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美 컬럼비아대, 암환자 목 움직임 분석 '로봇 목 지지대' 개발전문 저널' 웨어러블 테크놀로지스 저널'에 연구 성과 발표
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승인 2021.07.20  15:02:39
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▲ 컬럼비아대 연구진이 개발한 로봇 목 지지대(사진=컬럼비아대)

美 컬럼비아대 연구진이 머리 또는 목 부위에 생기는 암 치료법이 환자 목 부위의 움직임(운동성)에 미치는 영향을 분석하고 재활을 도와줄 수 있는 ‘로봇 목 지지대(robotic neck brace)’를 개발했다고 19일(현지시각) 밝혔다. 이번 연구는 컬럼비아대 공대 연구진과 이비인후과 연구진의 협력으로 이뤄졌다.

연구팀에 따르면 머리와 목 부위의 암 질환은 전세계적으로 7번째로 흔한 암이다. 2018년 현재 미국에서 머리와 목 부위의 암 발생건수(신규)는 89만명에 달하며, 45만명에 달하는 환자들이 사망한 것으로 나타났다. 이는 미국 전체 암 사망자의 3%와 1.5%를 넘는 수치다.

이 부위에 암이 발생하면 목의 림프절과 신체의 다른 기관으로 전이될 수 있다. 목의 림프절을 수술을 통해 제거하는 것은 암의 확산 위험을 막는데 도움을 주지만 수술 후 환자들은 몇년간 어깨와 목 부위에 통증과 뻣뻣함을 견뎌야 한다.

컬럼비아대 어빙메디컬센터의 이비인후과 스콧 트룹(Scott Troob) 교수는 “환자들의 목 움직임에 문제가 있는지 정교하고 정량적으로 확인하는 것은 매우 어렵다”며 "로봇 목 지지대는 표적 물리치료 활동을 통해 움직임과 관련해 발생할 수 있는 어려움을 성공적으로 공략할 수 있도록 해준다“고 말했다.

연구팀은 목의 움직임을 분석할 수 있는 신뢰성 있는 휴대형 장치 개발을 위해 루게릭병(ALS,근위축성 측삭 경화증) 환자의 머리와 목의 움직임을 분석하기 위해 개발된 로봇 목 지지대에서 아이디어를 얻었다. 이번 연구는 전문저널인 ‘웨어러블 테크놀로지스 저널’ 7월 12일자에 게재됐다.

로봇 목 지지대는 3D프린팅 재료와 저렴한 센서를 활용해 제작됐다. 연구팀 관계자는 "착용형 로봇 목 지지대는 머리와 목의 전체 운동 범위를 파악할 수 있도록 설계된 최초의 연구 성과"라고 말했다.

연구진은 5명의 암환자를 대상으로 목 림프절을 제거하기 전(前)과 수술 한달 후(後) 목의 움직임을 비교 분석했다. 로봇 목 지지대와 함께 근육 활동을 전기적으로 측정했다. 이를 통해 이 장치가 목 움직임의 변화를 정확하게 감지할 수 있다는 사실을 확인했다.

연구진은 "수술 후 의사가 목 지지대를 사용해 환자의 동작 난이도를 검사하고, 장애 정도를 정량화해 물리치료와 재활에 활용할 수 있다"고 말했다. 이어 "목 지지대의 개선을 객관적으로 정량화하고 증거 기반 재활 프로그램을 개발할 수 있기를 원한다“고 덧붙였다. 연구진은 앞으로 더 많은 환자 집단을 대상으로 로봇 목 지지대를 적용해 재활에 필요한 증거 기반 프로토콜을 개발하기를 기대한다고 밝혔다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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