마이크로로봇으로 심혈관 질환 공략
마이크로로봇으로 심혈관 질환 공략
  • 이상진
  • 승인 2019.03.03 17:10
  • 조회수 872
  • 댓글 0
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DGIST 연구팀이 복잡한 혈관 내에서 원하는 방향으로 이동이 가능해 만성완전폐쇄병변 등 심혈관 질환이 발생한 부위까지 정확하게 도달하는 마이크로로봇 개발에 성공했다고 밝혔습니다. 이번 연구를 통해 심혈관 질환 시술 시간을 단축시키고 성공률을 높일 것으로 기대되는데요.
 

마이크로로봇은 만성완전폐쇄병변의 치료성공률을 높입니다. 출처:fotolia
마이크로로봇은 만성완전폐쇄병변의 치료성공률을 높입니다. 출처: fotolia

DGIST는 로봇공학전공 최홍수 교수팀이 한양대 이병주 교수팀, 스위스취리히연방공대 브래들리 넬슨 교수팀과의 공동연구를 통해 심근경색 가운데 만성완전폐쇄병변의 치료 성공률을 향상시킬 수 있는 '가이드와이어 부착형 마이크로로봇'을 개발했습니다.

 

지금까지 막힌 혈관을 뚫어주는 관상동맥 중재술에 사용되던 가이드와이어는 시술자가 수동으로 방향과 위치를 제어하기 때문에 시술의 성공률과 속도는 시술자의 숙련도에 의존해야만 했습니다.  

 

시술자가 복잡한 혈관이나 끝단이 구부러진 가이드와이어를 수동으로 방향을 잡아 밀어주다보니 정확한 방향과 위치 제어가 어렵다는 점이 한계였죠. 
 

현재까지는 의사가 수동으로 가이드와이어를 방향을 제어해 성공률이 중구난방이었습니다. 출처:fotolia
현재까지는 의사가 수동으로 가이드와이어를 방향을 제어해 성공률이 중구난방이었습니다. 출처: fotolia

연구팀은 해당 한계를 극복하기 위해 유연하면서도 생체에 적합한 폴리머와 외부 자기장으로 방향과 위치를 제어할 수 있는 네오디듐 자석을 이용해 지름 500마이크로미터, 길이 4밀리미터(mm) 크기의 원통형의 마이크로로봇을 만들어 가이드와이어 끝부분에 부착했습니다.  

 

외부 자기장 시스템으로 마이크로로봇을 제어해 원하는 방향으로 가이드와이어 조종이 가능하고, 마스터-슬레이브 시스템을 통해 직선운동이 가능한 가이드와이어 부착형 소프트 마이크로로봇이었는데요.

 

연구팀은 마이크로로봇의 비선형적으로 변형되는 유연한 움직임을 구현하기 위해 마이크로로봇의 움직임을 수학적으로 계산해 예측하고, 그 결과를 제어하는 피드포워드 방식으로 복잡한 혈관을 통과하는 실험에 성공했습니다.

 

연구팀이 개발한 가이드와이어 부착형 마이크로로봇은 자기장에 의한 정밀한 제어와 마스터-슬레이브 시스템을 통한 직선운동이 가능해 복잡한 혈관 속 원하는 부위에 빠르게 도달할 수 있어 기존의 관상동맥 중재술의 한계를 극복하고 시술의 성공률과 효율을 높일 수 있을 것으로 기대되는데요.
 

환자는 빠르고 정확한 치료로 엑스레이로 인한 방사선 피복량을 줄일 수 있습니다. 출처:fotolia
환자는 빠르고 정확한 치료로 엑스레이로 인한 방사선 피복량을 줄일 수 있습니다. 출처: fotolia

기존 방법에 비해 신속하게 질병 부위에 도달할 수 있어 환자와 시술자의 엑스레이에 의한 방사선 피폭량을 줄이고, 환자의 혈관 손상도 줄일 수 있게 됐습니다.

 

최홍수 교수는 "가이드와이어 부착형 마이크로로봇을 이용하면 시술자의 경험에 의존하던 기존 방법과 비교해 질병의 원인인 부분을 정확하고 빠르게 찾아 안정적으로 시술할 수 있어 심장 질환 시술 시간을 단축시키고 성공률을 높아졌다"며, "앞으로 후속 연구를 진행해 실제 의료 현장에서 활용할 수 있는 제품 개발에 노력하겠다"고 말했습니다. 

 

이번 연구 결과는 로봇연구 분야 국제학술지 <Soft Robotics> 최근호 표지 논문으로 게재됐습니다.


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