수술실 파고든 디지털 전환…인공관절도 로봇 정밀수술로 진화

• 환자 데이터로 수술계획…의료진 판단·술기 구현 정교화
• 3D CT·햅틱 기술로 절삭 범위 제어…관절 균형 실시간 확인
• 초기 회복·재수술 감소 가능성 확인…맞춤형 수술로 진화

참고 이미지(AI 제작)

[데일리팜=황병우 기자]의료계의 디지털 전환이 진료 예약과 데이터 관리 등 행정 영역을 넘어 실제 진단과 치료, 수술 현장으로 확대되고 있다.

수술 분야에서는 인공지능(AI)과 로봇 기술이 의료진을 대신하기보다 수술 전 계획과 술기를 정밀하게 구현하는 보조 수단으로 자리를 넓히는 모습이다. 

의료진의 경험에 환자별 해부학적 데이터와 실시간 정보를 결합해 수술의 정확성과 일관성을 높이는 방향으로 전환되는 중이다.

자동화보다 정밀 보조…수술실로 들어온 디지털 전환

로봇수술은 비뇨의학과와 산부인과, 외과, 정형외과 등으로 활용 범위를 넓혀가고 있다. 고해상도 3D 영상과 손 떨림 보정, 수술 계획 소프트웨어 등을 바탕으로 의료진이 좁고 깊은 부위에도 정교하게 접근하도록 돕는다.

수술로봇 시장도 성장세를 이어갈 전망이다. 시장조사기관 마켓앤마켓에 따르면 글로벌 수술로봇 시장은 2024년 119억8000만달러에서 2030년 271억4000만달러로 성장할 것으로 예상된다.

연평균 성장률은 14.7%다. 최소침습수술 선호 확대와 고령 인구 증가에 따른 수술 건수 증가, 데이터 기반 수술 기술의 발전 등이 성장을 이끄는 요인으로 꼽힌다.

임상 연구에서도 로봇과 AI 보조 수술의 정확성과 환자 회복 측면에서 긍정적인 결과가 나오고 있다. 2025년 Journal of Robotic Surgery에 게재된 '현대 의료에서 로봇 및 AI 보조 수술의 확산' 연구는 2024~2025년 발표된 관련 연구 25편을 종합했다. 

분석 결과 AI·로봇 보조 수술은 기존 수술보다 수술시간을 25%, 수술 중 합병증을 30% 줄인 것으로 나타났다. 수술 정확도는 40% 높아졌으며 환자 회복 기간도 평균 15% 단축됐다.

의료 현장에서 로봇을 바라보는 시각도 달라지고 있다. 과거에는 의사를 대체하는 자동화 기술이라는 기대와 우려가 혼재했다면 최근에는 의료진이 세운 수술 계획을 실제 수술에서 정밀하게 구현하는 보조 시스템이라는 역할이 강조된다.

이에 대해 김중일 한림대강남성심병원 정형외과 교수는 "로봇수술의 가장 중요한 역할은 의사를 대신하는 것이 아니라 수술 계획을 보다 정확하게 구현하도록 돕는 정밀 보조 시스템이라는 점"이라고 설명했다.

또 그는 "수술 전 세운 계획을 실제 수술 과정에서 오차를 최소화하며 구현하도록 지원하고, 수술 중에도 환자의 관절 상태와 균형을 실시간으로 확인하면서 필요한 조정을 가능하게 한다"고 말했다.

환자별 차이 데이터화…인공관절 수술도 맞춤형으로

정형외과에서도 데이터 기반 정밀수술이 확산되고 있다. 특히 인공관절 수술은 환자마다 뼈의 형태와 관절 정렬, 인대 균형이 달라 데이터 기반 수술의 활용 가치가 높은 분야로 꼽힌다.

수술 성공 여부를 넘어 통증과 기능 회복, 장기적인 만족도까지 고려해야 한다는 점에서 로봇을 활용한 맞춤형 수술에 관심이 모인다.

