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걸음걸이로 무릎관절염 진단하는 시스템 개발UNIS·KIST·매릴랜드대·코넬대 공동연구…“효율적인 걸음걸이 안내”
  • 송수연 기자
  • 승인 2019.08.13 11:11
  • 최종 수정 2019.08.13 16:08
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걸음걸이로 무릎관절염을 진단할 수 있는 시스템이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST) 기계항공 및 원자력공학부 강상훈 교수는 한국과학기술연구원(KIST), 미국 매릴랜드주립대, 코넬대 의과대학 교수진과 공동 연구를 통해 이같은 시스템을 개발했다고 13일 밝혔다.

이 시스템은 걷는 동안 무릎관절염을 진단하고 걸음걸이를 분석해 치료와 재활을 실시간으로 보정해 준다.

기존 엑스레이 판독과 의사 소견으로 진행되는 5등급 진단 방법만으로는 통증 등 다양한 증상을 객관적으로 판단하기 어렵다는 게 연구팀의 설명이다.

동작분석실에서 무릎 내전 회전 힘을 측정하기도 하지만 장비가 고가이고 데이터 수집과 처리에 오랜 시간이 걸려 환자 부담이 크다.

a 관절염 환자(오른쪽 다리)가 올라탄 무릎관절염 진단 및 재활훈련 로봇 시스템 측면도. 무릎관절염 진단 및 재활 로봇 시스템은 발판 밑의 6축 힘센서(PF/T)로부터 재활로봇시스템 위에서 걷는 동안 발에 걸리는 힘을, 앞쪽의 가변저항(potentiometer)으로부터 발판의 위치 및 기울어진 각도를, 그리고 발목에 착용하는 6자유도 각도기(그림 b의 goniometer)로 발판에 대한 하퇴부의 움직임을 측정한다. 이러한 측정데이터로부터 생체역학을 통하여 무릎 관절에 걸리는 모든 방향의 힘과 회전 힘을 계산한다(제공: UNIST).

이에 연구팀은 로봇시스템과 신경생체역학을 결합해 장소에 구애받지 않고 운동기구 설치가 가능한 시설에서 사용 가능한 로봇시스템을 만들었다.

환자가 걷는 동안 운동기구 발판에 가해지는 힘과 발목 움직임을 측정해 무릎 관절에 가해지는 모든 힘을 실시간으로 계산해 관절염의 심각한 정도를 파악할 수 있다.

연구진은 이 시스템으로 환자에게 효율적인 걸음걸이 방법을 안내해줄 수 있으며 이에 따라 수술하지 않는 치료와 재활 방법을 기대할 수 있다고 했다.

기존 동작분석실보다 저렴한 비용으로 시스템을 구축할 수 있고 데이터 수집과 분석이 실시간으로 이뤄진다는 장점도 있다.

강 교수는 “이 기술은 무릎관절염 환자 등의 객관적인 데이터 제공을 통한 진단 보조와 첨단 바이오피드백 재활훈련을 제공할 수 있다”며 “울산 산재병원을 비롯한 재활병원 등에서 환자와 장해 맞춤형 정밀 로봇재활의 새 장을 여는데 기여할 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 ‘전기전자공학회 신경시스템 및 재활공학(IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering)’ 2019년도 6월 호(Volume 27)에 게재됐다. 연구는 국립재활원 ‘재활로봇연구용역사업’, 한국연구재단 개인기초 연구사업, 국가과학기술연구회, 미국 국립보건원, 미국 장애·독립적 삶·재활연구원의 지원으로 진행됐다.

송수연 기자  soo331@docdocdoc.co.kr

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