AI가 판단하고, 로봇이 시술한다, 경희대 뇌혈관 중재로봇 개발 나서

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경희대학교(총장 김진상) 소프트웨어융합학과 황효석 교수 연구팀이 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 '2026년도 기초연구실지원사업(BRL)' 심화형 신규과제에 선정됐다. 연구팀은 2029년 6월까지 3년간 총 15억 원을 지원받아 'AI 자율 뇌혈관 중재로봇 연구실'을 운영한다. 경희대 황효석 교수가 연구책임자를 맡고 기계공학과 김종우 교수, 소프트웨어융합학과 조명아 교수, 고려대 의과대학 윤원기 교수가 공동연구원으로 참여하며, 캐나다 토론토대학교와 아동병원 SickKids(PCIGITI 센터)도 연구에 참여해 국제 공동연구로 수행된다.

이번 연구는 의사가 손으로 직접 조작해 온 뇌혈관 시술을, 인공지능이 스스로 판단하고 로봇이 직접 시술하도록 만드는 것이 목표다. 뇌졸중·뇌동맥류의 표준 치료법인 혈관 중재술은 혈관에 카테터를 넣어 뇌까지 밀어 올리는 최소 침습 시술로, 개두술이 필요 없어 회복이 빠르지만 의료진이 3차원으로 구불구불한 혈관 속을 평면 X-ray 영상에만 의존해야 했다. 그 결과 시술 성과가 의료진의 숙련도에 따라 달라지고, 혈관 천공 위험과 의료진의 방사선 피폭 문제도 함께 남는다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 휘어지는 정도와 단단함을 스스로 바꾸는 연속체 로봇, 환자 혈관을 가상으로 복원한 메디컬 트윈, 경로 탐색부터 치료까지 수행하는 AI 자율 내비게이션, 전문의 검증을 하나로 묶은 통합 시스템을 3년에 걸쳐 구축할 계획이다. 유연성과 강성이 상충했던 기존 한계를 유압 다중챔버 기반의 능동 가변강성으로 부위별 물성을 실시간 전환하는 'Hard-Soft 하이브리드' 로봇으로 풀고, 데이터 부족으로 AI 학습이 어려웠던 문제는 단일 MRA 영상에서 3차원 혈관 맵을 복원하고 생성형 AI로 병변 데이터를 증강해 우회한다. 의사의 수동 조작에 의존하던 방식은 강화학습 기반 자율 내비게이션이 경로 탐색부터 스텐트·코일 시술까지 수행하도록 바꾸고, 시뮬레이션과 임상 사이의 간극은 전문의가 검증하는 고충실도 팬텀 실증과 국제 공동 전임상 연구로 좁혀 나갈 계획이다.

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단순 보조를 넘어 경로 탐색부터 병변 치료까지 로봇이 자율적으로 수행하는 통합 시스템을 구축해 지역 병원의 뇌혈관 시술 수준을 끌어올려 의료 격차 해소와 응급 대응력 향상에 기여할 전망이다. 시술 시간 20% 단축, 목표 지점 도달 성공률 95% 이상, 안전성 30% 향상 등을 구체적인 목표도 제시했다. 황효석 교수는 "뇌혈관 시술은 여전히 의료진의 경험과 손끝 감각에 크게 의존한다. 인공지능과 로봇이 그 편차를 메워 환자가 어디서든 최선의 치료를 받게 하는 것이 목표"라며 "이번 연구로 도출되는 연속체 로봇, 가변강성, AI 자율제어 기술은 정위적 뇌수술이나 심혈관 중재술로 확장할 수 있는 의료로봇 분야의 핵심 원천기술인 만큼, 수입 의존도가 높은 고부가가치 부품의 국산화에도 기여하겠다"고 말했다.