초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 입, 항문, 질 등의 자연 개구부를 통하여 가늘고 길며 유연한 내시경 장비를 넣고 복강 내부를 수술하는 새로운 무침습 수술 기법인 NOTES를 수행하기 위한 유연한 내시경 수술 로봇을 개발하고, 그것을 동물의 생체 내에 삽입하여 수술을 시행함으로써 적용 가능성을 증명하는 것을 목표로 한다.
연구결과
현재 NOTES는 수술 부위에 도달하기가 어렵고 수술 도구의 자유도가 낮음은 물론 그 조작법이 어려워 봉합이나 지혈 등의 수술 작업이 쉽지 않은 등 여러 가지 어려움에 봉착해 있다. 이를

연구의 목적 및 내용
본 연구는 입, 항문, 질 등의 자연 개구부를 통하여 가늘고 길며 유연한 내시경 장비를 넣고 복강 내부를 수술하는 새로운 무침습 수술 기법인 NOTES를 수행하기 위한 유연한 내시경 수술 로봇을 개발하고, 그것을 동물의 생체 내에 삽입하여 수술을 시행함으로써 적용 가능성을 증명하는 것을 목표로 한다.
연구결과
현재 NOTES는 수술 부위에 도달하기가 어렵고 수술 도구의 자유도가 낮음은 물론 그 조작법이 어려워 봉합이나 지혈 등의 수술 작업이 쉽지 않은 등 여러 가지 어려움에 봉착해 있다. 이를 극복하기 위한 유연한 내시경 수술 로봇이 개발되었다.
1) 강성 조절이 가능한 오버튜브 (전체 관)
: 식도나 장을 통과할 때에는 유연하게 구부러지지만 수술 부위에 도달했을 때에는 단단히 고정될 수 있도록 강성 조절이 가능한 메커니즘을 개발하였다. 오버튜브는 또한 2자유도를 가지고 큰 움직임을 담당하여 병변으로의 접근을 용이하게 해준다.
2) 수술 도구의 교체가 가능한 다자유도의 소형 수술 팔
: 개발된 직경 5(mm), 7(mm) 수술 팔은 유연한 오버튜브를 따라 삽입되어 병변을 미세하게 조작할 수 있도록 높은 자유도로 구현되었다. 특히 7(mm) 수술 팔은 기존의 상용화된 수술도구 제품들과 호환이 가능하여, 수술 목적에 맞게 다양한 도구를 교환하며 수술할 수 있다는 큰 장점이 있다.
3) 최적의 시야를 제공해주는 카메라 관절
: 다자유도 카메라 관절은 집도의가 원하는 최적의 시야를 제공해준다.
4) 인체공학적 마스터 장치, 실시간 네비게이션 시스템
: 서서 시술하였던 기존의 NOTES 와는 다르게 편안한 자세로 로봇을 조종할 수 있도록 사용자의 피로도를 최소화하는 마스터 장치와 실시간 네비게이션 시스템이 개발되었다.
5) 동물 실험을 통한 성능 평가
: 두 번에 걸쳐 개의 담낭절제술을 복강경 수술도구의 보조 하에 성공적으로 시행하였고, 충분히 임상 실험으로의 적용이 가능하다는 것을 증명하였다.
연구결과의 활용계획
개발된 로봇은 다른 분야로의 무궁한 확장 가능성을 가지고 있다. 오버튜브, 수술 팔, 카메라 관절은 모듈화가 되어 있어 각각을 따로 활용할 수 있다는 장점이 있다. 카메라 관절은 기존의 진단 내시경을 대체하여 훨씬 더 작은 크기로 원하는 부위를 다양한 각도로 볼 수 있을 것이고, 특히, 다자유도 소형 수술 팔은 협소한 공간과 굴곡이 많은 이비인후과 수술(Sinus Surgery, Trans-Oral Surgery 등)이나 뇌수술(Brain Surgery), 그리고 태아 수술 (Fetal Surgery) 등으로 확장할 수 있을 것이다.
본 연구는 복강경, 단일통로 수술의 다음 단계 수술로 기대되는 NOTES 에 관한 새로운 기술을 선점함과 동시에, 수업에 크게 의존하고 있는 국내 의료기기 산업에 도움이 될 뿐만 아니라 killer application을 찾고 있는 국내 로봇 시장에서도 큰 활력소가 될 것이라는 데 그 의의를 갖는다.

Abstract ▼

Purpose& contents
The objective of this research is to develop a flexible endoscopic surgery robot for NOTES. The platform will consist of an endoscopic system for visualizing the surgical target and its surroundings, surgical and cancer-diagnosis tools for performing dextrous surgical operation

Purpose& contents
The objective of this research is to develop a flexible endoscopic surgery robot for NOTES. The platform will consist of an endoscopic system for visualizing the surgical target and its surroundings, surgical and cancer-diagnosis tools for performing dextrous surgical operation and a master device for remotely controlling the manipulator. Lastly we will perform in-vivo animal experiment to test its feasibility and effectiveness.
Result
Currently NOTES has several limitations to perform-lack of degree of freedom, difficult instrument manipulation, surgeon's non-ergonomic position. To overcome these problems, flexible endoscopic surgery robot has been developed.
1) Development of flexible endoscopic robot with Flexibility and Rigidity : Upon arriving at the target, the instrument must maintain its viewing angle by increasing its rigidity or by other means.
2) Surgical manipulators with high dexterity and strength : It is crucial to develop surgical manipulators that can deliver sufficient amount of force while allowing high DOF motions.
3) Easy-to-use interface for master device : It is necessary to design the master device's interface to suit the need of the motions required by NOTES.
4) Reliable diagnosis with multimodal microscope and endoscopic module : For reliable diagnosis of the soft tissue, a multimodal microscope consisting of various imaging modalities needs to be developed.
5) Real-time navigation system : The system can guide a surgical target area in the abdominal cavity in real-time.
6) Performance validation through clinical experiments
Expected Contribution
Considering the fact that NOTES is a newly developed surgical technique and the NOTES-related robotic and instrument market is expected to grow exponentially, successful development of a robotic system will make us the leader in the new market. Information and techniques gathered through this research will provide us with intellectual property ownership which can be an invaluable asset to the society.

목차 Contents

• 도약연구사업 최종보고서(평가용) ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 14
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 48
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 50
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 55
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 55
• 8. 참고문헌 ... 56
• 9. 연구성과 ... 58
• 10. 기타사항 ... 69