▲ 한국기계연구원이 개발한 스마트 맞춤형 의족소켓 무릎 관절 결합형(左)과 소켓 부착(右)

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 박상진)이 허벅지 부위가 절단된 환자에게 최적화된 스마트 의족 소켓을 개발, 환자의 통증 완화 및 보행 개선에 기여할 것으로 보인다.

한국기계연구원(이하 기계연)은 의료기계연구실 이강호 선임연구원 연구팀이 인공지능을 기반으로 소켓의 헐거워진 공간을 실시간으로 감지해 공기를 자동으로 채워주는 스마트 맞춤형 의족 소켓 개발에 성공했다고 16일 밝혔다.

AI 기반 스마트 맞춤형 의족 소켓은 혈액순환, 피부조직 상태 등에 따라 수시로 변하는 절단 부위의 볼륨(절단 부위의 크기, 넓이, 모양 등) 변화에 최대 15%까지 대응 가능하고, 이에 따라 소켓의 흔들림을 최소화하면서 환부에 가해지는 압박을 분산해 환부의 통증을 완화할 수 있다.

연구진은 의족 소켓 내 압력상태를 사용자가 실시간 모니터링 할 수 있도록 스마트폰 앱과 연동해 의족 착용자의 보행 안정성 분석이 가능하도록 했다.

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 제작해 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 어렵다.

이번에 개발한 스마트 맞춤형 의족소켓은 인공지능 기반으로 착용자의 보행 안정성을 지속적으로 판단해 평지, 계단 및 경사로 등 보행 환경의 변화와 보행속도에 맞춰 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.

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