뇌졸중 이후의 마비를 치료하는 뇌 컴퓨터 인터페이스 (BCI) 시스템

(The device wirelessly measure brain activity and, via a tablet, communicates with a hand brace allowing stroke patients to regain movement in a paralyzed hand. Credit: Neurolutions)

뇌졸중 환자의 재활을 돕는 뇌 컴퓨터 인터페이스 (brain-computer interface (BCI)) 기기가 처음으로 FDA 승인을 받았습니다. BCI 형태의 기기로는 첫 의료기기 인증으로 앞으로 관련 기기 개발이 더 활발해질 것으로 기대됩니다.

입시핸드 (IpsiHand Upper Extremity Rehabilitation System)라는 이름의 이 독특한 기기는 처음 봤을 때 그 기능을 잘 알 수 없는 장치처럼 생겼습니다. 입시핸드는 크게 두 부분으로 되어 있는데, 뇌에서 정보를 수집하는 비 침습적 뇌파 (electroencephalography (EEG)) 센서와 손목에 장착하는 무선 외골격 시스템입니다. 뇌파로 수집한 데이터는 컴퓨터에서 처리한 후 무선 외골격 시스템을 통해 손과 손가락을 움직이는데 사용됩니다. 목적은 영구적으로 마비된 손을 다시 움직이게 하는 것입니다.

이 기기는 2008년 워싱턴 의대 (Washington University School of Medicine)의 에릭 류스하르트 (Eric Leuthardt)와 그 동료들의 연구에서 비롯됐습니다. 연구팀은 몸의 반대편을 움직이는 뇌의 신호가 사실은 같은 편에서도 감지할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 신호가 사실은 양쪽으로 갈 수 있는데, 같은 쪽 신호는 무시해서 반대편만 움직이는 것입니다. 이를 동측성 뇌 신호 (ipsilateral brain signals)라고 합니다. 따라서 신호를 이용하면 한쪽이 마비된 환자도 사실 손을 움직일 수 있는 것입니다.

다만 이를 위해서는 적절한 자극과 훈련이 필요합니다. 입시핸드는 뇌파 신호와 외골격을 이용해서 주 5회 하루 10분간 총 12주간 치료를 하면 통상 영구적 손상이 온 것으로 보는 6개월 이후 사지 마비 환자에서도 재활에 상당한 효과를 볼 수 있음을 입증했습니다.

사이보그 팔다리를 움직이는 BCI는 아니지만, 입시핸드는 앞으로 BCI 기술의 미래를 보여준 놀라운 신기술이라고 해도 과언이 아닐 것입니다. 특히 영구적으로 장착하는 것이 아니라 일정 기간 재활 치료에만 사용하기 때문에 장착에 부담이 없고 사용자가 보조기처럼 구입할 필요도 없어 훨씬 실용적으로 생각됩니다. 앞으로 관련 기술이 계속 발전해서 환자들에게 큰 도움이 되었으면 합니다.

참고

https://newatlas.com/medical/first-fda-approved-brain-computer-interface-ipsihand-stroke/

https://medicine.wustl.edu/news/stroke-recovery-device-using-brain-computer-interface-receives-fda-market-authorization/

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