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CT·MRI 결합땐 뇌질환 치료 `새 장`

뇌에 10um 정확도로 전극 삽입 수술 시간·정확도 획기적 향상 BMI 기술 등 다양한 활용 기대 

남도영 기자 namdo0@dt.co.kr | 입력: 2014-08-12 19:08
[2014년 08월 13일자 15면 기사]

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CT·MRI 결합땐 뇌질환 치료 `새 장`
현재 개발 중인 소형 동물의 뇌정위 수술(전극 삽입술)장치 모습. 기존 장치보다 수술 시간은 크게 단축하면서 정확도는 높였다. KIST 김기훈 박사팀 제공

■사업화 유망 히든 테크
(3) 뇌정위 수술위한 전극 삽입장치
KIST 김기훈 박사팀


뇌에 사람 머리카락 굵기의 10분의 1 정도로 가는 10마이크로미터(um)의 정확도로 전극을 심는 장치가 개발돼 뇌질환 치료의 새 장을 열 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST) 실감교류로보틱스연구센터 김기훈 박사팀은 실험용 쥐에 뇌 손상을 최소화하며 전극을 삽입할 수 있는 '뇌정위 수술을 위한 전극 삽입장치' 기술을 개발했다.

이 장치는 전기적 자극을 주는 방법으로 뇌 기능을 조사하는 동물실험을 할 때, 실험용 쥐 등의 뇌 안에 전극을 정밀하게 삽입할 수 있게 해준다. 현재 소형 동물용 전극 삽입장치는 미국산 제품이 독점하고 있다. 하지만 기존 제품은 뇌 속 위험 구역을 피하거나 여러 개 전극을 한 번에 삽입하기 어렵고, 수술 결과가 경험에 의존한다는 한계가 있었다.

김 박사팀이 개발 중인 전극 삽입장치는 3차원 계측이 가능한 스테레오 비전과 터치 센서를 이용한 '3차원 기하 표면 복원 기술'을 적용, 정밀한 수술 계획이 가능해 수술 시간이 30분에서 5분으로 단축될 뿐만 아니라 수술 성공률을 기존 30%에서 80%까지 끌어올려 준다. 또 5축 선형이동과 3축 회전, 드릴링이 가능한 머니퓰레이터(로봇팔)를 갖춰 하나의 신경핵에 여러 개 전극을 삽입할 수 있고, 햅틱(촉감) 장치와 GUI(그래픽사용자인터페이스)를 이용해 사용 편의성도 갖췄다.

연구팀은 앞으로 이 장치를 컴퓨터단층촬영(CT)이나 자기공명영상(MRI) 장치와 결합하면 인체를 대상으로 한 뇌 수술에도 활용할 수 있을 것으로 전망하고 있다. 현재 파킨슨병, 간질, 우울증, 난치성두통 등 뇌 신경질환 치료를 위해 전기자극 장치를 뇌에 삽입하는 치료법이 쓰이는데, 이 같은 장치 발달로 정확도를 높이고 부작용을 최소화할 수 있을 것으로 기대된다. 또 생각만으로 컴퓨터나 전자기기를 움직이는 BMI(뇌-기계 인터페이스) 기술 등 여러 연구 분야에서 널리 활용할 수 있을 전망이다.

김 박사는 "사회적 문제로 부각되고 있는 알츠하이머, 파킨슨병 같은 신경계통 질환을 위한 뇌정위 수술과 뇌부심 자극 등 뇌-기계 접속 기술과 관련해 다양한 연구가 이뤄지고 있지만 아직 초기 시장을 형성하고 있는 수준"이라며 "이 기술은 CT 및 MRI와 결합했을 때 인체 뇌수술에 적용할 수 있어 관련 의료기기 시장을 선점할 수 있는 잠재성을 갖고 있다"고 설명했다.

남도영기자 namdo0@dt.co.kr

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