수술부위에 봉합 '센서' 개발···인대·아킬레스건 치료 효과적으로

by강민구 기자
2021.04.05 11:10:06

[이데일리 강민구 기자] 몸속에 삽입하는 전자소자가 직접 봉합할 수 있는 형태로 개발됐다. 인대나 아킬레스건 치료에서 센서를 고정적으로 부착해 사용하도록 임상 적용을 앞당길 전망이다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 이재홍 로봇공학전공 교수 연구팀이 몸속에 삽입하고, 수술 부위에 직접 봉합해 사용할 수 있는 봉합사형 유연 변형 센서를 개발했다고 5일 밝혔다.

봉합사형 체내삽입 무선 스트레인 센서와 동물실험을 통한 적용 사례.(자료=대구경북과학기술원)

인대, 힘줄 등 결합 조직 관련 질환이 급속하게 증가하면서 관련 치료와 재활 치료에 대한 중요성이 커지고 있다.

결합 조직은 개인에 따라 조직 특성이나 재생 능력이 달라 치료나 재활 시 환자 맞춤형 치료가 필요하다. 재활 과정 중 조직의 움직임을 실시간으로 감시하는 과정이 필요하지만, MRI, 초음파 등 임상 기술은 오랜 기간 조직을 실시간으로 측정하기 어려웠다.

최근 다양한 형태의 체내삽입형 유연전자소자가 개발됐지만 전자소자를 인체 내 목표 조직에 오랜 기간 고정하기 어려워 임상 적용에 한계가 있었다.

연구팀은 봉합사형 체내 삽입 무선 스트레인 센서를 개발했다. 센서는 소자 자체가 섬유형으로 구성돼 소자이면서도 동시에 봉합사로 활용해 수술 과정에서 조직에 효과적으로 고정할 수 있다.



또 직접 봉합하고, 배터리가 필요없는 수동형 무선 통신 시스템을 통해 무선으로 실시간 데이터를 전송할 수 있다. 센서 내부의 특수 구조를 기반으로 같은 방식의 기존 센서 기술과 비교했을 때 민감도도 높다.

연구팀은 기존 유연전자소자의 기술적 문제 중 하나인 ‘요소 간 전기적 연결 부위(납땜)’를 모두 제거하고, 전기적 연결이 추가로 필요 없는 무선 센서 시스템을 개발해 유연 전자 소자의 상용화에서 장점을 확보했다.

미니피그를 이용한 동물 실험 결과, 목표 조직인 아킬레스건에 봉합·고정됐고, 조직의 움직임을 실시간으로 측정할 수 있었다. 몸속에 삽입 후 3주가 지난 이후에도 삽입한 무선 센서는 잘 동작하고, 몸속에서 오랜 기간 동작하는데 안정성도 높게 나타났다.

이재홍 교수는 “기존 소자가 지닌 기술적 한계를 극복하고, 관련 기술을 실제 임상에 적용하는데 기여할 것”이라고 말했다.

연구 결과는 1일 전자 분야 국제 학술지인 ‘Nature Electronics’에 게재됐다.