스위스, 하반신 마비환자 직립보행 가능 전자 임플란트 개발

스위스 의료 장비 연구원들은 전극과 인공 지능 소프트웨어를 사용하여 3명의 하반신 마비 환자의 움직임을 복원했다. 전자임플란트는 처음으로 척수 손상으로 하반신이 완전 마비된 사람들이 서고, 걷고, 수영과 자전거 타기까지 가능하게 했다.

스위스 로잔 연방 공과대학교(École Polytechnique Fédérale de Lausanne, EPEL)와 로잔대학교 병원(Lausanne University Hospital) 연구진은 지난 2018년 그들의 개발장치가 부분 척추 부상을 입은 하반신 마비 환자의 다리 움직임을 복원했다고 발표했다. 이제 그들은 하지가 완전히 움직일 수 없는 환자 3명에게 몸통과 다리 기능을 회복시키는 새로운 임플란트와 인공지능 소프트웨어로 기술을 개선했다. 이 연구는 네이처 메디신(Nature Medicine)저널에 게재되었다.

이 프로젝트의 공동 리더이자 EPFL 교수인 그레고아르 쿠르틴(Grégoire Courtine)은 "환자 3명 모두 임플란트가 활성화 된 후 하루 만에 서고, 걷고, 페달을 밟고, 수영하고, 몸통의 움직임을 제어할 수 있었다. 우리가 각 활동 유형에 대해 작성한 특정 자극프로그램 덕분"이라고 설명했다.

환자는 소형 태블릿 PC에서 원하는 활동을 지정하면 복부의 심장 박동기에 무선으로 적절한 지침을 전달한 다음 부상 부위 아래 척수 하부에 이식된 일련의 전극으로 전달된다. 이들은 신경 세포를 자극하여 근육의 움직임을 시작한다.
4년 전 오토바이 사고로 하반신이 마비된 환자 중 한 명인 미셸 로카티(Michel Roccati)는 연구 발표를 앞두고 "처음 몇 단계는 정말 환상이었다. 꿈이 현실이 되었다"라며 임플란트에 대한 자신의 경험을 자랑했다.

그는 "몇 개월에 걸친 집중 훈련은 수년간 비활동으로 인해 소모된 근육을 강화하는 동시에 뇌가 서서 움직이는 데 다시 익숙해지도록 했다. 저는 일련의 목표를 세웠다. 예를 들어, 이제는 계단을 오르락내리락 할 수 있고, 올 봄까지 보행기와 함께 1㎞를 걸을 수 있기를 바란다"며 희망에 부풀어 있다.

2018년에 보고된 성공은 원래 통증 치료용으로 설계된 용도 변경 전극으로 달성되었다. 최신 연구는 척추 바로 아래에 있는 척수를 따라 연결된 전극을 사용했는데, 이 연구진은 네덜란드와 스위스에 기반을 둔 의료 기술 회사 온워드(Onward)와 공동으로 개발했다.

로잔대학교병원 신경외과 의사인 조슬린 블로흐(Jocelyne Bloch)는 "이제 열쇠는 척수 신경 뿌리에 정확하게 일치하는 방식으로 배열된 전극을 가진 더 길고 더 넓게 이식된 리드(심전계에 접속하는 전극도자)이다. 그것은 우리에게 특정 근육을 조절하는 뉴런을 정밀하게 제어할 수 있게 해준다"고 설명했다.

블로흐(Bloch)와 쿠르틴(Courtine)은 기술에 대한 일련의 추가 개선을 위해 온워드와 협력하여 일부 구성 요소를 소형화하고 마비 환자가 시스템을 더 쉽게 사용할 수 있도록 한다. 그러나 스위스 연구팀은 이 기술이 임상 시험을 넘어서 하반신 마비의 일상적인 치료법이 되기까지 몇 년이 걸릴 것이라고 예상했다.
두 연구에 참여했던 지원자 6명은 모두 몇 년 전에 마비되었다. 연구원들은 또한 최근 척추 부상을 당한 사람들을 대상으로 실험을 하고 싶어한다. 이 사람들은 신경과 근육이 덜 위축되어 있기 때문에 전자 자극에 더 잘 반응할 수 있을 것으로 보인다.

한편 2018년에 원래의 임플란트 발전을 알리는 데 도움을 준 이전 실험의 참가자들 중 한 명인 데이비드(David) M'zee는 현재 스위스 호수에서 카이트 서핑을 할 정도로 건강이 좋아졌다고 밝혔다.


김세업 글로벌이코노믹 기자