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[기술기고] 스토브리(Staubli), RoboticScope로 수술 현장 시야 개선

고해상도 3D 카메라 및 최신 헤드-마운트 디스플레이 접목해 수술 방식 혁신 나서

[기술기고] 스토브리(Staubli),  RoboticScope로 수술 현장 시야 개선


[산업일보]
글로벌 산업용 로봇전문 기업인 스토브리(Stäubli)에서 고정밀 로봇, 고해상도 3D 카메라 및 최신 헤드-마운트 디스플레이 등이 접목된 RoboticScope를 출시했다. 스토브리가 선보인 첨단 기술에 외과 의사들 사이에서 이전에는 불가능하다고만 인지해 왔던 수술대에서의 일하는 방식에 혁신이 도입될 전망이다.

RoboticScope는 Michael Santek, Markus Hütter, Gregor Burger 등 총 세 명의 오스트리아의 수평적 사고를 가진 이들로부터 개발되었다. 수술 장비 분야에서 수년간의 경험을 쌓아온 이 젊은 팀은 2016년 오스트리아 인스브루크(Innsbruck )에 BHS Technologies GmbH를 설립했다.

Michael Santek은 “기존 접안 렌즈와 현미경은 유연성이 부족해 최근의 미세 수술 요구를 충족시킬 수 있는 능력이 줄어들며 점점 한계에 다다르고 있다”며, “오스트리아 인스브루크(Innsbruck)에 위치한 BHS Technologies는 외과의사들이 수술 분야에서 완전히 새로운 시각을 제공하면서도 편안하고 인체 공학적인 자세로 작업 할 수 있도록 지원하는 도구를 갖추기 시작했다”고 설명했다.

직관적 작동-매력적인 가능성

[기술기고] 스토브리(Staubli),  RoboticScope로 수술 현장 시야 개선


이러한 목표 실현을 위한 BHS의 성공 요인은 AMP으로 알려진 'RoboticScope' 기능에 의해 입증된다. 의사는 HMD(Head-Mounted Display / 헤드-마운트 디스플레이)를 통해 수술 과정을 직접 확인한다.

외과의사의 시각적인 지원을 위해 HMD에 직접적으로 통합된 2개의 디지털 마이크로 디스플레이는 6축 스토브리(Stäubli) TX2-60L에 장착된 듀얼 카메라 렌즈로 릴레이된 고해상도 실시간 3D 이미지를 보여준다. 로봇 위치에 따라 이미지 인식이 결정되므로 의사는 선택이 좀 더 자유롭고 가장 편안한 헤드 위치에서 작동할 수 있다.

외과의사는 정확한 이미지 영역과 시야각을 유지하면서 무접촉 헤드 움직임을 통해 로봇을 자동으로 제어한다. HMD와 로봇 카메라는 기본적으로 분리되어 있기 때문에 외과의사는 이를 풋 스위치(foot switch)로 중단해야 하지만 헤드 움직임으로 로봇을 제어할 수 있다. 이 방법을 사용함으로써 8배 줌 렌즈의 시야각을 선택할 수 있고 마이크로 디스플레이에서 정교한 메뉴까지 제어할 수 있어 추가 기능의 활성화와 제어가 가능하다.

복잡하게 들리거나 광범위한 훈련이 필요한 부분은 실제로 애플리케이션 적용이 충분히 논리적이어서 RoboticScope의 작동은 단시간 내에 학습될 수 있다.

Michal Santek은 "인간들은 고개를 갸우뚱하면서 다른 각도에서 바라봄으로써 우주에 있는 물체 크기를 확대하는데 RoboticScope도 이러한 동작을 따라한다“며, ”HMD는 외과의사의 머리 움직임을 감지하고 3D 카메라의 위치를 움직임에 맞게 변경한다. 이를 통해 외과의사가 카메라에 적응하지 않고도 자연스럽게 수술 현장을 탐색할 수 있게 됐다"고 말했다.

