신체 결손 환자들에게 필수인 의족은 환부에 꼭 맞아야 한다. 만약 의족의 소켓이 환부와 크기 및 모양이 다르면 흔들림, 압박, 미끄러짐 등이 발생하기 때문이다. 이 경우, 걷기 힘들 뿐만 아니라 통증, 피로감, 피부 질환 등을 유발할 수도 있다. 

국내 연구진이 이런 문제를 해결할 수 있는 ‘인공지능(AI)’ 의족 소켓 개발에 성공했다. 이강호 한국기계연구원(기계연) 의료기계연구실 선임연구원팀은 소켓의 헐거워진 공간을 실시간으로 감지해 모양 변경이 가능한 ‘스마트 맞춤형 의족 소켓’ 개발에 성공했다고 16일 밝혔다.

의족은 착용자의 절단 환부에 크기에 맞춰 소켓을 제작한다. 하지만 장기간 사용할 경우, 소켓이 헐거워진다. 또 착용자의 영양상태, 피부조직변화, 혈액순환 등 신체 조건에 따라 환부 크기가 달라져 소켓이 딱 맞지 않는 경우가 많다. 때문에 각 의족들에는 다이얼로 소켓 사이즈를 조절하는 방식이 사용된다. 하지만 이 역시 매번 수동으로 조절해야해, 실시간 대응은 어렵다는 한계가 있다.

이 같은 문제를 해결하기 위해, 기계연 연구진은 의족 소켓 내 압력상태의 실시간 모니터링이 가능한 AI감지 시스템을 개발했다. 이 시스템은 스마트폰 앱과 의족 소켓에 부착된 센서를 이용해 착용자의 보행 안정성을 분석한다. 그 다음, AI가 실시간으로 소켓 내 공기 주입 및 배출량을 조절해준다. 만약 자동 조절이 불편할 경우, 착용자는 수동 조절 기능으로 바꿀 수도 있다.

연구팀은 새롭게 개발한 의족 소켓 시스템의 실제 착용 실험을 진행했다. 그 결과, 수시로 변하는 절단 부위 볼륨 변화에 최대 15%까지 대응 가능함을 확인했다. 또 실험자들은 소켓의 흔들림을 최소해, 환부에 가해지는 압박이 분산돼 통증도 완화된다고 평가했다.

이강호 연구원은 “이번에 개발한 스마트 맞춤형 의족 소켓은 환부의 통증을 완화시킴은 물론 착용자의 보행 개선에 효과가 높다”며 “상용화 후속 연구를 통해 의지 착용자분들의 삶의 질 개선 및 재활의료기기 국내 기술력 향상에 도움이 되도록 하겠다”고 말했다.

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