함께라면 더 강해진다: 내시경 수술을 위한 호송대의 미니어처 로봇

밀리미터 크기의 소형 로봇은 종종 신체를 통해 내시경 미세수술을 위한 기구를 운반할 힘이 부족합니다. 독일 암 연구 센터(DKFZ)의 과학자들은 이제 여러 밀리미터 크기의 TrainBot을 하나의 장치로 결합하고 개선된 "발"을 장착하고 있습니다. DKFZ 팀은 처음으로 로봇 호송대를 사용하여 담관 폐색에 대한 전기 수술 절차를 실험적으로 수행할 수 있었습니다.

의학 분야에서 미니어처 로봇이 활용될 수 있는 분야는 매우 다양합니다. 표적 약물 투여부터 감지 작업, 수술 과정에 이르기까지 다양합니다.

나노미터 규모에서 센티미터 규모까지 이러한 범위의 작업을 위해 이미 수많은 로봇이 개발되어 테스트되었습니다.

하지만 오늘날 사용할 수 있는 작은 도우미들은 많은 작업에서 한계에 도달합니다.

예를 들어, 내시경 미세수술에서 필요한 도구는 종종 1밀리미터 크기의 로봇이 목적지까지 운반하기에는 너무 무겁습니다.

또 다른 흔한 문제는 로봇이 종종 기어가며 움직여야 한다는 것입니다.

하지만 수많은 신체 구조의 표면은 점액으로 덮여 있어서 로봇이 미끄러져 움직일 수 없습니다.

발의 "스파이크"는 추진력을 3배 더 높여줍니다.

드레스덴의 DKFZ에서 티안 추(Tian Qiu)가 이끄는 팀은 이제 이 두 가지 문제에 대한 해결책을 개발했습니다. 그들이 개발한 TrainBot은 밀리미터 단위로 여러 개의 개별 로봇을 연결합니다.

이 유닛에는 개선된 미끄럼 방지 발이 장착되어 있습니다. 함께 내시경 기구를 운반할 수 있습니다.

TrainBot 장치는 무선으로 작동하며, 회전하는 자기장이 개별 장치를 동시에 제어합니다.

자기 제어는 회전을 제어하면서 평면에서의 움직임을 가능하게 합니다.

외부 작동 및 제어 시스템은 인체 크기에 맞는 거리에 맞춰 설계되었습니다.

담관의 미세수술

드레스덴에 있는 DKFZ 연구진은 이미 3대의 TrainBot으로 구성된 로봇 호송대를 활용하여 수술 과정을 시뮬레이션했습니다.

담관암의 경우, 담관이 막혀 담즙이 역류하는 경우가 많은데, 이는 환자에게 매우 위험한 상황입니다.

이런 경우에는 내시경적 진단 후 폐색을 개방해야 합니다.

이를 위해, 유연한 내시경을 입을 통해 소장에 삽입한 후, 거기에서 담관까지 삽입합니다.

여기서 가장 큰 어려움 중 하나는 내시경이 소장에서 담관까지의 날카로운 각도를 돌아가며 검사해야 한다는 것입니다.

"여기서 유연한 로봇 호송대가 강점을 보일 수 있습니다." 프로젝트 리더인 티안 추는 말합니다. 그의 팀은 돼지에서 제거한 장기를 사용하여 이를 시연했습니다. 로봇 호송대는 담관에서 전기 조직 절제를 위한 내시경 기구를 조작할 수 있었습니다. 와이어 전극의 끝이 해당 부위에 도착하면 전압을 가하고 조직 막힘을 점차적으로 전기적으로 제거합니다. 이 시술은 "전기 소작술"이라고 합니다. 사용된 와이어 전극은 길이가 25cm이고 TrainBot 장치보다 3.5배 더 무겁습니다. 논문의 첫 번째 저자인 정문광은 "예를 들어, 그 후에 다른 TrainBot 호송대가 체액 배출이나 약물 전달을 위한 카테터를 가져올 수 있습니다."라고 말합니다. "장기 모델에서 TrainBot으로 유망한 결과를 얻은 후, 내시경 수술에서 추가 작업을 위한 소형 로봇 팀을 개발할 수 있을 것으로 낙관하고 있습니다."


출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241001114926.htm

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