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Kafe 바로가기주관연구기관 | 한국로봇연구조합 |
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연구책임자 | 김영수 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2016-07 |
과제시작연도 | 2015 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO201800039503 |
과제고유번호 | 1415140029 |
사업명 | 로봇산업융합핵심기술개발 |
DB 구축일자 | 2018-11-03 |
키워드 | 수술.로봇.최소침습.내시경.햅틱.증강현실.표준화.의료 영상.최소 침습.수술 로봇.네비게이션.굴곡형 로봇. |
(1세부 : 최소침습 복강경 수술용 다완 수술로봇 시스템 기술개발)
□ 핵심기술
- 멀티포트 수술로봇의 상용화 개발
- 싱글포트 수술로봇의 상용화를 위한 시제품 개발
□ 최종목표
가. 멀티포트 플랫폼의 임상시험승인서 취득
나. 싱글포트 플랫폼의 상용화를 위한 시제품 제작
다. 싱글포트 수술용 인스트루먼트 제작 및 성능검증
라. 싱글포트용 11mm급 굴곡형 Full HD 스테레오스코프 제작 및 성능검증
마. Haptic 인터페이스 기술개발
바. 증강현실 기반 지능형 시각화
(1세부 : 최소침습 복강경 수술용 다완 수술로봇 시스템 기술개발)
□ 핵심기술
- 멀티포트 수술로봇의 상용화 개발
- 싱글포트 수술로봇의 상용화를 위한 시제품 개발
□ 최종목표
가. 멀티포트 플랫폼의 임상시험승인서 취득
나. 싱글포트 플랫폼의 상용화를 위한 시제품 제작
다. 싱글포트 수술용 인스트루먼트 제작 및 성능검증
라. 싱글포트용 11mm급 굴곡형 Full HD 스테레오스코프 제작 및 성능검증
마. Haptic 인터페이스 기술개발
바. 증강현실 기반 지능형 시각화 인터페이스 기술개발
사. 수술로봇 시스템 평가기술 개발
아. 수술로봇 시스템 표준화 기술 개발
□ 개발내용 및 결과
- 멀티포트 플랫폼의 임상시험승인서 취득
- 싱글포트 플랫폼의 상용화를 위한 시제품 제작
□ 기술개발 배경
- 현재 대부분 의료기기를 수입에 의존하고 있는데 국산화 제품의 경우 산업기술 측면에서 국제 경쟁력이 낮은 수준이나 개선 가능성은 매우 높음 본 과제 결과물인 수술용 로봇의 경우 미국 기업인 IS사가 독점하고 있어서 국산화 개발이 절실하였음
- 주관기관인 (주)미래컴퍼니에서는 복강경 수술용 로봇을 2007년부터 국책과제를 통해 개발하기 시작하여, 마스터-슬레이브 시스템의 수술용 로봇 프로토 타입을 개발하였음
- 개발된 기술을 기반으로 국내 유수의 로봇 관련 전문가와 사용자인 의료기관과의 협업으로 국산 복강경 수술로봇의 상용화 개발을 본격적으로 시작하게 되었음
□ 핵심개발 기술의 의의
- 본 과제로 개발된 멀티포트 수술로봇 플랫폼의 경우 주관기관인 (주)미래컴퍼니에서 2007년부터 개발된 기술을 기반으로 총 5개의 시제품이 제작되었으며, 국내 최초 복강경 수술로봇으로써 임상시험승인서를 취득하였음
- 개발된 멀티포트 수술로봇의 경우 국내에서는 최초로 임상시험이 진행되는 사례이며, 의료기기 및 로봇산업 분야에 큰 영향력을 미칠 것으로 예상됨
- 기존 경쟁사와 개발기간 및 개발된 제품 수준을 비교하였을때, 빠른 개발의 결실을 이루었다는 의료계의 평가임
- 본 과제로 개발된 멀티포트 수술로봇의 경우 경쟁사 제품과 비교하였을 때 동등한 성능과 차별화 된 장점으로 빠른 시장진입이 가능할 것으로 예상됨
- 수술용 로봇은 고 부가가치 의료기기로, 본 과제에서 개발된 수술용 로봇은 국내 뿐만 아니라 해외 시장에서도 지금까지의 경쟁사 제품의 독점 체제가 더 이상 유지되지 않을 것임을 보여주는 상징적인 의미가 될 것임
- 싱글포트 수술로봇의 경우, 전 세계적으로도 상용화 사례가 없으며 본 과제에서 최초 개발된 플랫폼임, 이는 로봇 관련 전문가들과의 컨소시엄을 통해 요소기술을 개발하였으며 플랫폼과의 시스템을 통합하여 상용화 시제품을 제작하였음
- 싱글포트 수술로봇의 경우 핵심 기술의 개발은 모두 완료되었으나 상용화 단계를 거친 후 시장 트렌드를 반영하여 사업화를 추진할 예정임
