스마트 조직 자율 로봇(STAR)

이 로봇은 STAR(스마트 조직 자율 로봇 Smart Tissue Autonomous Robot)라고 불리며 Science Robotics에 발표된 논문에 설명되어 있다.

Axel Krieger는 존스 홉킨스의 화이팅 공과 대학의 기계 공학 조교수이다. 그는 또한 연구의 수석 저자이기도 하다.

“우리의 연구 결과는 수술에서 가장 복잡하고 섬세한 작업 중 하나인 장의 두 끝을 다시 연결하는 작업을 자동화할 수 있음을 보여준다. STAR는 4마리의 동물에서 절차를 수행했으며 동일한 절차를 수행하는 인간보다 훨씬 더 나은 결과를 산출했다.”라고 Krieger가 말했다.

특히 반복적인 동작과 정밀함이 요구되는 장문합에서 로봇의 효율성이 입증됐다. 높은 정확도와 일관성을 요구하기 때문에 위장 수술의 가장 어려운 측면 중 하나이다. 약간의 손 떨림은 환자에게 심각한 합병증을 유발할 수 있다.

2016년 모델 기반 구축

Krieger는 워싱턴 D.C.에 있는 국립 어린이 병원의 팀과 존스 홉킨스의 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 Jin Kang과 함께 일했다. 그들은 함께 연조직을 봉합하도록 설계된 비전 가이드 시스템을 갖춘 로봇을 만들었다. 현재 모델은 돼지 내장을 수리할 수 있었던 2016년 모델을 기반으로 한다. 그러나 이전 모델은 사람의 큰 절개와 안내가 필요했다.

현재 STAR 시스템에는 자율성을 강화하고 수술 정밀도를 향상시키는 새로운 기능이 제공되었다. 여기에는 특수 봉합 도구와 최첨단 이미징 시스템이 포함된다.

Krieger에 따르면 연조직 수술은 예측 불가능성을 감안할 때 로봇의 주요 과제이다. 이를 극복하기 위해 STAR는 인간 외과 의사처럼 실시간으로 수술 계획을 조정할 수 있는 새로운 제어 시스템을 갖추고 있다.

"STAR를 특별하게 만드는 것은 최소한의 인간 개입으로 연조직에서 수술 계획을 계획, 조정 및 실행하는 최초의 로봇 시스템이라는 것이다."고 Krieger가 말했다.

Kang과 그의 학생 팀은 시스템을 안내하기 위해 구조광 기반 3차원 내시경과 머신러닝 기반 추적 알고리즘을 개발했다.

Kang 교수는 “지능형 수술 로봇을 더 스마트하고 안전하게 만들기 위해서는 첨단 3차원 머신 비전 시스템이 필수적이라고 생각한다”고 말했다.

복강경 절차를 위해 설계된 자동 로봇 시스템을 갖는 것이 점점 더 중요해지고 있다.

Krieger는 "로봇 문합은 높은 정밀도와 반복성을 요구하는 수술 작업이 외과의의 기술과 상관없이 모든 환자에서 보다 정확하고 정밀하게 수행될 수 있도록 하는 한 가지 방법이다."고 말했다. "우리는 이것이 더 예측 가능하고 일관된 환자 결과로 환자 치료에 대한 민주화된 외과적 접근으로 귀결될 것이라고 가정한다."