加 워털루대, 신장 결석 용해 소형 로봇 개발

▲베로니카 마그단츠 박사(왼쪽)와 연구원 아파린 카바지안은 로봇팔, 소형 로봇, 3D 프린팅된 인간 요로 모델을 사용해 신장 결석을 용해하는 새로운 기술을 개발했다. (사진=워털루대)

 

캐나다 온타리오주 워털루 대학교가 이끄는 국제 연구팀이 소형 로봇을 사용해 요로 통증을 유발하는 신장 결석을 직접 용해하는 기술을 개발했다고 더로봇리포트가 보도했다.

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요로 내부에 작은 돌처럼 형성되는 고형 침전물인 신장 결석은 약 12%의 사람들에게 영향을 미치며, 재발이 잦아 장기간의 약물 치료와 반복 수술이 필요하게 돼 환자의 고통을 늘리고 의료 시스템에 부담을 주고 있다.

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워털루 대학교 시스템 설계 공학과의 베로니카 마그단츠 박사는 “현재 이러한 유형의 신장 결석에 대한 효과적인 치료법은 없다”고 말했다. 그녀는 “환자들은 일반적으로 진통제와 경구용 용해제를 처방받는데, 이는 몇 주 또는 몇 달에 걸쳐 서서히 증상을 완화한다. 그리고 결석이 소변 흐름을 막는 응급 상황에서는 수술로 제거해야 한다”고 설명했다.

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◆워털루 로봇, 신장에서 자기장으로 스트립 옮긴다

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실물 크기의 3D 프린팅 모델에서 시험된 이 새로운 기술은 자석이 장착된 얇은 스파게티 모양으로 된 가늘고 긴 조각(스트립)으로 돼 있는데, 의사가 조작하는 로봇 팔을 사용해 요산 신장 결석 근처로 이동시킬 수 있다.

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이 부드럽고 유연한 로봇 스트립은 길이가 약 1cm이며 우레아제라는 효소를 함유하고 있다. 일단 제자리에 놓이면 우레아제는 주변 소변의 산성도를 감소시킴으로써 결석을 며칠 만에 자연적으로 배출될 수 있을 만큼 작게 용해시킨다.

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마그단츠 박사는 “연구진은 최소 침습 치료 시스템이 경구 약물을 잘 견디지 못하거나 만성 감염과 같은 위험 요인으로 인해 수술을 받을 수 없는 재발성 결석 형성 환자에게 특히 유용할 것으로 낙관하고 있다”고 전했다.

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워털루 대학교 의료 마이크로로보틱스 연구실 소장이기도 한 마그단츠는 “우리의 목표는 기존 치료 방법에 대한 효과적인 대안을 제공하는 것이다. 빠른 결석 용해를 통해 통증을 더 빨리 완화하고 환자의 더 빠른 결석 배출을 도울 수 있기를 바란다”고 말했다.

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◆연구진, 다음 단계 준비

연구팀은 다음 개발 단계에는 대형 동물을 대상으로 한 연구와 제어 시스템 개선이 포함된다고 밝혔다. 이 시스템에는 로봇 팔에 장착된 모터 구동 자석과 실시간 초음파 영상이 포함돼 있어 의사들이 로봇을 결석 근처로 정밀하게 조작할 수 있다.

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▲로봇 팔이 신장 결석 치료 시 자기장을 이용해 조각들을 움직이다. (사진=워털루대)

워털루 대학교 연구팀에는 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 알프레드 유 박사와 기계 및 메카트로닉스 공학 교수인 미르 베흐라드 카메시 박사도 참여했다. 이 국제 협력 연구진에는 스페인과 독일의

대학 및 병원의 연구원과 의사들도 포함됐다.

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▲연구원들이 3D 프린팅으로 제작된 요로 모델 안에서 로봇 팔에 장착된 회전 자석을 이용해 소형 로봇(분홍색)을 안내하고 있다. (사진=워털루대)

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이 연구 내용 논문은 최근 어드밴스트 헬스케어 머티리얼즈 저널에 ‘고정 장치가 없고 효소가 함유된 연자성 소형 로봇을 이용한 신장 결석 용해(Kidney Stone Dissolution By Tetherless, Enzyme-Loaded, Soft Magnetic Miniature Robots)’라는 제목으로 실렸다.

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robot3@irobotnews.com

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