허벅지 절단 환자 돕는 인공지능 스마트 맞춤형 의족 소켓 개발

- 기계연, “스마트 맞춤형 의족 소켓” 국내 최초 개발

- 절단 환부 볼륨 자동 감지, 통증 완화 및 보행 개선

□허벅지 부위가 절단된 환자에게 최적화된 의족 소켓이 국내 최초로 개발됐다.

□과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 박상진, 이하 기계연)은 인공지능을 기반으로 소켓의 헐거워진 공간을 실시간으로 감지해 소켓 내부에 공기를 자동으로 채워주는 스마트 맞춤형 의족 소켓 개발에 성공했다. 

□기계연 의료기계연구실 이강호 선임연구원 연구팀은 혈액순환, 피부조직 상태, 영양 상태 등에 따라 수시로 변하는 절단 부위의 볼륨* 변화에 최대 15%까지 대응 가능하고, 이에 따라 소켓의 흔들림을 최소화하면서 환부에 가해지는 압박을 분산해 환부의 통증을 완화하는 의족 소켓을 개발했다.

   *볼륨: 절단 부위의 크기, 넓이, 모양 등을 통칭함

□연구진은 의족 소켓 내 압력상태를 사용자가 실시간 모니터링 할 수 있도록 스마트폰 앱과 연동해 의족 착용자의 보행 안정성 분석이 가능하도록 하였다. 또한, 자동 또는 수동모드 설정으로 소켓 내 에어의 주입 및 배출량을 사용자가 직접 조절할 수 있도록 개발했다. 

□ 의족, 의수 등 의지 착용자는 절단 환부에 맞는 소켓을 제작하여 사용한다.  환부 볼륨과 맞지 않는 소켓 착용시 환부의 흔들림, 압박, 마찰이 발생하면서 보행 피로감 유발 및 절단부의 피부질환으로 이어질 수 있다. 다이얼을 통해 소켓 사이즈를 조절하는 기존 외산 제품이 있으나, 매번 수동으로 조절해야 하므로 환부의 볼륨 변화에 실시간으로 대응이 어렵다는 단점이 있다.

□이번에 개발한 스마트 맞춤형 의족소켓은 인공지능 기반으로 착용자의 보행 안정성을 지속적으로 판단하여 평지, 계단 및 경사로 등 보행 환경의 변화와 보행속도에 맞추어 실시간으로 의족소켓 볼륨이 변하도록 제어해 환부에 부담을 크게 줄여준다.

□이강호 선임연구원은 “스마트 맞춤형 의족 소켓을 통해 착용자의 보행 피로를 줄이고 환부의 통증을 완화시킴은 물론 사용자가 실시간으로 소켓 내 압력분포를 스마트폰 앱을 통해 모니터링 할 수 있어 보행 개선에 기여할 수 있다”며 “상용화 후속 연구를 통해 의지 착용자분들의 삶의 질 개선에 기여하고 재활의료기기 국내 기술력 향상에 도움이 되겠다”고 말했다.

□이번 연구는 기계연 기본사업 ‘상하지 운동기능 복원을 위한 인간증진의료 기술개발’ 과제의 지원을 받아 수행됐다.

<스마트 맞춤형 의족소켓(무릎 관절 결합형)>            <스마트 맞춤형 의족소켓(소켓 부착형)>

<소켓 내 에어 주입 전(좌)과 후(우)>

<허벅지 절단 환자 착용시험>                                                                       <이강호 선임 연구원>