엔지니어가 자연스러운 행동을 회복하는 바이오닉 암을 개발하다

클리블랜드 클리닉의 연구진은 상지 절단 환자들이 자연스러운 행동을 회복할 수 있는 새로운 바이오닉 암을 개발했다. 이 기술은 세계 최초로, 연구 결과는 Science Robotics에 발표되었다.

국제 연구 팀은 바이오닉 시스템에 세 가지 중요한 기능을 결합했다: 직관적인 운동 제어, 촉각 및 그립 운동 감각. 세 번째는 손의 개폐 감각이다.

클리블랜드 클리닉을 주도한 연구 팀에는 앨버타 대학교와 뉴 브런즈윅 대학교의 연구자들도 포함되었다.

폴 마라스코 박사(Dr. Paul Marasco)는 클리블랜드 클리닉 랜너 연구소의 생체공학부 부교수이자 주연구자이다.

“우리는 표준의료 보조기를 이 복잡한 바이오닉 시스템으로 수정하여 사용자가 보조기를 더 직관적으로 움직일 수 있고,同時에 촉각과 운동을 느낄 수 있도록 했다”고 마라스코 박사는 말했다. “이 발견은 절단 환자들이 자연스러운 팔 기능을 완전히 회복하는 중요한 단계이다.”

바이오닉 시스템

새로 개발된 시스템은 첫 번째로 신경-기계 인터페이스에서 세 가지 감각과 운동 기능을 모두 테스트한 바이오닉 암이다. 신경-기계 인터페이스는 사용자의 지느러미 신경과 연결되어 있으며, 이는 환자들이 뇌에서 신호를 보조기에게 보내고, 환경에서 물리적인 정보를 받을 수 있도록 한다. 이 정보는 신경을 통해 뇌로 다시 전송된다.

인공 암에는 양방향 피드백과 제어가 있으며, 이는 사용자가 비장애인과 같은 수행을 할 수 있도록 한다.

마라스코 박사는 바이오닉 통합 연구소를 이끌고 있다.

“우리가 가장 흥미롭게 발견한 것은 그들이 판단하고, 결정하고, 계산하고, 실수를 교정하는 방식이 절단이 없는 사람과 동일하다는 것이다”고 마라스코 박사는 말했다. “새로운 바이오닉肢체를 사용하면 사람들은 자연스러운 손과 같은 행동을 한다. 일반적으로, 이러한 뇌 행동은 절단과 비절단 사이에서 매우 다르다.”

바이오닉 암 테스트

바이오닉 암은 두 명의 상지 절단 환자에게 테스트되었다. 이 환자들은 이전에 목표 감각 및 운동 재신경을 받았으며, 이는 신경-기계 인터페이스를 설정하기 위해 절단된 신경을 남은 피부와 근육으로 재지정하는 과정이다.

연구진은 연구 규모가 너무 작기 때문에 이 연구를 확장해야 한다.

참가자들은 기본 행동이나 손과 팔 기능이 필요한 작업을 수행하는 동안 고급 보조기를 착용했다. 연구진은 고급 평가 도구를 사용하여 수행을 평가하고, 참가자의 뇌와 행동 전략이 변경되었다는 것을 발견했다. 이는 절단이 없는 사람과 동일한 수준이었다.

참가자들은 보조기를看着 없이 행동을 수행할 수 있었고, 실수를 더 효과적으로 교정할 수 있었다.

“過去 10년 또는 20년 동안, 보조기 기술의 발전은 사용자가 더好的 기능을 얻고, 일상 생활을 독립적으로 관리할 수 있도록 도왔다”고 마라스코 박사는 말했다. “첫 번째로, 상지 절단 환자들은 다시 ‘정상인과 같은 생각’을 할 수 있게 되었으며, 이는 보조기 사용자에게 일상 생활으로의 새로운 수준의 무장애 재통합을 제공할 수 있다.”