가상의 나이프: 로봇을 이용한 종양 및 전이부의 정밀 치료

방사선 치료의 도입으로 암 종양 치료에서 금속 나이프의 사용 사례는 줄어들었습니다. 이제 Accuray사의 정밀 방사선 치료용 로봇 지원 시스템인 CyberKnife®로 이 분야의 나이프는 다시 부흥기를 맞고 있습니다. 그러나 이 나이프는 우리에게 친숙한 일반 수술용 나이프는 아닙니다.

의료 분야용 KUKA 로봇를 통해 CyberKnife®는 암 종양 치료를 위한 효율적 기구로 주목 받고 있습니다

고유명사 CyberKnife®(사이버 나이프)로 더 많이 알려진 이 가상의 나이프는 전통적 방사선 치료의 대안으로 주목받고 있습니다. 뮌헨 CyberKnife 센터 방사선 외과 및 신경 외과의 교수인 알렉산더 무아세빅(Alexander Muacevic) 박사는 “우리는 이 시스템을 방사선수술, 즉 고정밀 방사선 조사를 통한 치료에 사용하고 있습니다. 로봇 기술 과 이미징 시스템의 통합으로 우리는 1mm 미만의 방사선 조사 정확도를 달성했다“고 설명했습니다.

이 장치와 관련된 최초의 아이디어는 이미 1987년 미국 스탠퍼드 대학에서 제시되었습니다. 최초의 상용 시스템은 동 대학에서 이미 2001년에 개발되었으며 당시에도 통합형 KUKA 로봇이 사용되었습니다. 당시 대부분의 로봇 제조사에서는 자신들의 시스템을 환자에게 사용하는 것에 큰 거부감을 가졌습니다. 이와는 달리 아우크스부르크의 시장 선도 기업 KUKA는 의료장비 CyberKnife® 시스템의 제조사인 Accuray에 지원을 아끼지 않았습니다.

정밀 방사선 치료용 로봇 지원 시스템 CyberKnife®로 치료를 받는 환자의 수가 증가하고 있습니다

2005년 뮌헨 CyberKnife 센터는 그로스하데른 병원과의 협업으로 문을 열었습니다. 이 첫 번째 CyberKnife 센터의 성공에 힘입어 독일 전역에서 9개의 다른 센터가 개원하였습니다. 현재 전 세계적으로 350개의 센터가 존재합니다. 뮌헨에서는 이미 3세대 버전의 가상 나이프가 사용되고 있습니다. 알렉산더 무아세빅 교수는 “현재 우리는 뇌에서부터 폐, 간 또는 신장과 같은 다양한 신체 조직 및 척추를 거쳐 전립선에 이르는 모든 신체의 종양에 로봇 제어식 이미징 방식의 정밀 방사선 치료 시스템을 사용할 수 있다“고 강조합니다
CyberKnife® 시스템 적용분야에는 고 가반하중 KUKA 로봇이 사용됩니다.

로봇 제어식 치료 테이블 및 카메라를 이용한 정밀한 방사선 치료

로봇 컴포넌트에 추가적으로 장기의 움직임, 뇌 및 척추 치료의 추적에 필요한 복수의 디지털 엑스레이 카메라 및 적외선 카메라가 통합되었습니다. 이런 방식으로 호흡 모형을 계산할 수 있고 이를 통해 주변 조직을 손상시키지 않는 정확한 조사가 가능합니다. 뿐만 아니라 마찬가지로 KUKA 로봇을 기반으로 하는 로봇 제어식 치료 테이블인 RoboCouch 통합 시스템에서는 환자를 수동으로 정렬하지 않고도 모니터링 공간에서 계획된 치료 위치로의 환자 포지셔닝이 가능합니다. 이는 치료 시간을 단축하고 방사선 수술에서 탁월한 정밀도를 보장합니다.

자연적인 호흡 동작의 인식을 통해 폐종양에 정밀 방사선 시술이 가능합니다.

