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KIST 이송주 박사팀 '재활로봇 기반 훈련기술' 연구 논문, SCI급 국제학술지 등재국제학술지 ‘전기전자공학회 신경시스템과 재활공학(IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering)' 9월호 게재

[위즈뉴스] 한국연구재단은 24일, KIST 이송주 박사 연구팀이 국제공동연구를 통해 뇌성마비 환자를 위한 재활로봇 기반의 감각-운동 기능 평가기술과 훈련기술을 개발했다고 밝혔다.

뇌성마비는 미성숙한 뇌에 발생한 손상으로 운동장애 등이 발생하는 질환을 말한다.

기존 뇌졸중 등 신경손상 환자의 로봇재활 훈련은 하나의 로봇을 이용하는 방식으로 환자의 상태에 따라 큰 도움이 되기도 하고 효과가 없기도 했다.

특히, 뇌성마비 환자의 경우 경직(spasticity)이 발목이나 무릎, 또는 양쪽 모두에 나타나 관절이 뻣뻣해 질 수 있고 안짱걸음을 걷는 경우가 많아 걷는 방향의 보행 향상을 위한 훈련만을 진행할 경우 재활효과에 한계가 있을 수 있다.

안짱걸음(intoeing gait)이란 걸을 때 발이 안쪽으로 돌아가는 것을 말하며, 내족지 보행이라고도 한다. 

이에 연구팀은 내족지 보행을 개선하려는 8명의 뇌성마비 환자군에서 다리의 감각 및 운동 기능 뿐만 아니라, 무릎과 발목 중 어디에 더 불편함이 있는 지를 평가했다.

발목, 무릎 스트레칭 로봇과 내족지보행 완화용 로봇 / 자료이미지=KIST

평가 결과에 따라 각각 발목 또는 무릎을 위한 스트레칭 로봇을 먼저 적용한 후 내족지 보행 완화용 로봇을 적용하는 맞춤형 재활훈련 프로토콜을 개발하고 그 효용성을 증명했다.

각각의 다른 용도로 개발된 3개의 로봇을 함께 적용하여 환자의 취약 부분을 맞춤형으로 더 집중할 수 있도록 한 것이다.

이번 연구에서 사용된 발목용 스트레칭 로봇, 무릎용 스트레칭 로봇, 내족지 보행 완화용 로봇은 이번 논문의 교신저자인 리첸장(Li-Qun Zhang) 교수와 제1저자인 이송주 박사 등이 앞서 개발했다.

뻣뻣한 관절을 풀어주면 이후 보행훈련의 효과를 높일 수 있다는 기존 연구결과에 착안해 필요한 관절에 스트레칭을 적용한 뒤 내족지 보행 완화를 위한 훈련을 하는 것이 개발된 프로토콜의 핵심이다.

실제 6주간의 맞춤형 훈련을 통해 환자 대부분 보행속도가 빨라지고, 고유수용감각이 예민해졌으며, 내족지보행이 완화되는 등의 긍정적인 효과를 얻을 수 있었다.

연구팀은 향후 뇌성마비 뿐만 아니라 뻣뻣한 관절을 가진 절단환자, 근골격계 및 신경손상 환자에게도 이 방법론이 적용되는 지 연구할 계획이다.

이송주 박사 / 사진=한국연구재단

연구팀의 이송주 박사는 “개인맞춤형으로 과학적, 정량적 재활치료를 할 수 있어 근골격계 및 운동기능장애 관련 정밀의료에 기여할 수 있을 것”이라고 설명했다.

이어 "사용자가 치료를 받는다는 느낌이 들지 않도록 재미있게 몰입해서 할 수 있는 지능형 감각-운동능력 증진 재활 프로토콜 및 평가 툴을 개발하고 싶다"고 말했다. 

이번 연구결과를 담은 논문은 'Combined Ankle/Knee Stretching and Pivoting Stepping Training for Children with Cerebral Palsy'라는 제목으로, SCI급 국제학술지 ‘전기전자공학회 신경시스템과 재활공학(IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, IF=3.478)' 9월호에 게재됐다.

이번 연구에는 美메릴랜드주립대학교, UNIST(울산과학기술원), 시카고재활병원(Shirley Ryan Ability Lab)의 교수진 등 해외 연구진들이 함께 참여했다.

정 현 기자  rovin@wiznews.co.kr

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