"내 신체처럼 움직여" ... 생체공학 인공무릎 개발됐다

사용자 의도에 따라 구부러지고 펴지고…美연구팀 임상시험 채비

미국 MIT 연구팀이 새롭게 개발한 인공무릎을 이식한 환자들은 장애물을 훨씬 쉽게 넘을 수 있었다고 응답했다. [사진=MIT 홈페이지 갈무리]

미국 연구팀이 새로운 인공무릎을 개발했다. 신경이나 근육과 유기적으로 연결돼 마치 신체의 일부분처럼 기능할 수 있는 것이 특징이다. 이에 관절 수술 분야의 새로운 장을 열 수 있다는 평가도 나온다.

무릎 관절은 인간의 가장 기본적인 움직임인 '걷기'에 관여하는 중요한 부위다. 다리 절단이나 중증 관절염으로 무릎 관절이 손상돼 걷는 게 어려워진 사람들에게는 흔히 인공무릎관절수술을 시행하고 있다.

특히 절단 수술을 받은 환자들은 의족과 인공무릎을 연결해야 하기 때문에 인공무릎관절수술을 거의 필수적으로 받아야 한다. 이러한 인공무릎은 주로 금속과 폴리에틸렌 등으로 만들어지는데, 어디까지나 신체와 분리된 '의료기기'의 형태이기 때문에 사용자가 직접 자신의 의도대로 조작하는 데 한계가 있었다.

이를 해결하기 위해 미국 MIT 연구팀은 생체공학 인공무릎을 개발했다. 이 인공무릎은 뼈에 직접 고정해 근육이나 신경과 신호를 주고받는 방식으로 작동하기 때문에, 사용자 의도에 따라 유연하게 구부러지고 펴지는 것이 특징이다.

연구팀이 실제 다리절단 수술 후 인공무릎과 의족을 착용하던 환자 두 명에게 새 기술을 적용하고 성능을 측정한 결과, 유의미한 개선이 관찰됐다.

연구팀에 따르면 새로운 인공무릎은 근육이나 신경과 직접 신호를 주고받으며 자연스러운 움직임을 지원한다. [사진=MIT 홈페이지 갈무리]

연구 책임자인 휴 허 MIT 교수는 "바닥에 있는 장애물을 넘어가는 움직임이 훨씬 자연스러워졌고, 근육과 무릎이 서로를 감지하는 신호의 정확도도 올라갔다"며 "이는 뇌가 절단 전 다리의 움직임을 여전히 기억하는 현상을 활용해 뇌와 인공무릎 간 신호를 동기화했기 때문"이라고 설명했다.

환자 역시 "소켓 없이 직접 뼈에 고정하는 방식 덕분에 기존 의족을 착용했을 때의 불편함이 없어졌다"며 "이번 생체 인공무릎은 인공 다리 역시 내 신체의 일부라는 느낌을 강화했다는 점에서 혁신적"이라고 평가했다.

연구팀은 이번 기술이 관절 수술 전체를 발전시킬 수 있다고 보고 지속적으로 고도화해 실제 상용화를 위한 임상 시험에 돌입할 예정이다. 이번 연구 결과는 종합 과학 분야에서 세계 최고 수준의 권위를 자랑하는 저널 《사이언스(Science)》에 10일(현지시각) 게재됐다.

장자원 기자 (jang@kormedi.com)