NOTES 로봇 시스템 조종기의 인체공학적 설계

Abstract

NOTES(자연 개구부 침습 수술)는 환자의 몸에 상처가 없고, 고통을 적게 주며, 회복이 빠른 새로운 패러다임의 수술법이다. 하지만 NOTES를 위한 수술도구 개발이 부족하여, 기존의 복강경 수술도구를 사용할 경우, 수술도구의 제한으로 의사의 움직임이 상당히 부자연스럽고, 그에 따라 의사의 작업 효율도 떨어지게 된다. 이를 극복하기 위하여 NOTES 로봇 시스템의 개발이 진행 중이다. 본 연구에서는 NOTES 로봇 시스템의 조종기 부분을 개발하였고, 조종기의 인체공학적인 측면에 대한 평가법을 제시하였다. 본 연구에서 의사의 인체공학적인 측면을 주로 고려하여 피로도를 적게 주는 조종기를 개발하고자 하였다. 수술 작업 동안 의사의 피로도를 측정하기 위하여, 피로도와 관계가 있는 신진대사 에너지를 측정하는 방법을 선택하였다. 신진대사 에너지 또한 직접적으로 측정할 수 없기 때문에 경향이 비슷한 근섬유의 기계적 에너지를 생체역학 시뮬레이션 프로그램인 LifeMOD로 측정하여, 이를 피로도의 표지로 설정하였다. 또한 본 연구에서 설정한 피로도 표지의 경향을 분석하여, 사용자의 선호도 경향을 예측할 수 있다는 것을 검증하여, 시뮬레이션 프로그램을 사용하여, 사용자의 선호도를 예측할 수 있고, 이를 통해 개발과정에 소모되는 제작 비용을 줄일 수 있었고, 다양한 환경에서의 시뮬레이션이 가능하였다. 직관적인 조종이 가능하도록 슬레이브 구조와 유사한 기구 구조를 가진 조종기에 대하여 신진대사 에너지의 경향을 비교하여 수술 작업 동안 의사의 피로도에 관해 분석해 보았다. 분석 결과, 의사의 손목 조인트가 조종기 짐벌 구조의 회전 중심과 일치하게 되면 피로도가 현저히 낮아지는 것을 알았다. 결론적으로 사용자의 피로도를 고려한 조종기를 설계 할 때, 사용자의 손목과 조종기 회전 구조의 중심을 일치시키면 사용자의 피로도를 감소 시킬 수 있다는 것을 제안하였다.