본 연구는 4차혁명 시대에 수술로봇에 대한 선행연구를 바탕으로 수술로봇의 현황을 분석하고, 향후 수술로봇이 나아가야 할 방향에 대해 전망하고자 시도된 고찰 연구이다. 수술로봇은 '다빈치' 로봇 출시 이후 본격적인 발전이 이루어졌으며, 현재까지는 수술로봇이 의료진의 의도를 반영한 마스터-슬레이브(Master-Slave) 방식이나 의료진의 수술을 보조하는 역할을 수행하고 있다. 최근 수술로봇에 인공지능과 빅데이터를 접목하고, 수술 전용 플랫폼이 아닌 범용성 플랫폼 상용화를 위해 기술이 개발되고 있다. 더욱이, 진단 영상자료를 바탕으로 한 3D 영상 자료 생성, vision probe를 통한 실시간 영상 제공, 영상자료를 하나의 시스템 내로 통합하여 수술로봇 자동화를 위한 기술이 개발되고 있다. 수술로봇의 발전을 위해서는 임상가와 공학자와의 긴밀한 협력, 수술로봇 기술 대한 안전관리, 수술로봇 활용을 위한 제도적 뒷받침이 필요할 것이다.
Surgical methods and associated precision systems have been developed, but surgical procedures that require precise location and fine manipulation of the lesion remain a limitation. The combination of precision robot manipulation technology and 3D medical image navigation technology overcomes the limitations of minimally invasive surgery (MIS) and enables a more stable and successful operation. Surgical robots are surgical robots such as da Vince, and surgical robots using industrial robotic arms. There are various developments and researches of medical robots. In recent medical robot development, a new type of surgical robot based on an industrial robot arm capable of easily replacing the end effector according to the user's needs is being actively developed at home and abroad. Therefore, in this study, we developed safety and performance evaluation guideline for micro - surgical robots based on open robot platform using general purpose robot arm to help quality control of the medical device.
As the use of robots in surgeries becomes more frequent, the registration of medical devices based on images becomes more important. This paper presents two numerical algorithms for the registration of cross-sectional medical images such as CT (Computerized Tomography) or MRI (Magnetic Resonance Imaging) by using the geometrical information from helix or line fiducials. Both registration algorithms are designed to be used for a surgical robot that works inside a cavity of human body. This paper also reports details about the fiducial pattern that includes four helices and one line. The algorithms and the fiducial pattern were tested in various computer-simulated situations, and the results showed excellent overall registration accuracy.
This paper presents two numerical algorithms for registration of cross-sectional medical images such as CT (Computerized Tomography) or MRI (Magnetic Resonance Imaging) by using geometrical information from helix or line fiducials. The registration algorithms are designed to be used for a surgical robot working inside cavities of human body. A cylindrical device with a combination of line and helix fiducials were also devised and is supposed to be attached to the end-effector of surgical robot. The algorithms and the fiducial pattern were tested in various computer-simulated situations, and the results indicate excellent overall registration accuracy.
Since the beginning of the 21st century, the emergence of innovative technologies made further advances in minimal access surgery possible. Robotic surgery and telepresence surgery effectively addressed the limitations of laparoscopic procedures, thus revolutionizing minimal access surgery. Surgical robots provide surgeons with to technologically advanced vision and hand skills. As a result, such systems are expected to revolutionize the field of surgery. In that time, much progress has been made in integrating robotic technologies with surgical instrumentation. However, robotic surgery will not only require special training, but it will also change the existing surgical training pattern and reshape the learning curve by offering new solutions, such as robotic surgical simulators and robotic telementoring. This article provides an introduction to medical robotic technologies, develops a possible classification, reviews the evolution of a surgical robot, and discusses future prospects for innovation. In the future, surgical robots should be smaller, less expensive, easier to operate, and should seamlessly integrate emerging technologies from a number of different fields. We believe that, in the near future as robotic technology continues to develop, almost all kinds of endoscopic surgery will be performed by this technology.
의료서비스 로봇은 연구자 및 정부 관계부처들을 통해 다양하게 정의 및 분류되고 있으나 수술로봇과 재활로봇은 공통적으로 의료서비스 로봇에 포함되며, 이를 제외한 로봇은 기타 의료서비스 로봇으로 분류되고 있다. 본 연구에서는 기타 의료서비스 로봇 중 물류, 안내, 약제처리 로봇을 중심으로 국내·외 개발동향 및 활용사례 등을 고찰하였다. 물류로봇과 안내로봇은 국내에서 상당수 제품으로 개발되어 병원 등에서 시범사업을 완료했거나 상용화가 진행 중이며 수출도 하고 있으나 약제처리 로봇은 국내에서 개발된 제품이 있음에도 불구하고 병원에서 활용 중인 제품은 수입품이었다. 물류, 안내 및 약제처리 로봇은 생산인구의 감소 및 코로나19로 인한 비대면 수요 증가 등에 대응하기에 비교적 상용화가 용이하고 비용 효과적인 로봇이나 이러한 로봇에 대한 수요 예측 연구 등을 찾아보기 어려우므로 시장 확대와 활성화를 위해 체계적인 추후 연구가 필요하다.
