재활로봇과 전기자극 결합으로 척수 손상 환자 개선됐다

스위스 뉴로리스토어 연구팀이 재활 로봇과 전기 자극으로 척수 손상 환자가 재활 치료를 받는 이미지를 공개했다. NeuroRestore 제공.

척추 내에 신경으로 구성된 기관인 ‘척수’가 손상되면 심각한 운동장애가 발생하게 된다. 척수 손상 환자의 움직임을 기존보다 더욱 개선할 수 있는 새로운 재활 치료법이 제안됐다.

조슬린 블로흐 스위스 로잔대병원 신경외과 교수가 이끄는 연구그룹인 ‘뉴로리스토어(NeuroRestore)’ 연구팀은 척수 신경 보정술과 재활 로봇 통합 시스템을 개발하고 연구 결과를 12일(현지시간) 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’에 발표했다. 

척수 신경 보정술은 신경 부위에 인공 신경을 이식한 뒤 전기 자극을 가해 근육이 활동하도록 유도하는 기술이다. 연구팀은 이 기술이 재활 로봇과 조화를 이루며 근육 활동이 이뤄지도록 만드는 통합 시스템을 개발했다. 

이번 연구는 신경 보정술과 재활 로봇의 정확한 동기화를 이루는 게 핵심이다. 재활 치료를 받는 환자의 움직임에 맞춰 두 기술이 동시에 시공간에 대응할 수 있어야 한다는 것이다. 기존에 널리 쓰이고 있는 재활 로봇의 종류가 다양하다는 점에서 신경 보정술이 각 로봇들과 모두 결합될 수 있어야 한다는 점도 과제였다.

연구팀은 러닝머신, 외골격 슈트, 고정식 자전거 등 다양한 형태의 재활 로봇과 전기적 자극을 통합시켜 각 운동 단계별로 적절한 자극이 가해지도록 만들었다. 연구팀의 통합 시스템에 있는 무선 센서가 환자의 사지 움직임을 감지하고 실시간으로 자극을 자동 조정한다. 

연구팀은 척수 손상 환자 5명을 대상으로 연구팀이 개발한 시스템을 적용했다. 그 결과 즉각적으로 근육이 활성화됐고 이동성이 향상됐다. 전기적 자극을 꺼놓은 상태에서도 자발적 움직임이 개선되는 효과가 나타났다. 

연구팀은 야외 환경에서 환자들이 자전거를 타거나 보행보조기를 이용해 이동하는 모습을 관찰해 임상 환경을 넘어 실제 세계에서도 환자들의 활동을 도울 수 있다는 점도 확인했다.

연구팀은 “우리의 접근 방식이 기존 재활 프로토콜과 원활하게 통합되는 것을 확인했다”며 “다양한 재활 환경에서 척수 손상 환자를 위한 혁신적 치료를 제공할 수 있는 잠재력을 확인했다”고 말했다. 

이어 “재활 로봇만으로 한계가 있는 척수 손상 환자의 회복이 크게 향상될 것으로 기대된다”며 “장기적인 이점을 확립하기 위한 추가 임상시험을 진행할 것”이라고 덧붙였다. 

<참고 자료>
doi.org/10.1126/scirobotics.adn5564

[문세영 기자 moon09@donga.com]