지체장애인들의 희망, 생체공학 인공 팔

Updated 9/16/2006  출처: CNN News September 14. 기사번역: 박화중

DAYTON, Tennessee (AP) -- 제시 설리반의 양팔은 생체공학으로 만들어진 바이오닉 팔이다. 그는 집에서 사다리를 오르고 페이트 칠을 하며 잔디도 깎는다. 팔꿈치를 구부리고 팔뚝을 휘돌리기도 한다. 손자들을 껴안기도 하는 등 보다 민감한 동작도 잘 해낸다. 왜냐하면 그의 뇌가 생체 공학 인공팔을 통제하고 있기 때문이다. 그가 "손을 접어"라고 생각하면 전자 신호가 신경을 통해 명령을 전달하여 동작이 일어난다.

의사들은 설리반이 생각으로 움직이는 인공팔을 단 최초의 지체장애인이라고 말한다. 연구원들은 산업재해로 양팔을 잃은 설리반에게 너무 실험적 인공팔에 의존하지 말것을 강조했다. 올해 59세인 설리반은 돌리우드 놀이 공원모자를 쓰고서 이마에 땀을 흘리고 웃으며 "내가 양팔을 잃었을 때 그들은 새 팔이 잃어버린 팔과 같을 수 없다고 했다"고 말했다. 실제로 그는 인공팔을 다루는 데 능숙치 않아서 부러뜨리기도 했는데, 한번은 잔디깎는 기계를 다루다 그렇게 된 적도 있다.

생체공학 인공팔을 시술 받은 제시 설리반과

담당 의사 퀴켄 박사

연구원들은 즉각 인공팔을 개선하기 시작했다. 미국정부는 인공 지체 기술 발전 계획에 따라 이들을 후원했다. 국립보건원이 연구를 지원하고 있고 최근에는 미군 R&D 부문의 Defese Advanced Research Projects Agency가 연구에 가세했다. 이라크에서 약 411명, 아프카니스탄에서 37명의 미군이 부상을 입고 팔이나 다리를 잃었다고 미 육군 의료대가 전한다.

설리반의 인공 팔이 DARPA 연구에 앞선 것이지만 그는 언젠가 군인들이 사할 생체공학 팔을 시험하게 된 것에 자부심을 느낀다고 말했다.그는 "그 친구들은 제 책에서 영웅들이다 그들은 최고의 인공팔을 가져한다"고 말했다.

설리반의 인공팔을 개발한 토드 퀴켄 박사는 "미군과 공동으로 연구하게 되어 매우 흥미롭다"고 말했다. 그는 시카고 재활 연구소의 인공지체 센터 신경공학 국장이다. 또한 그가 일하는 재활연구소는 정교한 인공팔을 개발하는 DARPA 프로젝트에 참여한 35개 협력업체 중 한 곳이다.

설리반의 생체 공학 팔은 기존의 인조 팔보다 훨씬 진일보한 것이다. 마치 그의 오른 쪽 보철 팔처럼 휘어잡고 연속적으로 작동한다. 그러나 살색의 플래스틱으로 만들어진 왼팔은 눈으로 알아차릴 수 있는 동작 멈춤 현상없다. 사실 이제까지 인간의 팔이 보여주는 미묘하고 복잡한 동작을 재현하는 것은 거의 불가능했다. 퀴켄 박사는 "사람 팔처럼 부드럽지는 않지만 그대로 보철 팔보다 훨씬 부드럽게 작동한다"고 말한다.

설리반은 2001년 5월 전력선 수리공으로 일하다 양팔을 잃었다. 전기 누전 사고였다. 부상이 너무 심해서 의사는 어깨 아래로 양팔을 절단해야 했다. 수술 7주후 가장 적절한 때 그에게 가장 도움이 될만한 곳인 시카고 연구원들을 만나러 갔다. 퀴켄 박사는 "제시는 부상에 상관없이 정말 대단한 사람"이라고 말했다.

설리반은 그의 생체 인공팔이 70년대 인기 TV 시리즈였던 600만불의 사나이 스티브 오스틴의 팔과 같은 것은 아니라고 말했다. 그는 자신은 슈퍼맨 같은 느낌은 전혀 없다고 말했다. 4살난 손자 루크 웨스트레이크는 이건 마술이 아니라고 말하면서 설리반의 손에 견과열매를 주고 파파야 열매를 깨는데 도전했다.

• "생체공학 팔"이란 무엇인가?

마술이 아니라 하이테크 첨단 과학이 생체공학 인공 팔을 만든다. '근육 재신경자극전달"이라고 불리우는 과정은 퀴켄 박사에 의해 개발되어 지금까지 5명의 환자들에게 사용되었는데, 이것이 핵심기술이다. 설리반의 경우 어깨 신경을 흉부 근육에 이식시켜 팔을 사용하도록 했다. 이식된 부분은 생각으로 자극 신호을 받고 전극에 의해 근육동작이 일어난다. 이것이 팔에 있는 컴퓨터의 신호를 전달하여 팔꿈치와 손이 움직이도록 모터가 작동하고 사람 팔으로 그대로 흉내내게 된다.

