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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,추억의 장난감 월드컵완전히 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,추억의 장난감 월드컵튀어나온 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,걸을 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,추억의 장난감 월드컵실제로 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,추억의 장난감 월드컵장애물이 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,추억의 장난감 월드컵재건하는 것”이라고 했다.
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