의족은 절단된 팔다리를 대체하는 가장 일반적인 솔루션이다. 제어하기 어렵고 몇 가지 동작만 사용할 수 있어 신뢰할 수 없는 경우가 많다. 최근 기술의 발전으로 많은 장점이 있는 기술이 선보이고 있다.

절단된 단면의 남은 근육은 생체 공학적 손을 제어하는 ​​데 선호되는 소스이다. 이는 환자가 마음대로 근육을 수축할 수 있고 수축으로 생성된 전기적 활동을 사용하여 의수에 무엇을 해야 하는지, 예를 들어 열거나 닫을지 지시할 수 있기 때문이다. 팔꿈치 위쪽과 같이 더 높은 절단 수준에서 주요 문제는 팔과 손의 기능을 진정으로 복원하는 데 필요한 많은 로봇 관절을 명령하는 근육이 많지 않다는 것이다.

외과 의사와 엔지니어로 구성된 다학제 팀은 절단단을 재구성하고 센서와 골격 임플란트를 통합하여 보철물과 전기적으로 또한 기계적으로 연결함으로써 이 문제를 보완했다. 말초 신경을 해부하고 생물학적 증폭기로 사용되는 새로운 근육 표적에 재분배함으로써 생체 공학 보철물은 이제 훨씬 더 많은 정보에 접근할 수 있으므로 사용자는 마음대로 로봇 관절에 더 많은 명령을 할 수 있게 되었다.

이 연구는 스웨덴 생체 공학 및 통증 연구 센터(CBPR)의 창립 이사이자 호주 생체 공학 연구소의 신경 보철 연구 책임자이자 스웨덴 찰머스 공과 대학의 생체 공학 교수인 Max Ortiz Catalan 교수가 주도했다.

"우리는 신경을 분산 및 동시 방식으로 다른 근육 표적에 재배선하는 것이 가능할 뿐만 아니라 개선된 보철 제어에 도움이 된다는 것을 보여줍니다. 우리 작업의 핵심 특징은 임상적으로 더 정교한 수술을 구현할 가능성이 있다는 것입니다. 수술 시 신경근 구조에 센서를 내장하고 골통합 인터페이스를 통해 보철물의 전자 시스템에 연결합니다. 나머지는 AI 알고리즘이 처리합니다."라고 찰머스 교수는 말했다.

의족은 일반적으로 절단단을 압박하여 불편함을 유발하고 기계적으로 불안정한 소켓에 의해 신체에 부착된다. 소켓 부착에 대한 대안은 강하게 고정되는 잔여 뼈 내에 배치된 티타늄 임플란트를 사용하는데, 이를 골융합이라고 한다. 이러한 골격 부착은 신체에 보철물의 편안하고 보다 효율적인 기계적 연결을 가능하게 만든다.

"우리의 첨단 수술 및 엔지니어링 혁신이 팔 절단 환자에게 이렇게 높은 수준의 기능을 제공할 수 있다는 것을 알게 되어 보람을 느낍니다. 이 성과는 30년 이상 개념을 점진적으로 발전시킨 결과입니다. 기여한 것을 자랑스럽게 생각합니다.”라고 인터페이스 이식을 수행한 사지 보철물의 골융합 분야의 선도적인 전문가인 Integrum의 CEO, MIT의 연구 계열사, 예테보리 대학의 부교수인 Rickard Brånemark 박사가 말했다.

수술은 CBPR이 위치한 스웨덴 살그렌스카 대학병원에서 이루어졌다. 신경근 재건술은 스칸디나비아에서 수행된 최초의 손 이식 수술을 주도한 파올로 사수(Dr. Paolo Sassu)박사가 수행했다.

"CBPR의 생체 공학 엔지니어와 함께 수행한 놀라운 여정을 통해 새로운 미세 수술 기술을 정교한 이식 전극과 결합하여 감각 피드백뿐 아니라 보철 팔을 한 손가락으로 제어할 수 있게 되었습니다. 팔 절단을 겪은 환자에게 이제 더 밝은 미래를 보게 될 것입니다."라고 사수 박사는 말했다.

신경 분포 과정이 충분히 진행되면 연구자들은 환자가 마치 자신의 것인 것처럼 의수의 모든 손가락을 제어할 수 있도록 의수에 연결한다. 연구원들은 또한 시스템이 일상생활에서 어떻게 반응하는지 시연했으며 현재 생체 공학 손의 제어 가능성을 더욱 개선하는 과정에 있다.

참조: Chalmers University of Technology