팔‧다리 기능 회복 돕는 ‘로봇재활’
재활이 필요한 환자의 치료는 대부분 물리‧작업치료사가 도맡아 진행했습니다. 하지만 물리적인 재활 시간과 치료사들의 체력 소모에 따른 한계가 있었습니다. 이런 재활치료에 로봇이 도입되며 환자들의 기능 회복에 걸리는 시간을 단축하고, 효과를 끌어 올릴 수 있게 됐습니다. 국내에도 다양한 재활로봇이 도입·개발돼 적용되고 있습니다. 로봇재활치료의 활용 사례와 효과를 소개합니다.
▶재활로봇
최근까지도 뇌졸중, 외상성 뇌손상, 척수손상에 따른 재활치료는 물리·작업치료사가 진행했습니다. 그러나 2000년대 들어서면서 공학의 발달에 힘입어 뇌졸중‧척수손상 환자의 기능 회복을 위한 재활로봇이 널리 활용되기 시작했습니다.
재활로봇은 내장된 프로그램과 모터 등을 이용해 팔‧다리의 동작을 보조해 주는 장치입니다. 단순한 관절운동을 위한 장치나 사용자가 능동적으로 작동시키는 센서 기반 장치와는 차이가 있습니다.
특히 최근 개발된 진보된 형태의 재활로봇은 능동 보조 관절운동을 위한 유도 힘을 제공합니다.
① 팔 재활로봇
일상에선 양팔을 사용해서 해야 할 일이 많습니다. 때문에 한쪽 팔 기능이 떨어지면 삶의 질이 뚝 떨어집니다. 뇌졸중 후 마비됐던 팔과 손 기능이 늦게 돌아오거나 온전히 돌아오지 않는 후유증이 남는 게 대표적입니다.
팔 재활로봇 훈련은 이런 경우 효과가 있는 것으로 알려져 있습니다. 2015년 1160명을 대상으로 한 연구에서 팔 재활로봇 치료가 일상생활 동작수행과 팔의 기능 및 근력을 모두 유의하게 향상시킨 것으로 확인됐습니다.
최신 재활로봇은 마비된 팔 근력이 거의 없는 환자에게 움직을 수 있는 모든 힘을 제공합니다. 또 근력이 일부 남아 있는 환자에게는 부족한 만큼의 힘을 실시간으로 보조해서 재활을 위한 모니터 게임의 과제 목표물까지 도달할 수 있게 돕습니다.
팔의 경직이 다소 있는 환자도 사용할 수 있으며, 로봇 팔에 저항을 주는 설정을 하면 근력이 상당부분 남아 있는 환자도 더욱 효과적인 훈련을 할 수 있습니다.
아울러 가상현실과 유사한 모니터 게임 화면으로 훈련함으로써 인지기능 향상 효과도 기대할 수 있습니다. 건강한 사람에게는 어렵지 않은 게임 동작일 수 있지만 뇌질환으로 인지기능과 팔 기능이 떨어진 환자들에게는 맞춤형 치료가 될 수 있습니다.
또 재활로봇 자체에 환자의 팔 기능을 평가하고, 로봇치료 수행도를 측정할 수 있는 기능이 내장돼 있습니다.
② 보행 재활로봇
가장 널리 알려져 있고 각광받는 재활로봇은 보행 재활로봇입니다. 2017년 1472명을 대상으로 진행 한 연구에 따르면 지상보행 훈련만 시행할 때보다 보행 재활로봇 훈련을 병행할 대 독립보행 가능성이 약 2배 높아졌습니다.
특히 다리 재활로봇의 장점은 스스로 마비된 다리를 움직일 수 없는 환자에게도 정확하고 일정하게 반복적 훈련을 제공할 수 있어서 혼자서 걸을 수 있을 만큼 빠르게 다리 근력과 조절능력을 회복할 수 있다는 것입니다.
뇌졸중 환자의 재활치료에는 반복적인 과제 훈련이 중요하지만 장애가 심하면 시행할 수 없습니다. 또 스스로 서거나 걸을 수 없을 만큼 마비가 심한 뇌졸중 환자에게 기존 치료를 진행할 경우 직접 일으켜 세우거나 보행 동작을 훈련할 수 없습니다. 이 땐 침상에서의 균형 훈련 등 근력과 조절능력을 향상시키기 위한 간접적인 치료를 진행하곤 했습니다.
직접적으로 보행 동작을 유도할 경우에는 1명의 물리치료사가 시행할 수 없으므로, 환자의 체중을 지지해주는 현수장치를 사용하더라도 3명 이상의 물리치료사가 필요했습니다. 또 물리치료사의 체력 소모가 극심해 소수의 환자에게 제한적으로 적용할 수밖에 없었습니다.
그러나 보행 재활로봇을 이용하면 최소한의 인원으로 장시간 동안 보다 집중적인 보행훈련을 할 수 있습니다. 또 훈련 시 보행상태를 쉽게 모니터해서 교정할 수 있습니다. 환자별 보행 패턴에 맞는 유도 힘의 강도를 조절하며 정상적인 보행패턴과 흡사하도록 각 관절의 적절한 관절 가동역 유지를 습득시킬 수도 있게 됐습니다.
아울러 가상현실을 이용한 시각적 피드백을 사용해 실제 상황과 유사한 치료적 환경과 자극을 제공할 수 있습니다. 이는 환자들에게 치료 동기를 부여하고 훈련 참여도를 높일 수 있습니다. 환자들의 재활로봇 치료에 대한 만족도는 상당히 높으며, 로봇을 이용해 자신이 걸을 수 있다는 사실에 감격하기도 합니다.
③ 착용형 근력보조 보행로봇
재활치료실 뿐만 아니라 일상생활에서 착용하고 걸을 수 있는 근력보조 보행로봇들도 국내에서 개발됐습니다. 양쪽다리 완전마비 환자 또는 다리 힘이 일부 남아 있는 환자에게 모두 적용할 수 있습니다.
▶현실적으로 힘든 재활치료 로봇이 대신
재활로봇은 기존의 인력 및 시스템에서 힘들었던 충분한 치료 시간을 제공해서 효과를 극대화할 수 있습니다. 특히 뇌졸중 회복의 골든타임에 충분한 재활 훈련을 제공하고, 만성기에도 팔‧다리 훈련을 꾸준히 할 수 있게 도울 수 있습니다.
기존 연구결과를 종합하면 팔 재활로봇은 뇌졸중 환자에서 팔 기능 및 근력, 일상생활 동작수행능력 향상에 효과가 있습니다. 다리 재활로봇은 물리치료사가 직접 시행하는 보행치료와 차별화된 장점이 있습니다.
곧 국내 재활로봇 치료에 대한 신의료기술 인정 및 의료 수가화가 이루어져, 진료 현장에서 치료효과를 극대화하는 역할을 할 것으로 기대되고 있습니다.
