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잃었던 촉감까지 재현하는 첨단 ‘생체공학 의수'(義手)가 개발돼 화제를 모으고 있다.
미국과학진흥협회에서 발행하는 세계적 과학전문저널 사이언스(Science)는 미국 케이스 웨스턴 리저브 대학 의공학(biomedical engineering)과, 루이스 스트록 클리블랜드 재향군인의료원 공동 연구진이 단순한 손의 기능을 넘어 잃었던 감각까지 재현시키는 ‘첨단 의수(義手)’ 개발에 성공했다고 8일(현지시간) 보도했다.
연구진은 절단면 뼈에 전극을 부착, 행동을 제어하는 뇌신경과 의수를 직접 연결하는 골융합(osseointegration) 방식의 의수를 제작했다. 본래 이는 과거 스웨덴 살그렌스카 대학 병원 연구진이 처음 도입한 개념으로 뼈에 직접 전극을 부착해 보다 직감적인 의수 운용이 가능하다는 장점이 있다.
케이스 웨스턴 리저브 대학 연구진은 해당 개념을 뛰어넘어 실생활에 적용 가능한 수준으로 발전시켰다. 7㎜ 길이 전극 2~3개를 절단면 뼈 부분에 직접 부착시키는 형태의 해당 의수는 뇌신경과 바로 연결된 상태에서 컴퓨터 신호 제어에 따라 ‘생각’으로 조종 가능한데, 잃었던 촉감까지 비슷하게 재현해낸다는 점에서 큰 주목을 받고 있다. 이는 사용자의 뇌신경에 과거에 알고 있던 촉감과 유사한 전기 신호를 컴퓨터로 알고리즘 화에 생성한 뒤 인지시키는 원리다.
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해당 의수는 각각 4년 전, 9년 전 손을 잃은 두 명의 환자에 의해 테스트됐다. 먼저 산업사고로 오른 손을 잃은 첫번째 환자는 눈을 가린 상태에서, 연구진이 의수에 문지르는 솜뭉치를 감지해냈다. 이어서 두번째 환자를 대상으로 한 테스트에서도 해당 의수는 보다 감각적으로 직접적인 운용이 가능하다는 것을 입증해냈다. 공통적으로 두 환자는 사고 이후 잃었던 감각을 미약하게나마 환상지통(phantom limb pain, 이미 절단돼 상실된 팔·다리가 아직 존재하는 것처럼 통증을 느끼는 것) 형식으로 되찾았다.
케이스 웨스턴 리저브 대학 의공학과 더스틴 타일러 교수는 “이는 단순히 감각만 재현시킨 것이 아닌 오랫동안 단절됐던 환자와 현실 세계를 연결시켰다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “의수뿐 아니라 의족까지 해당 기술을 적용해볼 예정”이라고 설명했다.
특히 연구진은 이 의수 기술이 신체 떨림 제어, 뇌심부자극술 등 다양한 의료분야에 활용될 것으로 전망했다.
한편 해당 연구결과는 사이언스의 자매지 ‘사이언스 중개의학’(Science Translational Medicine) 8일자에 게재됐다.
조우상 기자 wscho@seoul.co.kr
