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인간의 기립동작 부하계측 시스템 개발

전문가 제언: ○ 우리 몸은 40세를 기점으로 본격적인 퇴행성변화가 시작되는데 무릎관절도 예외는 아니다. 노화 외에도 운동부족으로 근력이 떨어지고 체중이 늘어나는 것도 무릎관절 손상의 원인이 된다. 연골이 닳아 없어지는 말기가 되면 통증이 심해 정상적인 일상생활이 어려워져 삶의 질에 큰 영향을 주게 된다. 연골은 자연치유가 불가하기 때문에 인공관절 수술이 시행되는 것이 일반적이다. 보다 신체에 적합한 인공관절을 만들기 위한 의학적인 연구로 무릎관절 모형을 이용한 인간의 기립동작시의 부하계측 시스템을 개발하게 되었다.

○ 기립동작 부하 계측시스템은 적층 조형 장치 및 고분자 재료를 사용한 무릎관절 모형을 제작 하고 그 속에 센서를 심었다. 이를 활용하여 인간의 기립 동작에 대한 운동 재현을 머니퓰레이터와 에어 실린더에 의해 관절각도 및 관절간력을 거의 재현할 수 있었다. 실 형상 모형을 이용해서 고정 상태 및 운동 상태의 관절 접촉압력 분포가 측정 가능하며, 경골 내측에 큰 압력이 가해진다는 임상적 지식과 일치한다는 결과를 얻게 되어 무릎관절 실 형상 모형을 이용한 인간의 기립동작에 대한 부하계측 시스템의 유효성을 확인 할 수 있었다.

○ 무릎관절은 사람이 기립, 보행하는 일상생활을 지내는데 빼어놓을 수 없는 기관 이며, 관절 질환은 생활의 질을 크게 떨어뜨린다. 그러나 병의 요인에 대한 여러 가지 설은 있지만 아직까지 명백한 정설은 없다. 다만 고령화 사회에 들어서면서 급격한 환자 수의 증가는 심각한 사회문제로 되고 있기 때문에 삶의 질 차원에서 인공관절에 대한 연구가 선진 국가에서는 심도 있게 진행되고 있다.

○ 의료 선진국에 속한다고 하는 우리나라도 인공관절에 대한 체계적인 연구는 미국이나 일본에 비해서는 훨씬 미흡하다. 시술에 대한 기술 수준은 앞서 있다 하지만, 의공학적인 실험 및 재료에 대한 연구도 중요한 것이다. 생체에 거부반응이 없고 고통이 없는 인공관절을 설계하고 개발하기 위해서는 시체나 생체를 통한 기능측정과 반복 재현 시험 그리고 로봇기술을 응용한 연구 등이 매우 중요하다. 이에 대한 체계적인 연구체계가 확립이 필요한 시기이다.

저자: Kohei HANATANI, et al.
자료유형: 학술정보