복강경 로봇 수술에서의 햅틱 피드백을 위한 수술도구 말단부 견인력의 간접적 측정 방법

Abstract

복강경 수술은 최근 각광 받고 있는 수술 기법이다. 이 방법은 수술 도구들과 내시경을 복부의 작은 절개창들을 통해 삽입하여 수술한다. 침습이 적기 때문에 흉터도 작고 고통이 적으며 회복 시간이 빨라 일상으로의 복귀가 용이하다. 로봇 복강경 수술은 좀더 진보된 수술 기술로 기존 복강경 수술의 장점을 포함하며 추가적으로 시술자에게 있어 더 좋은 의료 환경을 제공한다. 예를 들면 시술자의 손떨림을 제어적으로 보정가능하며 마스터 장치에 앉아 편한 자세로 시술 가능하다. 하지만 이런 로봇 수술에는 단점이 존재하는데 텔레오퍼레이션을 통한 수술은 햅틱 감각을 제공하지 못한다. 햅틱 감각의 부재는 힘의 조절이 어려워 봉합 시 봉합사를 끊거나 느슨하게 될 가능성이 있고 그리핑 동작 시 세포에 상처를 줄 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 햅틱 감각을 제공하려 하는데 이에 앞서 힘의 측정이 선행되어야 한다. 힘의 측정을 위해서는 센서가 부착되어야 하는데 수술 도구 내부에 센서가 포함될 경우, 수술 후 소독 시 고온, 고압의 환경을 견디지 못한다. 따라서 이 연구에서는 구동부에서 간접적으로 끝 단의 힘을 추정하려 한다. 간접적 측정 방법의 경우 불확실성 요소에 의한 오차들이 큰 문제로 작용하는데 이를 최소화한 설계를 통해 참값에 근사한 값을 추정하려 하며 반복성을 얻어 사용 가능함을 증명하려 한다.