뇌졸중 환자의 후유증 모니터링을 위한 웨어러블 센서 시스템.[POSTECH 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 세계보건기구(WHO)에 따르면 중풍‘으로도 불리는 뇌졸중은 전 세계 사망원인 2위에 해당하는 치명적인 질환이다. 치료 후에도 심각한 후유증과 높은 재발률로 환자들은 일상생활에 큰 어려움을 겪는다.

한국과 스위스 국제 공동 연구팀이 뇌졸중 후유증 관리의 새로운 해결책을 찾았다.

POSTECH 전자전기공학과 정윤영 교수 연구팀은 스위스 루체른 연구소와 공동 연구를 통해 뇌졸중 후유증을 실시간 모니터링하고 정량적으로 평가할 수 있는 피부 부착형 센서 시스템을 개발했다.

뇌졸중은 뇌혈관이 막히거나 터지면서 발생하는 심각한 질환으로, 생명을 위협할 뿐 아니라 음식물을 제대로 삼키지 못하는 ‘연하곤란’이나 발음이 불분명해지는 ‘구음장애’ 등의 후유증을 남긴다. 기존 뇌졸중 후유증 평가는 병원에서 의료진이 직접 검사하는 방식으로 이는 환자의 일상 속 변화를 지속적으로 추적하기 어려운 한계가 있다.

연구팀이 개발한 ‘유연 피부 부착형 목 진동 센서(Soft Skin-Attachable Throat Vibration Sensor, STVS)’는 목 피부에 밀착되어 주변 소음의 영향을 전혀 받지 않고, 말하기, 삼키기, 기침 등의 뇌졸중 후유증과 관련된 신호를 일상 생활에서 정밀하게 감지한다.

특히 ‘구불구불한 구조’를 적용해 센서가 피부에 자연스럽게 밀착되어 움직임에 대응할 수 있는 유연성과 내구성, 부착성을 극대화했다. 그 덕분에 걷거나 뛰는 등의 활동 중에서도 센서가 안정적으로 부착되어 지속적인 데이터 측정이 가능하다. 실험 결과, 이 센서는 기존 웨어러블 센서에 비해 ‘신호 대 잡음 비’가 3배 이상 향상되는 등 수집하는 데이터의 감도를 크게 높일 수 있었다.

또한 연구팀은 인공지능(AI) 기반 ‘앙상블 분류 모델’을 개발하여 센서에서 수집된 데이터가 자동으로 분석되도록 했다. 삼키기, 기침, 말하기, 헛기침 등의 뇌졸중과 관련된 여러 동작들이 전문 의료진의 도움 없이 정확하게 측정, 구별되고 이를 바탕으로 수준 높은 의료 평가를 진행할 수 있게 된 것이다.

실제 임상 환경에서의 효과도 검증됐다. 스위스 뇌졸중 재활센터에서 한국어, 영어, 프랑스어, 독일어, 스페인어의 다섯 가지 언어를 사용하는 여러 참가자들을 대상으로 한 실험에서 96% 이상의 높은 활동 분류 정확도를 보였으며, 일상적인 움직임 속에서도 안정적인 성능을 유지해 실생활 적용 가능성을 입증했다.

정윤영 교수는 “웨어러블 센서와 AI 기술의 융합으로 뇌졸중 후유증을 일상에서 모니터링할 수 있는 새로운 패러다임을 제시했다”며 “다양한 언어와 환경에서도 높은 정확도와 안정성을 입증한 이 기술은 향후 여러 신경계 질환의 진단과 맞춤형 치료에도 크게 기여할 것”이라고 전했다.

이번 연구결과는 디지털 헬스케어 분야 국제학술지 ‘npj 디지털 메디슨(npj Digital Medicine)’에 최근 게재됐다.