세상은 완전한 기능을 갖춘 보철물의 제작에 점점 더 가까워지고 있습니다. 최초의 임상용 생체공학 부착물은 신경계 및 골격계와 직접 연결되며, 인공지능과 결합해 사용자의 손과 손가락의 일상 사용 기능의 약 80%를 회복할 수 있다.
호주 생체 공학 연구소(Australian Institute of Bionics)의 신경 보철 연구 책임자인 Max Ortiz-Catalan 교수가 이끄는 전 세계의 대규모 엔지니어 및 외과 의사 팀이 스웨덴의 수족 절단 장애인 Karin에게 농업 사고로 잃어버린 손과 거의 같은 기능을 하는 팔다리를 제공하는 새로운 보철 신체 통합 기술을 개발했습니다. 더욱이 이 보철물은 3년 이상 매일 사용해도 잘 견딥니다.
Ortiz-Catalan은 "Karin은 일상 생활에서 독립적이고 안정적으로 사용할 수 있는 이 새로운 개념의 고도로 통합된 생체 공학적 손을 받은 최초의 팔꿈치 아래 절단 장애인입니다."라고 말했습니다. "그녀가 수년 동안 일상 활동에서 보철물을 편안하고 효과적으로 사용할 수 있었다는 사실은 사지 손실을 겪고 있는 사람들을 위한 이 신기술의 잠재적인 삶을 변화시키는 힘을 보여주는 훌륭한 예입니다."
보철물 부착과 사용자 제어는 이 의학 분야에서 두 가지 큰 장애물로 남아 있습니다. 이러한 일반적인 문제를 해결하기 위해 연구자들은 골융합 과정을 통해 인공 구조를 환자의 뼈에 편안하게 고정하는 인간-기계 인터페이스를 개발했습니다. 그런 다음 신경과 근육에 이식된 전극을 연결하여 신체의 신경계를 활용할 수 있습니다.
골융합은 환자의 살아있는 뼈와 인공 임플란트(이 경우 티타늄 금속으로 만들어진 생체 공학적 의족 구조) 사이의 직접적인 구조적, 기능적 연결을 의미합니다. 이는 요골과 척골을 정렬하고 동일한 무게로 하중을 가하여 다른 필수 구성 요소를 위한 주변 공간을 제한하는 복잡한 절차입니다.
예테보리 대학교 부교수이자 생명공학 임플란트 회사 Integrum의 창립자인 Rickard Brånemark는 "뼈 조직에 티타늄 임플란트의 생체 통합은 절단 치료를 더욱 발전시킬 수 있는 기회를 창출합니다. 골유착과 재건 수술, 이식된 전극 및 인공 지능을 결합함으로써 우리는 이전에는 불가능했던 방식으로 인간 기능을 복원할 수 있습니다. 팔꿈치 아래 절단 수준은 특히 어렵고 달성된 기능 수준은 전체에서 중요한 이정표가 됩니다."라고 말했습니다. 첨단 사지 재건 분야."
연구팀은 두 개의 뼈 부착 지점 주위의 제한된 공간 내에서 신경계를 연결하는 신경 근골격 임플란트를 설계할 수 있었습니다.
Ortiz-Catalan은 "Karin은 이제 잃어버린 생물학적 손을 제어하는 데 사용하는 것과 동일한 신경 자원을 사용합니다"라고 말했습니다.
Sahlgrenska 대학 병원의 외과 의사들은 이후 Karin의 신경과 근육의 위치를 조정하여 의수족에 대한 최적의 움직임 제어 정보를 제공했습니다.
외과 책임자인 Paolo Sassu 박사는 "임상 상황에 따라 환자에게 때로는 생물학적 손 이식, 때로는 신경근골격 생체 보철물 등 최상의 솔루션을 제공할 수 있습니다. 우리는 두 영역 모두에서 지속적으로 개선하고 있습니다."라고 말했습니다.
컵 채우기, 지퍼 사용 등 체중 부하 및 움직임 조절과 관련된 일상 작업 외에도 약 20년 전 사고 이후 그녀가 겪었던 환상 통증과 그에 따른 진통제가 크게 감소했습니다. 지속적인 통증은 많은 절단 수술을 받은 사람들이 전통적인 보철물을 포기하는 이유 중 하나입니다.
그녀는 "항상 손이 고기 분쇄기에 들어가는 느낌이었다. 스트레스도 많이 받았고, 각종 진통제도 많이 복용해야 했다. 이번 연구를 통해 더 나은 삶을 살 수 있게 됐다는 점에서 의미가 크다"고 말했다.
이탈리아 로봇 손 보철업체 프렌실리아(Prensilia)가 개발한 미래 팔다리는 '미아핸드(MiaHand)'다. 각 손가락에 하나씩 총 5개의 그리퍼가 있어 일일 동작의 80%를 수행할 수 있습니다. 미아핸드에 대한 3년간의 통합 연구 결과는 일상생활에서 편안하고 정상적으로 사용할 수 있는 대체 팔다리 개발에 있어 큰 진전을 의미합니다.
이번 연구는 사이언스 로보틱스(Science Robotics) 저널에 게재됐다.