 기존 복강경 수술 방식과는 비교가 안 될 정도로 조작이 용이했다. 복강경 수술 방식으로 같은 고무 링을 옮기는 작업을 수행할 때는 환자의 복부 모형에 얼굴을 파묻고 팔을 움직여야 했다. 좁은 시야와 제한된 기구 조작으로 작은 고무 링을 옮기는 데에는 어려움이 컸다. 몇 차례 시도 끝에 손목에 통증이 느껴지기도 했다.

정밀 조작을 가능하게 하는 핵심 기술은 ‘포스 바이폴라(Force Bipolar)’와 ‘듀얼 그립(Dual Grip)’이다. 포스 바이폴라는 기구가 조직에 닿을 때 필요한 에너지만 정확하게 전달한다. 듀얼 그립은 조직 상태에 따라 기구가 자동으로 적절한 힘을 적용해 효율성과 반응성을 높인다. 기술을 구현한 수술 기구 센서는 조직에 가해지는 힘을 실시간으로 감지하고 이를 콘솔로 전달한다. 집도의는 손끝으로 조직의 저항과 긴장도를 직접 느낄 수 있다. 인튜이티브서지컬에 따르면 조직에 가해지는 힘을 최대 43%까지 줄여줘, 수술의 정밀성과 안전성이 크게 향상된다.

1N(뉴턴·약 100g)과 5N(약 500g)의 저항을 구현한 모형 추를 다빈치5의 집게로 직접 들어올리자 기술 수준이 실감됐다. 각기 다른 무게에 따른 저항감이 손끝에 뚜렷하게 전해졌다. 실제 수술에서 조직 손상을 줄이는 데 활용되는 기술이다. 다빈치5를 ‘전립선 첨단 최소 박리술’ 기법에 적용해 국제 원격 생중계 수술을 진행한 강성구 고려대안암병원 비뇨의학과 교수는 “섬세한 로봇 팔 덕분에 전립선(전립샘)의 정밀한 절개·분리가 가능해져 조직 손상을 줄일 수 있었다”고 말했다.

● 최첨단 영상에 AI까지… 교육 혁명도 기대

영상 기술도 대폭 개선됐다. 기존 대비 4배 향상된 해상도와 실제에 가까운 색감이 구현돼 좁고 복잡한 해부학적 구조를 더 명확하게 확인할 수 있다. 체험 중 모니터에선 고무 링과 철제 구조물의 화면을 자유롭게 아주 크게 확대하거나 작게 줄일 수 있었다. 강 교수는 “3차원(3D) 고해상도 시야는 혈관이나 신경 손상의 위험을 낮추고 수술 정확도와 회복 속도를 높이는 데 효과적”이라고 설명했다.

다빈치5는 수술 중 수집되는 데이터를 실시간으로 확인해 AI 기반의 분석 보고서를 제공하는 기능도 갖췄다. 케이스 인사이트 기능은 AI와 머신러닝 기술을 기반으로 수술자의 조작 데이터를 단계별로 기록하고 특정 구간을 복기하거나 반복 학습할 수 있도록 지원한다. 직접 수행해 본 고무 링 이동 체험도 시각화된 데이터로 분석돼 로봇 팔의 조작 범위와 사용 패턴을 한눈에 확인할 수 있었다.

케이스 인사이트 기능은 외과 교육 방식도 바꾸고 있다. 수술자의 술기를 정량적으로 분석하고 표준화해 도제식 교육의 한계를 보완할 수 있다는 것이다. 수술 장면을 실시간으로 외부 의료진과 공유하는 텔레프레즌스 기능은 원격 교육과 협업 환경을 확대하는 기반이 되고 있다. 강 교수는 “앞으로 수술용 로봇은 AI, 원격 수술, 데이터 분석 등 다양한 기술과 결합해 수술 교육과 평가 영역까지 확장될 것”이라고 전망했다.