[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국과학기술연구원(KIST)은 바이오닉스연구센터 김형민 박사팀이 착용이 가능한 무선 저강도 집속초음파 뇌 자극기를 제작하고 뇌졸중 동물 모델에 적용해 뇌졸중으로 손상된 뇌신경의 무선 재활 치료기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

뇌졸중은 사망률이 높고 사망하지 않더라도 뇌에 혈액이 공급되지 않아 신경세포가 손상되면 신체를 움직이기 어려워지는 심각한 질병이다.

현재 뇌졸중으로 손상된 뇌신경 재활을 위해 운동 요법과 뇌신경 자극 등 다양한 기술이 개발되고 있다.

그중 저강도 집속초음파 자극 기술은 수술 없이 초음파가 두개골을 통과해 원하는 위치에 높은 정확도로 기계적인 에너지를 전달하여 신경세포를 활성 혹은 억제할 수 있어 뇌졸중 등의 신경 손상 질환의 재활 치료기술로 기대되고 있다.

그러나 기존 초음파 뇌 자극기는 무겁고 고정되어있어 마취되거나 고정된 동물을 대상으로 하는 실험에서만 사용할 수 있어 실용화가 어려웠다.

이번 연구진은 이러한 제한점을 해결하기 위해 축적된 연구 결과를 바탕으로 저강도 집속초음파를 무선으로 조정할 수 있는 약 20g의 가벼운 착용형 뇌 자극기를 개발해 뇌졸중 쥐 모델에 사용해 운동 능력을 측정한 결과, 재활 효능이 있다는 것을 검증했다.

이 연구과정에서 뇌졸중 쥐 모델의 뇌에서 운동을 관장하는 영역에 약 426kPa의 압력을 갖는 초음파를 가하고 재활 3일 후 초음파를 가하지 않은 뇌졸중 모델과 비교했을 때 운동 능력이 유의미하게 향상됐고 재활 7일 후에는 정상 쥐와 유사한 운동 능력을 보이는 것을 확인했다.

특히 이번에 개발한 뇌 자극기는 가벼운데다 무선이어서 신체적 움직임에 따른 제약 없이도 초음파로 뇌 운동 영역을 자극함으로써 뇌졸중으로 손상된 신경의 재활이 가능함을 보여줬다.

KIST 김형민 박사는 “최근 착용형 뇌 자극 기술의 발전이 빠르게 이루어지고 있는 상황에서 착용형 초음파 기기를 이용한 비침습적인 뇌신경 재활 치료가 가능하다는 것을 입증했다 것이 본 연구의 의의”라고 말했다.

이 연구는 과학기술정보통신부, 국가과학기술연구회 창의형융합연구사업으로 수행됐고 의공학 분야 국제 저널인 미국전기전자학회(IEEE) 트랜잭션즈 온 바이오메디컬 엔지니어링(IEEE Transactions on Biomedical Engineering) 최신호에 게재됐다.