□ 적용 분야
- 복부외과, 비뇨기과, 산부인과, 흉부외과 수술 등에 적용될수 있으며, 현재 복부외과의 담낭 절제술과 비뇨기과의 전립선 절제술에 대한 임상시험이 진행될 예정임
- 임상시험 이후 다른 분야의 임상 연구를 통해 새로운 적응증에 활용될 수 있을 것으로 예상됨
(2세부 :의료영상기반 이비인후과 및 신경외과 수술용 최소 침습 다자유도 수술로봇 시스템 기술개발)
□ 핵심기술
영상유도 미세침습수술을 보조하는 기본 플랫폼과 해당 질환에 따른 특화된 end-effector를 결합하여 의사의 수술을 보조함
□ 최종목표
현재의 이비인후과 또는 신경외과 분야의 미세 수술 영역에서 과다 절개 및 많은 양의 X-ray 피폭 하에 수행되던 수술과정을 수술 전 의료 영상 정보를 기반으로 하여 비교적 좁은 공간에 위치한 병변을 진단, 치료하기 위함. 즉, 이비인후과 및 신경외과 전용 수술 시스템의 소형 다자유도 굴곡형 로봇과 3D의료 영상 내비게이션 시스템을 사용함으로서 최단 경로 수술을 통한 인체의 손상을 최소화하고 시술자와 환자의 안전을 동시에 확보하는 것 임. 그리고 시술의 정확성, 성공률을 높이기 위하여 회복시간을 단출할 수 있는 원천기술 및 사업화 기술을 개발하는 것임
□ 개발내용 및 결과
수술로봇 전용 플랫폼, 다양한 Multi End-Effector, 수술내비게이션시스템, 수술용 센서 기술, 수술로봇 관련 규격의 표준화를 통해 수술별, User별, 병원별 맞춤형 서비스 제공이 가능한 수술로봇시스템 개발
□ 기술개발 배경
- 현재까지 연구된 수술 로봇은 미세 수술용 원격수술 로봇, 최소침습수술(MIS) 로봇, 관절 수술 로봇 등으로 분류할 수 있음
- MIS의 로봇 시스템 일환으로 개발된 대표적인 로봇으로는 미국의 U.C 버클리대의 수술 로봇시스템, Computer Motion사의 내시경 보조 로봇인 이솝(AESOP)과 복강경 수술 로봇인 제우스(ZEUS), 제우스 보다 진보된 Intuitive Surgical의 다빈치(daVinch) 등이 있다. 이 중 다빈치는 수술용 로봇으로 거의 독점적인 위치로써 세계 로봇수술의 첨병 역할을 하고 있음
- 현재 다빈치 수술은 전립선암, 위암, 대장암, 식도, 갑상선압,간암 등 대부분의 암수술에 적용 되고 있음
- 가장 최근에는 신경외과 및 이비인후과 영역에서도 3D Navigation을 이용한 두경부 수술 및 고성능 현미경을 이용한 미세수술이 널리 시행 되고 있음
- 신경외과 및 이비인후과 전용 수술로봇은 현재 국내/외적으로 개발을 시도 중에 있음
□ 핵심개발 기술의 의의
- Multi Instrument 지원 가능한 다양한 Tool 개발의 한계성
- 수술시 Real Time Registration 기술의 고도화
- 좁고 굴곡진 수술영역에서의 문제점 해결
(수술부위 과다 절개에 따른 과다 출혈, HD급 내시경 적용,다양한 수술도구의 개발)
- 미세수술 부위의 위험성 및 수술 성공률 확대
- 장시간의 수술시간의 단축
- 수술시 주요조직/혈관/신경의 손상 방지 시스템
- 기출원 특허 회피 방안 수립
- 개발된 의료로봇 시스템을 임상까지 가는데 필요한 다양한 인증 절차와 임상 진행시 소요되는 고비용
□ 적용 분야
- 신경외과용 수술로봇 분야에서는 Shunt 및 DBS 분야로 선택과 집중하여 사용 편의성, 쉬운 clamping 및 shunt Registration, 휴대성, 작업영역, 범용성(shunt용 adaptor)의 차별화 전략으로 진행함
- 이비인후과용 전문 솔루션 개발을 목표로 이과용수술로봇은 Warning 기능 및 3D AR 기능을 추가, 비과 및 인후과용 수술로봇은 간단하게 침대 탈 부착이 가능해야 되며 여기 사용 되는 Instrument는 넓은 시야 확보가 필수이며 작업영역이 넓어야 수술이 용이하다. 또한 굴곡형 Instrument에 맞은 Navigation, 내시경 연동 3D AR기능 추가하여 적용하여 차별화된 수술영역에 적용함
( 출처: 최종보고서 초록 - 3. 개발결과 요약 8p )
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