같은 임플란트를 사용하더라도 삽입 위치와 각도, 관절 균형에 따라 수술 후 통증과 기능 회복이 달라질 수 있다. 의료진의 경험과 판단을 바탕으로 환자별 정보를 객관적으로 분석하고 실제 수술에 반영하는 과정이 중요한 이유다.

김 교수는 "인공관절 수술은 환자마다 다른 뼈의 형태와 관절 정렬, 인대의 균형까지 종합적으로 고려해야 하는 대표적인 맞춤형 수술"이라고 강조했다.

스트라이커 마코(Mako) All Systems

그는 이어 "환자의 해부학적 특성과 관절 기능을 얼마나 정확하게 반영하느냐에 따라 수술 후 통증과 기능 회복, 장기적인 만족도가 달라질 수 있다"며 "데이터 기반 정밀수술은 이러한 개인별 차이를 수술 계획 단계부터 정량적으로 분석하고 반영할 수 있다는 점에서 의미가 있다"고 말했다.

대표적인 정형외과 수술로봇인 마코는 수술 전 촬영한 CT 데이터를 3차원 영상으로 변환해 환자별 수술 계획 수립을 지원한다. 의료진은 이를 바탕으로 임플란트 크기와 삽입 위치, 절삭 범위 등을 설정하고 수술 중 관절 움직임과 연부조직 균형을 확인해 계획을 조정한다.

수술 단계에서는 로봇팔과 햅틱 기술을 통해 사전에 계획된 범위 안에서 정밀한 절삭이 이뤄지도록 지원한다. 설정된 범위를 벗어나는 불필요한 뼈 절삭과 주변 연부조직 손상을 줄이는 방식이다.

김 교수는 "특히 인공관절 수술에서는 절삭 범위와 임플란트의 위치, 정렬을 계획에 맞게 일관성 있게 구현하는 것이 중요하다"며 "로봇은 이러한 과정에서 의료진의 판단과 술기를 보다 정밀하게 뒷받침하는 역할을 한다"고 밝혔다.

정확한 삽입 넘어 초기 회복·관절 기능까지

로봇 보조 인공관절 수술의 임상적 가치를 뒷받침하는 근거도 쌓이고 있다. 실제 인공관절 수술 환자 집단을 추적 관찰한 연구에서도 로봇 보조 인공관절 수술은 기존 수술 대비 통증 부담 감소와 조기 기능 회복, 입원 기간 단축 등 임상적 이점을 보였다.

단구획 슬관절 치환술 환자를 대상으로 한 메타분석에서는 로봇 보조 수술이 기존 수술 대비 합병증과 재수술 위험을 낮추는 데 긍정적인 결과를 보인 것으로 나타났다.

로봇수술의 지향점도 정해진 위치에 임플란트를 삽입하는 수준에서 환자 본연의 관절 정렬과 움직임을 최대한 살리는 방향으로 옮겨가고 있다. 불필요한 뼈 절삭과 연부조직 손상을 줄여 수술 후 통증과 회복 부담을 낮추는 환자 중심 접근이다.

김 교수는 "최근에는 단순히 인공관절을 정확한 위치에 삽입하는 것을 넘어 환자 고유의 관절 정렬과 운동학을 최대한 존중하는 것이 중요해지고 있다"며 "로봇은 이러한 환자 맞춤형 수술을 보다 정밀하게 구현하도록 돕는 도구"라고 강조했다.

이어 "가능한 한 불필요한 연부조직 손상을 줄이고 환자 본연의 관절 기능을 최대한 보존하는 것이 좋은 수술이라고 생각한다"며 "앞으로의 로봇수술은 '더 정확한 수술'을 넘어 '환자에게 가장 자연스러운 관절을 되돌려주는 수술'을 구현하는 방향으로 발전할 것으로 기대한다"고 덧붙였다.