UNIST(총장 정무영)는 강상훈 기계항공 및 원자력공학부 교수 연구팀이 KIST(한국과학기술연구원) 연구진, 미국 메릴랜드주립대학교, 코넬대학교 의학대학 교수진과 공동연구를 통해 걷는 동안 무릎관절염을 진단하고 걸음걸이 분석으로 치료와 재활을 실시간 보정해줄 수 있는 시스템을 개발했다고 13일 밝혔다.

무릎관절염은 무릎 관절에 오랜시간 큰 힘이 가해지면서 무릎 연골이 손실돼 통증이 발생하는 질환이다. 기존에는 엑스레이 판독과 의사 소견으로 등급을 진단해 왔다. 때문에 다양한 증상들을 객관적으로 판단하기에 어려움이 있었다.

또 기존에는 동작분석실에서 무릎을 몸의 중심축으로 돌리는(내전) 회전힘을 측정해 왔다. 하지만 고가의 장비와 장시간에 걸친 데이터 수집, 처리 과정 등이 환자에게 부담을 줘 실제 활용되기 어려웠다.

강상훈 교수팀은 로봇시스템과 신경생체역학을 결합해 장소에 상관없이 운동기구 설치가 가능한 시설에서 사용할 수 있는 시스템을 만들었다. 환자가 걷는 동안 운동기구 발판에 가해지는 힘과 발목의 움직임을 측정해 무릎 관절에 가해지는 모든 힘을 실시간 계산해 관절염의 심각한 정도를 파악할 수 있다.

또 실시간 관절에 가해지는 힘과 내전 회전힘을 파악할 수 있어 환자에게 효율적인 걸음걸이 방법을 안내해 줄 수 있다. 때문에 수술하지 않고 치료와 재활 방법 개발도 기대할 수 있다.

연구팀에 의하면 이 시스템은 기존 동작분석실보다 저렴한 비용으로 구축할 수 있고 데이터 수집과 분석이 실시간으로 이뤄져 무릎관절염 진단을 보완할 수 있다. 객관적인 데이터 제공으로 환자에게 필요한 치료와 재활에 도움을 줄 수 있다.

강상훈 교수는 "이 기술은 무릎관절염 환자 등의 객관적 데이터 확보로 진단 보조와 첨단 바이오피드백 재활훈련을 제공할 수 있다"며 "울산 공공산재병원을 비롯한 재활 병원 등에서 환자 및 장애 맞춤형 정밀 로봇재활의 새 장을 여는데 기여할 것"이라고 말했다.

이번연구는 한국연구재단의 개인기초연구산업, 국가과학기술연구회, 미국 국립보건원, 미국 장애·독립적 삶·재활연구원의 연구 지원으로 이뤄졌다. 성과는 전기전자공학회 신경시스템과 재활공학' 6월호에 게재, 출판됐다.