막힌 심혈관 뚫는 4mm 마이크로로봇 국내연구진이 개발

DGIST 연구진 개발…가이드와이어에 로봇 부착 가능

가이드와이어 부착 마이크로봇의 개념도© 뉴스1

국내 연구진이 복잡한 심장혈관에서도 조향과 이동이 가능한 마이크로로봇을 개발했다. 연구진은 현재 동물들을 대상으로 이 로봇의 성능을 시험하고 있다.

최홍수 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇공학전공 교수팀은 이병주 한양대 교수·브래들리 넬슨 스위스취리히연방공대 교수와 공동으로 심근경색 가운데 ‘만성완전폐쇄병변’(CTO) 치료 성공률을 높일 수 있는 ‘가이드와이어 부착형 마이크로로봇’을 개발했다고 27일 밝혔다.

가이드와이어는 막힌 혈관을 뚫어주는 관상동맥 중재술에 사용되는 것이다. 그러나 이 와이어는 사람이 직접 방향과 위치를 제어하기 때문에 시술자 숙련도에 따라 성공률이 크게 차이났다. 특히 복잡한 혈관이나 분지관에서 끝단이 구부러진 가이드와이어를 사람이 제어한다는 것은 쉽지 않은 일이다.

이에 연구팀은 네오디듐 자석을 이용한 마이크로로봇을 만들었다. 네오디듐 자석은 생체에 적합한 폴리머와 외부 자기장으로 방향과 위치를 제어할 수 있다. 원통형의 로봇은 지름 500마이크로미터(㎛·100만 분의 1m), 길이 4밀리미터(mm) 크기다. 가이드와이어 끝부분에 이 로봇을 부착할 수 있다.

연구팀은 마이크로로봇이 비선형적으로 변형될 수 있도록 하기 위해 로봇 움직임을 수학적으로 계산하고 예측해서 그 결과를 제어하는 ‘피드포워드 방식’을 적용했다. 이같은 방식이 적용된 로봇은 복잡한 혈관을 통과하는 실험에 성공했다. 심장의 관상동맥을 모사한 3차원 혈관 모형에서 원하는 부위에 도달하는 실험도 성공했다. 세포 생존 실험을 통한 마이크로로봇의 생체적합성도 확인했다.

연구팀은 현재 로봇의 동물실험을 진행하고 있으면 임상시험까지 성공적으로 진행될 경우 상용화에 나설 계획이다. 최홍수 교수는 “가이드와이어 부착형 마이크로로봇을 이용하면 정확하고 빠르게 찾아 안정적으로 시술할 수 있다”면서 “심장질환 시술시간을 단축시키고 성공률을 높일 수 있다”고 말했다.

이번 연구결과는 지난 13일 ‘소프트 로보틱스’(Soft Robotics)에 실렸다.

(서울=뉴스1)