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‘걸음걸이’로 무릎관절염 진단·치료도...UNIST 강상훈 교수, 美 의대 교수진 등과 공동연구걸음걸이 분석, 치료·재활 실시간으로 보정 가능
로봇시스템·신경생체역학 결합…비수술 치료 기대
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승인 2019.08.13  20:53:34
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▲ 무릎관절염 진단 및 재활훈련 로봇 시스템.

UNIST(총장 정무영) 연구진이 엑스레이와 의사 판단으로 진행됐던 무릎관절염 진단을 정량적으로 보완해줄 수 있는 시스템을 개발해 실시간 데이터 분석으로 환자의 비수술적 치료와 재활훈련에 도움을 줄 수 있을 것으로 전망된다.

UNIST는 기계항공 및 원자력공학부 강상훈 교수가 한국과학기술연구원(KIST), 미국 매릴랜드주립대학교, 코넬대학교 의과대학 교수진과의 공동 연구를 통해 걷는 동안 무릎관절염을 진단하고, 걸음걸이 분석으로 치료와 재활을 실시간으로 보정해 줄 수 있는 시스템을 개발했다고 13일 밝혔다.

65세 이상의 약 40%에서 발병할 만큼 흔한 무릎관절염은 무릎 관절에 오랜 시간 동안 큰 힘이 가해지면서 무릎 연골이 닳아 통증 등이 발생하는 질환이다. 엑스레이 판독과 의사의 소견으로 진행되는 5등급 진단 방법만으로 다양한 증상들을 객관적으로 판단하기에 어려움이 있었다.

기존에는 동작분석실에서 무릎 내전 회전힘을 측정했지만 고가의 장비를 이용해 장시간에 걸친 데이터 수집과 처리 과정 등으로 환자에게 많은 부담을 줘 실제로 활용되기 어려웠다.

   
▲ UNIST 기계항공 및 원자력공학부 강상훈 교수.

교수팀은 로봇시스템과 신경생체역학을 결합해 장소에 구애받지 않고 운동기구 설치가 가능한 시설에서 사용 가능한 로봇시스템을 만들었다. 환자가 걷는 동안 운동기구 발판에 가해지는 힘과 발목의 움직임을 측정해 무릎 관절에 가해지는 모든 힘을 실시간 계산해 관절염의 심각한 정도를 파악하는 방식이다.

이 시스템은 동작분석실보다 저렴한 비용으로 구축할 수 있고, 데이터 수집과 분석이 실시간으로 이루어져 무릎관절염 진단을 보완할 수 있는 객관적인 데이터 제공이 가능하다.

실시간으로 관절에 가해지는 힘과 내전회전힘을 파악할 수 있기 때문에 환자에게 효율적인 걸음걸이 방법을 안내해 줄 수 있고, 이를 통해 비수술 치료와 재활 방법 개발을 기대할 수 있다.

강 교수는 “이 기술은 무릎관절염 환자 등의 객관적 데이터 제공을 통한 진단 보조나 첨단 바이오피드백 재활훈련을 제공할 수 있다”며 “울산 공공산재병원을 비롯한 재활 병원 등에서 환자와 장해 맞춤형 정밀 로봇재활의 새 장을 여는데 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

연구결과는 ‘전기전자공학회 신경시스템 및 재활공학’ 2019년도 6월호에 게재됐다. 김봉출기자 kbc78@ksilbo.co.kr

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