준텐도 대학교 대학원 의학연구과에서 개발한 인공지능 생채 보조 로봇 / 사진. 준텐도 대학교
준텐도 대학교 대학원 의학연구과의 후지와라 토시유키 교수가 주도하는 연구 그룹은 지난 8월 24일(목) 미국 신경 재활 의학 학회 학술지 '신경 복구 및 신경 재활' 저널에 'AI 로봇 재활에 의한 뇌졸중 후 상지 운동 기능 회복'에 대한 연구 성과를 기고했다고 밝혔다.
뇌졸중으로 손발의 마비와 같은 후유증이 있는 환자의 15~20%만이 실질적인 수준의 회복세르 보이는 것으로 나타난다. 손의 잔류 마비는 일상생활 활동을 광범위하게 방해하고 사람들이 직장으로 복귀하는 것을 방해한다. 최근 몇 년 동안 로봇은 재활 분야에도 적용되고 있지만 대부분 환자의 의도와 상관없이 특정 동작을 반복적으로 연습시키거나 환자의 움직임을 보조하지 못해 손 마비를 회복시키는 것에 큰 도움을 주지 못하고 있다. 이에 연구팀은 손을 마음대로 움직일 수 없는 중증 마비 환자에서도 '환자의 의도와 생체 신호를 구별하고 마비된 손을 원하는 대로 움직이는 AI 로봇'을 도입해 뇌졸중 후 손마비 재활에 활용하고 무작위 대조 시험에서 그 효과를 검증했다.
인공지능 로봇은 마비된 팔뚝에 3쌍의 전극을 놓고, 뇌에서 손으로 전달되는 전기신호의 패턴을 분석해 심하게 마비돼 손을 움직일 수 없는 환자에게도 환자가 힘을 가하지 않고 '스트레칭', '구부리기', '이완'을 시도하는지 여부를 판독해 마비된 손을 환자의 의도에 따라 움직인다. 이 연구에는 뇌졸중 후 2개월 이상 손 마비가 있는 20명의 환자가 참여했다. 참가자들은 AI 로봇군과 수동로봇으로 무작위 배정됐으며, AI 로봇은 한 번에 1분씩 AI 로봇을 이용해 의도에 따라 손가락을 구부리고 펴는 등, 마비된 손이 일주일에 두 번 물체를 잡고 움직이도록 훈련시켜 총 40회씩 진행했다. 수동 로봇 그룹에서는 손가락을 구부리고 스트레칭하는 마비된 손이 비슷한 횟수로 훈련됐고 인공지능 로봇은 훈련 후 상지 운동 기능이 개선된 것으로 나타났으며, 재활 종료 2주째에도 효과가 유지됐다.
본 연구는 AI를 활용한 새로운 재활로봇이 뇌졸중 후 마비된 손의 기능을 향상시킬 수 있음을 보여주며, 향후 새로운 재활치료법으로 발전할 것으로 기대된다.
이번 연구에 준텐도 대학원 관계자는 “환자의 의도와 생체 전기 신호를 구분하고 마비된 손을 원하는 대로 움직이는 AI 로봇을 활용한 뇌졸중 재활 치료의 효과를 보여주는 연구로, 기존 방법으로는 회복하기 어려웠던 뇌졸중 후 마비된 손을 회복할 수 있는 새로운 재활 치료가 될 것으로 기대된다”라고 전했다.