개발 전문성 및 신뢰성을 통한 성공적 협력

Accuray사는 차세대 의료 장비의 개발에 크게 공헌한 오랜 파트너사 개발팀에게 감사의 마음을 전했습니다. 알렉산더 무아세빅 교수는 “저는 KUKA 로봇의 정밀도 이외에도 무엇보다도 속도와 관련하여서는 CyberKnife®에서 그 잠재성을 완전히 표출하지는 않는다고 생각한다”라고 KUKA 기술의 우수성을 간접적으로 높게 평가했습니다. 뿐만 아니라 뮌헨 센터에 사용된 CyberKnife®에서 아직까지 어떤 기술적 문제도 발생하지 않았다고 KUKA 기술의 신뢰성을 칭찬했습니다. 또한 이 교수는 “KUKA 시스템은 수 년에 걸쳐 매우 안정적인 것으로 증명되었습니다. 우리는 지난 15년 동안 단 한 번의 고장도 경험하지 못했습니다. 정말 최고라고 칭찬을 아끼지 않았습니다.

로봇 지원 시스템으로 신체 모든 부위에 있는 종양을 방사선 치료할 수 있습니다.

로봇을 이용한 종양 및 전이부에 대한 신속하고 정밀한 치료

치료 전에 의사는 CT 및 MRT를 기반으로 만든 이미지 데이터를 분석하고 의료물리학자에게 정확한 종양 방사선 투사량을 알려줍니다. 의료물리학자는 이 정보를 근거로 치료 계획을 작성하고 이 계획 내용을 소프트웨어에 입력합니다. 그 후에 치료가 시작되고 과정이 전자동으로 진행됩니다. 알렉산더 무아세빅 교수는 “어떤 외과의도 해낼 수 없는 정밀도로 치료가 이루어집니다. 인간의 능력으로 0.5mm의 정확도를 달성하는 것은 거의 불가능하다“고 설명합니다. 

로봇 제어식 치료 테이블은 지능형 환자 포지셔닝을 가능하게 합니다.

의료 분야에서 로봇을 통한 환자의 부담 경감

바로 이 정확도가, 예를 들어 청신경초종 또는 수막종으로 불리는 양성 뇌종양 등의 방사선 치료를 위해 CyberKnife® 시스템에 적용된 로봇이 구현할 수 있는 월등한 이점입니다. 로봇이 사용되지 않았다면 6시간에 걸친 수술을 통해 종양을 제거하고 이어서 1주일 이상 입원 치료 및 8주에 걸친 재활 치료가 필요했을 것입니다. CyberKnife®를 이용하면 치료 시간을 현저하게 단축시킬 수 있습니다:

가상의 나이프를 이용해 우리는 특히 소형 및 중간 크기의 종양을 치료할 수 있으며 이를 통해 수술을 대체할 수 있습니다. 환자는 수술 후 다음 날 일상으로 복귀할 수 있습니다.

뮌헨 CyberKnife 센터 방사선 외과 및 신경 외과 교수 알렉산더 무아세빅 박사

방사선 치료 분야의 유일한 대안

의료 산업에서 이에 비견한 장비를 찾기는 힘듭니다.왜냐하면 CyberKnife® 시스템에 사용된 로봇은 일반 방사선 치료 장비로는 불가능한 탁월한 유연성을 구현하기 때문입니다. CyberKnife 센터에서는 기술이 환자에게 맞춤식으로 적용되며, 환자가 기술장비에 맞출 필요가 없습니다. CyberKnife®에서는 동적 컴포넌트를 통해 구현되는 1,600개 이상의 다양한 투사 옵션을 사용할 수 있습니다. 무아세빅 교수는 “이런 옵션은 하나 또는 2개의 축으로만 회전할 수 있는 고정식 일반 방사선 치료 장비로는 절대 불가능하다”고 설명합니다.

CyberKnife® 시스템은 전례 없는 유연성으로 다른 방식의 방사선 치료 장비와 뚜렷하게 구별됩니다.
2005년부터 뮌헨의 CyberKnife 센터에서는 KUKA 기술을 이용해 환자들을 치료하고 있습니다.

CyberKnife®의 발전 가능성은 아직도 진행 중입니다

현재 뮌헨 센터의 의사들은 심장 부정맥 치료에 이 시스템을 사용하려고 준비 중에 있습니다. 이외에도 알렉산더 무아세빅 교수는 진전증(떨림 증상)의 치료에서 이 시스템의 잠재력에 주목하고 있습니다. 이미 작년부터 뮌헨에서 CyberKnife® 시스템이 전립선암 치료에 사용되고 있습니다. 알렉산더 무아세빅 교수는 “전체 절제 시와 달리 우리는 치료 시간을 8주에서 1주로 현저하게 단축시켰으며 그럼에도 그에 비견한 또는 더욱 우수한 결과를 달성했다“고 설명합니다.

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