현재 전 세계의 약 500명의 외과의들이 AMP를 시험하고 있다. 이 디바이스는 매우 직관적이어서 사용자의 90% 이상이 단 10분 만에 완벽히 습득할 수 있다. 이는 실험 지원자들의 나이와는 완전히 무관한 놀라운 결과를 냈다. 그러나 소위 ‘디지털 시대’에 속하는 지원자들은 유경험자 대비 좋은 점수를 받지 못했다.

RoboticScope의 이면에 있는 기술

[기술기고] 스토브리(Staubli),  RoboticScope로 수술 현장 시야 개선


고정밀 Stäubli TX2-60L 로봇은 AMP의 정밀도와 저크프리 모션 시퀀스(jerk-free motion sequence)를 제공한다. 최신 6축 스토브리 로봇의 전체 범위와 마찬가지로 폐쇄형 구조로 IP65 보호등급과 리스트(wrist)는 IP67 등급에 준수한다.

클린룸 등급인 ISO 5를 표준으로 사용하는 6축 머신을 통해 BHS는 클린룸 버전으로 업그레이드에 필요한 추가 비용을 절약 할 수 있다. 수술실에서의 TX2-60L은 멸균 슬리브(sterile sleeve)로 덮여있어 입자 방출을 더욱 방지하고 엄격한 클린룸 환경에서 사용하기에 이상적이다. 아울러, 로봇의 도달 범위는 920mm로 수술실에서 사용하기에 충분하다.

6축 기계는 Stäubli CS9 컨트롤러와 자체 디지털 안전 엔코더(축당 1개) 및 통합 안전 보드에 의해 작동된다. 모든 안전 기능은 SIL3-/PLe 범주의 엄격한 요건을 충족한다. 최고 수준의 안전성을 보장하기 위해 로봇의 모든 움직임을 센서에 의해 모니터링된다.

이를 위해 속도와 가속은 물론 로봇의 모든 좌표가 실시간으로 기록된다. TX2 시리즈에서 스토브리는 구성 가능하고 안전한 I/O 모듈과 최대의 안전성과 호환성을 보장하는 실시간 이더넷 필드 버스 시스템을 선택했다. 매우 역동적인 로봇의 이러한 기능들은 외과의사의 MRC 시나리오에도 완벽히 부합한다.

마지막 세부사항까지 품질 보장

다른 부품의 경우 BHS는 주요 공급업체의 공급원 또는 사내에서 부품을 제조하는데, 그 예로 로봇의 안정적인 모바일 기반과 8배 줌 렌즈 등을 직접 제조하는 것을 들 수 있다. Santek은 “외과 의사에게 수술 분야에 고품질 이미지를 제공하는 것이 중요했었다. 그렇기 때문에 HMD에서 가능한 최상의 해상도를 갖춘 마이크로 디스플레이를 사용하여 유일했던 줌 렌즈와 함께 최상의 3D 카메라를 장착했다”며, “그 결과 특히 정밀수술 분야에서의 시술 활용에 크게 용이했던 정확한 이미지를 제공할 수 있었다”고 전했다.

Orbit Mode(회전 모드)라는 흥미로운 기능은 외과의사가 카메라를 해부학 구조에 맞춰지도록 로봇이 카메라를 회전시키도록 한다. 외과의사는 모든 각도에서 구조를 자세히 검사할 수 있으며 전체 상황을 파악한다. 이는 곧 역동적인 수술 환경에 완전히 새로운 의미를 제시한다.

현재 사업 확장 한창 진행중인 BHS부서는 혁신적인 제품 개발에 큰 기대를 갖고 있다. Santek은 “새로운 오더가 정기적으로 들어오고 있으며, 매일같이 새로운 직원을 고용하고 있다”고 언급하면서 "RoboticScope는 기존 솔루션과 비슷한 투자 비용을 유지하면서도 뛰어난 성능을 제공할 수 있었기 때문에 AMP가 큰 성공을 거둘 것으로 내다보고 있다"고 전했다.
김우겸 기자 kyeom@kidd.co.kr

국제산업부 김우겸 기자입니다. 독일과 미국 등지의 산업현안 이슈들을 정확하면서도 신속히 보도하겠습니다.

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