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뇌졸중 환자의 후유증 모니터링을 위한 웨어러블 센서 시스템.[POSTECH 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 세계보건기구(WHO)에 따르면 중풍‘으로도 불리는 뇌졸중은 전 세계 사망원인 2위에 해당하는 치명적인 질환이다.치료 후에도 심각한 후유증과 높은 재발률로 환자들은 일상생활에 큰 어려움을 겪는다.

한국과 스위스 국제 공동 연구팀이 뇌졸중 후유증 관리의 새로운 해결책을 찾았다.

POSTECH 전자전기공학과 정윤영 교수 연구팀은 스위스 루체른 연구소와 공동 연구를 통해 뇌졸중 후유증을 실시간 모니터링하고 정량적으로 평가할 수 있는 피부 부착형 센서 시스템을 개발했다.

뇌졸중은 뇌혈관이 막히거나 터지면서 발생하는 심각한 질환으로,생명을 위협할 뿐 아니라 음식물을 제대로 삼키지 못하는‘연하곤란’이나 발음이 불분명해지는‘구음장애’등의 후유증을 남긴다.기존 뇌졸중 후유증 평가는 병원에서 의료진이 직접 검사하는 방식으로 이는 환자의 일상 속 변화를 지속적으로 추적하기 어려운 한계가 있다.

연구팀이 개발한‘유연 피부 부착형 목 진동 센서(Soft Skin-Attachable Throat Vibration Sensor,STVS)’는 목 피부에 밀착되어 주변 소음의 영향을 전혀 받지 않고,말하기,삼키기,마작 족보 디시기침 등의 뇌졸중 후유증과 관련된 신호를 일상 생활에서 정밀하게 감지한다.

특히‘구불구불한 구조’를 적용해 센서가 피부에 자연스럽게 밀착되어 움직임에 대응할 수 있는 유연성과 내구성,부착성을 극대화했다.그 덕분에 걷거나 뛰는 등의 활동 중에서도 센서가 안정적으로 부착되어 지속적인 데이터 측정이 가능하다.실험 결과,이 센서는 기존 웨어러블 센서에 비해‘신호 대 잡음 비’가 3배 이상 향상되는 등 수집하는 데이터의 감도를 크게 높일 수 있었다.

또한 연구팀은 인공지능(AI) 기반‘앙상블 분류 모델’을 개발하여 센서에서 수집된 데이터가 자동으로 분석되도록 했다.삼키기,기침,말하기,헛기침 등의 뇌졸중과 관련된 여러 동작들이 전문 의료진의 도움 없이 정확하게 측정,구별되고 이를 바탕으로 수준 높은 의료 평가를 진행할 수 있게 된 것이다.

실제 임상 환경에서의 효과도 검증됐다.스위스 뇌졸중 재활센터에서 한국어,영어,프랑스어,독일어,마작 뉴비 답변 콘스페인어의 다섯 가지 언어를 사용하는 여러 참가자들을 대상으로 한 실험에서 96% 이상의 높은 활동 분류 정확도를 보였으며,일상적인 움직임 속에서도 안정적인 성능을 유지해 실생활 적용 가능성을 입증했다.

정윤영 교수는 “웨어러블 센서와 AI 기술의 융합으로 뇌졸중 후유증을 일상에서 모니터링할 수 있는 새로운 패러다임을 제시했다”며 “다양한 언어와 환경에서도 높은 정확도와 안정성을 입증한 이 기술은 향후 여러 신경계 질환의 진단과 맞춤형 치료에도 크게 기여할 것”이라고 전했다.

이번 연구결과는 디지털 헬스케어 분야 국제학술지‘npj 디지털 메디슨(npj Digital Medicine)’에 최근 게재됐다.

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