아주대학교 국제 공동 연구진이 손가락과 손목 관절의 움직임을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있는 피부 부착형 무선 웨어러블 센서 시스템을 개발하는 데 성공했다.

이는 환자 맞춤형 재활 치료의 디지털화를 실현할 수 있는 기반 기술로, 파킨슨병이나 뇌졸중 등 여러 근골격계 질환의 비대면 치료·모니터링 기술의 발전이 기대된다. 

10일 아주대는 김지혜 교수(첨단바이오융합대학·대학원 분자과학기술학과) 국제 공동 연구팀이 재활 치료나 일상 활동 중 손목 및 손가락 관절의 각도와 운동 범위를 실시간으로 연속 측정할 수 있는 무선 웨어러블 센서를 개발했다고 밝혔다.

해당 연구 내용은 '손가락 및 손목 관절의 연속 모니터링을 위한 피부 부착형 무선 유연 전자 각도계 시스템'이라는 논문으로 세계적 학술지인 '네이처 커뮤니케이션즈'에 5월 게재됐다. 

이번 연구에는 김 교수와 신희섭 미국 미주리대 캔자스시티캠퍼스 교수가 공동 제1저자로 참여했다. 김진태 포항공대 교수, 유재영 성균관대 교수, 존 로저스 미국 노스웨스턴대 교수, 미첼 펫 미국 세인트루이스 워싱턴대학 교수는 공동 교신저자로 함께 했다. 

그동안 관절의 운동 범위 측정은 엑스레이(X-ray) 같은 대형 장비나 전문가가 사용하는 수동식 각도기에 의존해왔다. 하지만 일시적이며 정적인 데이터만을 제공할 수 있어 재활 치료의 효율성과 정확도 측면에서 한계를 가지고 있다. 

공동 연구팀이 개발한 무선 웨어러블 센서 시스템은 환자의 손가락과 손목 관절의 운동 범위를 실시간으로 측정, 정확하고 직관적인 실시간 데이터를 제공할 수 있는 전자 고니오미터 시스템이다. 

이번에 개발된 센서는 초소형 마그네토미터 마그네토미터와 컴퓨터 비전 기반의 보정 알고리즘, 그리고 스마트폰 기반의 사용자 인터페이스를 통해 정확하고 직관적인 실시간 데이터를 제공한다. 최대 5도 이내의 측정 오차로, 높은 정밀도가 나타난다. 

공동 연구팀의 센서는 피부에 밀착되는 유연한 실리콘 구조와 블루투스 통신 기능을 통해 별도의 복잡한 장비 없이 일상생활이나 물리치료 중에도 장시간 착용이 가능하다. 또 스마트폰 카메라를 활용한 간편한 보정 절차를 통해 사용자와 사용환경에 따라 유연하게 적용할 수 있다. 

즉, 병원이 아닌 가정에서도 환자가 손쉽게 사용할 수 있어 비대면 자가 재활과 개인 맞춤형 피드백 제공이 가능하다. 이에 디지털 헬스케어 및 원격 의료 기술로 활용될 수 있을 전망이다.

김 교수는 "이번 연구는 그동안 엑스레이 같은 대형 장비나 수동식 각도기를 이용해 측정했던 손가락과 손목 관절의 운동 데이터를 일상 환경 속에서 지속적이고 정확하게 측정할 수 있도록 한 성과"라고 설명했다. 

이어 "앞으로 손이나 손목뿐 아니라 허리나 무릎 등 여러 관절의 운동 데이터 측정에 적용돼 보다 효과적으로 재활 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

[ 경기신문 = 박민정 기자 ]