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영국 리즈대, 로봇 지원 대장내시경 기술 개발'네이처 머신 인텔리전스'에 연구 성과 발표
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승인 2020.10.13  15:52:38
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▲ 영국 리즈대 연구진이 마그네틱 기술을 활용한 대장 내시경 기술을 개발했다.(사진=리즈대)

영국 리즈대학교 연구진이 머신러닝 알고리즘을 이용해 결장(結腸) 속으로 대장 내시경을 유연하게 밀어넣을 수 있는 로봇팔 기술을 개발했다고 12일(현지 시각) 밝혔다.

일반적으로 대장암 진단을 위해 환자의 결장 속으로 내시경을 삽입하는 것은 환자에게 매우 힘들고 불쾌한 경험이다. 일부 환자들은 마취 후에 내시경을 삽입하기도 한다. 의료진 입장에선 반복적인 훈련 과정을 거쳐야만 내시경 삽입에 관한 의료 행위를 할 수 있다.

리즈대학교 피트로 발다스트리 교수 등 연구진은 지능과 자율성을 갖춘 마그네틱 조작 방식의 대장 내시경 기술을 개발하고, 과학 전문 저널인 ‘네이처 머신 인텔리전스’에 발표했다. 연구팀은 2021년이나 2022년 초에 실제 환자를 대상으로 이 기술을 시험한다는 계획이다.

이번에 개발한 대장 내시경 기술은 자력(마그네틱)을 갖춘 캡슐 형태의 장치를 환자의 몸안으로 밀어넣어 외부에서 로봇팔을 이용해 자력으로 캡슐 장치의 이동을 유연하게 제어하는 방식이다.

로봇시스템에 내장되어 있는 인공지능은 결장 내부의 이미지 데이터를 활용해 이동에 관한 집중적인 훈련을 받았다. 조작자가 결장 이미지에 나타나 있는 검은색 원을 따라 로봇을 조작하면 내시경을 원하는 방향과 위치로 가져갈 수 있다.

연구팀은 로봇의 지원 수준에 따라 ▲직접적인 로봇 제어 방식 ▲지능적인 원격 조작 방식 ▲반자율 내비게이션 방식 등 3가지 방식으로 로봇 기술을 테스트했다. 직접적인 로봇 제어 방식은 조이스틱을 이용해 로봇을 직접 제어하는 것으로, 로봇의 지원 수준은 낮다. 지능적 원격 조작 방식은 조작자가 캡슐이 정해진 위치로 가는지 집중하되, 로봇시스템이 로봇 팔의 움직임을 계산한다. 반자율 내비게이션 기술은 컴퓨터 비전을 이용해 캡슐의 자율적인 이동을 지원한다.

연구진은 10명의 비전문가들을 대상으로 20분 이내에 캡슐을 결장내 특정 지점에 위치하도록 요청하는 테스트를 진행했는데, 반자율 내비게이션 방식을 사용했을 때 100%의 성공률을 보였다. 지능적 원격 조작 방식과 직접적 로봇 제어 방식은 각각 96%와 58%의 성공률을 보인 것으로 나타났다.

이어 연구진은 2명의 실험자들이 마취제를 주입한 돼지를 대상으로 전통적인 대장 내시경과 로봇 지원 내시경을 조작하도록 테스트한 결과 로봇 지원 방식 활용시 보다 용이하게 내시경 조작이 가능한 것으로 나타났다.

발다스트리 교수는 “이 로봇 시스템을 활용하면 의사나 간호사들이 쉽게 내시경을 조작할 수 있으며 환자도 고통을 덜 느끼게 된다. 이 기술이 대장내시경을 보다 광범위하게 보급할 수 있는 중요한 발걸음이 될 것이다”라고 했다. 공동 연구자로 참여한 브루노 스캘리오니 박사는 “이 기술은 대장암 검사 방식을 혁신할 수 있는 잠재력을 갖추고 있다"며 "앞으로 전문가가 아니더라도 장치를 조작해 결장 검사를 할 수 있게 된다는 것을 의미한다”고 덧붙였다. 미래에는 굳이 큰 병원에 가지않더라도 작은 의원이나 건강센터에서도 광범위하게 대장암 검사를 할 수 있을 것이란 설명이다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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