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미국 매사추세츠 플리머스에 사는 에이미 피에트라피타(47)는 2018년 식당 종업원으로 일하다가 끓는 물에 담긴 통에 깔렸다.심각한 화상으로 왼쪽 무릎 아래를 절단해야 했다.그녀는 의족을 달고 달리기와 산책 등을 했지만,완전히 자연스럽지는 않았다.하지만 최근 그녀는 뇌 신경과 완전히 연결된 로봇 의족을 달았고,춤을 추는 등 미세한 동작까지 할 수 있게 됐다.그는 “마치 다리가 절단되지 않은 것 같다”며 “아래를 내려다보면 자연스럽지 않지만,뇌는 여전히 자연스럽게 움직인다고 느낀다”고 했다.
인간의 신경으로 완전히 제어되는 로봇 의족이 개발됐다.휴 허(Hugh Herr) 미 MIT 교수 연구팀은 1일 국제 학술지‘네이처 의학’을 통해 다리 절단 환자가 뇌로 제어할 수 있는 의족과,관련한 연구 결과를 발표했다.휴 허 교수 역시 다리 절단 환자다.1982년 빙벽 등반을 하다가 눈보라에 갇혀 심한 동상으로 두 다리를 잃었다.
기존에도 로봇으로 만들어진 첨단 의족은 많았다.하지만 로봇이 사전 학습한 보행 알고리즘에 의존해야 했다.평지에서 걷는 것에는 큰 문제가 없었지만,발야구 규칙튀어나온 지형이 갑자기 등장하거나 오르막길,내리막길을 갈 때는 문제가 생겼다.로봇 알고리즘이 사전에 파악하지 않은 지형을 걷기에는 어려움이 있었던 것이다.
허 교수 연구팀은‘작용근-대항근 인터페이스(AMI)’수술법을 개발했다.기존 다리를 그대로 절단하는 수술법과 다르게,발야구 규칙걸을 때 쓰이는 작용근과 대항근을 보존했다.뇌가 이 근육들을 움직이려는 신경 신호를 로봇 의족 내의 작은 컴퓨터가 해독해 그에 따라 다리를 움직일 수 있게 된 것이다.의족이 위치와 움직임을 감지하고 이 정보를 다시 뇌로 보내기 때문에,실제로 다리가 있는 것 같은 느낌도 준다.허 교수는 “뇌가 정상적인 감각을 얻고 있기 때문에 다리가 살과 뼈로 만들어진 것처럼 자연스럽다”고 했다.
성능도 좋다.연구팀은 AMI 수술을 받고 새 의족을 장착한 7명과 일반 의족을 장착한 환자의 보행 속도를 비교했다.그 결과 AMI 수술을 받은 환자군은 대조군에 비해 최대 보행속도가 41% 빨라졌다.오르막길이나 내리막길,장애물이 있는 환경도 훨씬 자연스럽고 빠르게 걸을 수 있었다.
연구팀은 향후 5년 안에 새로운 수술법과 의족이 상용화될 것으로 기대하고 있다.허 교수는 “이 연구는 로봇 알고리즘이 아닌 뇌가 보철물을 100% 제어하는 최초의 연구”라며 “우리의 목표는 신체를 재구성,재건하는 것”이라고 했다.
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