연구서의 보고서에 따르면 ""신경이 흉부 근육에서 자라서 환자가 "손을 접는다"라고 생각을 하면 흉부 근육의 한부부이 이를 전달해 준다"고 한다. 퀴켄 박사는 덧붙이기를 "기본적으로 이는 도트와 연결되어 있어서 신경을 발견해서 신경을 자유롭게 해야하고 얼마나 멀리 전달되는지 살펴야 한다"고 말했다.

수술한 지 석달이 지나서, 설리반은 처음으로 이미 잃어버린 팔꿈치를 구부리려 하자 흉부 근육의 자발적으로 경련이 일어난 것을 느꼈다고 연구소측이 밝혔다. 5개월이 지나면서, 그는 흉부 근육의 4개의 다른 부위들을 움직일 수 있게 되었다.

이미 없어져 버린 팔꿈치를 구부리려고 하면 쇄골 바로 아랫부분에 근육이 강하게 수축되었다. 그가 마음속으로 잃어버린 손을 접으면 역시 전극 신호가 쇄골 밑 흉부부분에 감지되고 손을 펴려고 하면 다른 신호가 흉부 쪽에 잡힌다. 팔꿈치와 손을 펴는 것은 이보다 더 낮은 흉부 근육의수축을 일으킨다.

"설리반의 가슴을 만지자 그가 손과 팔의 만지는 것같은 감각을 느꼈다"고 연구소측이 전했다.연구소는 "환자가 촉각, 악력의 정도, 예민하고 둔감한 정도, 온도 감각등을 대체한 것"이라고 설명했다. 설리반은 생각으로 통제하는 자신의 팔에 대해 "보철팔을 가졌다면 그냥 일하면 된다. 팔에 대해 생각할 필요가 없다"고 차이를 설명했다.

• 기존 보철 팔보다 기능 훨씬 향상

퀴켄 박사는 이식을 통해 인공 지체를 움직이도록 한 것은 설리번이 최초라고 설명했다. 유타 대학 생체공학 및 보철기술개발과 부교수인 그레고리 클락은 기존의 보철 팔은 움직임의 형태에 제한이 있다고 덧붙였다. 게다가 기존 보철팔은 특정한 순간에 여러가지 동작 중 한가지만 되는 단점이 있다고 지적했다. 클락 교수는 사람의 팔은 22개의 분리 동작을 할 수 있다고 말했다. 설리반의 인공 팔은 현재 4가지 동작만을 하지만 연구원들이 그 기능을 향상시키기위해 노력 중이다.

그러나 클락 교수는 "4가지 동작도 매우 훌륭하다"고 말했다. 설리반은 자신의 인공팔로 앞팔을회전 시키고 팔꿈치를 구부리고, 손목을 돌리고, 손을 폈다 접었다 할 수 있는데, 어떤 때는 동시에 이 동작을 할 수 있다.

• 설리반, 최초의 바이오닉 여성과 만나다

설리반과 퀴켄 박사가 지난 목요일 클라우디아 미셀 양과 함께 워싱턴 D.C. 기자회견장에 참석했다.미셀 양은 생체공학 인공팔을 이식받은 최초의 여성이다. 26세의 미셀은 2004년 해군에서 제대한 후 로 끔찍한 오토바이 사고를 당했다.

점차 도전적이 임무로 그의 인공 팔을 사용을 시험하고 있는 설리반은 좋은 때도 있었고 그렇지 않은 때도 있었다고 시인했다. 22년의 세월을 같이해 온 설리반의 아내 캐롤린은 "처음에 남편이 이 물건을 움직이려는 걸 볼수가 없었다"고 말한다. 그녀는 사고후 남편이 곧 죽는 줄만 알았다면서 당시의 끔찍함을 떠올렸다. 그녀는 하루종일 남편을 시중들기 위해 출장 요리 사업을 포기했다.

설리반이 새로 생체공학 인공팔을 이식받은 미셀 양과 인사하고 있다.

그러나 결국 설리반은 일부러 부인을 심부름 보냈고 혼자 남았다. 그녀는 남편이 거의 정신이 나간 듯 소리를 지르면서 가게에 갔다오라고 했다며 웃었다. 그녀는 부상과 재활 과정에서 어쩔 수없이 나타나는 엄청난 삶의 변화는 생각하는 것만큼 그렇게 어렵지만은 않았다고 말한다.

그녀는 "몇가지 이유에서 우리는 점점 그일에 빠져들었고, 남편이 결코 쉽게 꺾기지 않을 거라는 것을 알고 있었다"고 말했다. 캐롤린은 약물치료가 남편의 고통을 덜어주었고 때로는 스스로 자기 최면을 걸었다고 말했다. "그들이 이것을 남편에게 가르쳐 주었다"고 말하면서 캐롤린은 스스로를 간호 조무자라고 생각하지 않는다고 덧붙였다.

제시 설리반은 "마당에서 하늘 일은 자기가 다하고 쓰레기 처리도 한다"고 말했다. 그는 음식을 들 때 포크를 집을 수 있다. 이제 생체 공학 인공 팔을 가진 할아버지가 숙달해야 할 다음 번 임무는 '낚시줄 던지기'다

미셀 양이 이식 받은 인공 팔을 시험해 보고 있다

< 기사원문보기: http://edition.cnn.com/2006/TECH/09/14/bionic.arm.ap/index.html >

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