Purpose: The purpose of this study was to investigate the possibility of using intelligent robot based nursing practice as discussed in previous research and also, to propose directions for robot care for elders. Methods: For this study 28 previous researches using robots in health care field were reviewed and related research trends introduced. Results: Robot applications in the healthcare field were mainly for rehabilitation, surgery, interaction, and nursing assistance through robotics. Especially types of robot include pet type robots, humanoid robots, surgical robots, rehabilitation robots, robot suit and entertainment robots with monitors. The research participants were patients with dementia and institutionalized elderly people. It was found that a human-robot interaction was effective from physical, mental, emotional and social aspects. Conclusion: Robots can be used for various purposes such as nursing assistance, patient health promotion and education. It is necessary to reduce the human burden of care work using robots and to introduce robot care programs which can meet the needs of elders. Therefore, korean nurses should make efforts to change their practice to new geriatric nursing through repeated research based on the scientific data.
Since surgery is usually a difficult task because of physiological tremor, eye strain, and tremor, contagious and radioactive hazard, it is necessary to develop micro-surgery telerobotic system using improved tools suitable for their specific tasks. Nowadays the growth of interest on microsurgery and medical applications of robotics has been so rapid. But the medical robots are only practical applications of the industrial robots. This paper identifies five general areas of advanced microsurgery based on the current technological background and expertise, and analyzes the motion, tool and accuracy with respect to microsurgery task, and proposed the criteria to evaluate micro-surgical manipulator. The analysis of microusrgery can be heplful to clarify some basic concept and design of micro-surgical manipulators. With these data we will alos propose an efficient in-parallel-platform manipulator having special kinematic structrue structure suitable for microsurgery.
정형외과 수술의 임상적 결과에 영향을 미치는 요소는 여러 가지가 있지만 수술적 수기가 가장 중요한 요인이며 로봇공학은 술기를 보다 정확하고 일관되게 수행하기 위해 도입되었다. 정형외과 영역에서는 20년 전부터 로봇수술을 사용하였으나 실용성 문제와 합병증의 발생으로 일부 로봇은 도태되었으며 단점을 개선한 로봇이 소개되고 있다. 대부분의 로봇수술은 인공관절수술 분야에서 시행되었고 치환물의 정렬과 위치 선정에서 우수한 것으로 보고되고 있다. 그러나 임상적 결과의 우수성, 실용성, 가성비 등의 측면에서 제한점이 있고 일부 로봇수술에서는 합병증 발생 빈도가 높다는 보고가 있었다. 초기 로봇수술은 수술자의 개입 없이 계획된 수술이 진행되는 능동형 로봇수술이 주를 이루었으나 최근에는 수술과정에서 실시간 피드백을 통해 술자가 술 전 계획을 변경할 수 있고, 햅틱 경계 내에서 제한된 골절제를 함으로써 주요 혈관, 신경, 인대 등의 손상을 최소화할 수 있는 반능동형 로봇수술이 소개되고 있다.
Since the beginning of the 21st century, emergence of innovative technologies in robotic and telepresence surgery has revolutionized minimally access surgery and continually has advanced them till recent years. One of such surgeries is endoscopic surgery, in which endoscope and endoscopic instruments are inserted into the body through small incision or natural openings, surgical operations being carried out by a laparoscopic procedure. Due to a vast amount of developments in this technology, this review article describes only a technological state-of-the arts and trend of endoscopic robots, being further limited to the aspects of key components, their functional requirements and operational procedure in surgery. In particular, it first describes technological limitations in developments of key components and then focuses on the description of the performance required for their functions, which include position control, tracking, navigation, and manipulation of the flexible endoscope body and its end effector as well, and so on. In spite of these rapid developments in functional components, endoscopic surgical robots should be much smaller, less expensive, easier to operate, and should seamlessly integrate emerging technologies for their intelligent vision and dexterous hands not only from the points of the view of surgical, ergonomic but also from safety. We believe that in these respects a medical robotic technology related to endoscopic surgery continues to be revolutionized in the near future, sufficient enough to replace almost all kinds of current endoscopic surgery. This issue remains to be addressed elsewhere in some other review articles.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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