뇌졸중 후유증 AI 기반 웨어러블 센서 개발
뇌졸중 후유증 AI 기반 웨어러블 센서 개발
전 세계 사망원인 2위에 해당하는 뇌졸중은 치료 후에도 후유증이 심각하고 재발률이 높다.
한국을 포함한 국제 연구진이 뇌졸중 후유증을 관리하기 위한 새로운 방법을 찾았다.
정윤영 포스텍 전자전기공학과 교수 연구진은 스위스 루체른 연구소(LLUI) 세레네오 연구센터와의 공동 연구를 통해 뇌졸중 후유증을 실시간 모니터링하고 평가할 수 있는 피부 부착형 센서 시스템을 개발했다고 27일 밝혔다.
연구 결과는 디지털 헬스케어 분야의 국제 학술지인 ‘npj 디지털 메디신(npj Digital Medicine)’에 지난 1월 7일 게재됐다.
뇌졸중은 뇌혈관이 막히거나 터지면서 발생하는 심각한 질환으로, 생명을 위협할 뿐 아니라 음식물을 제대로 삼키지 못하는 ‘연하곤란’이나 발음이 불분명해지는 ‘구음장애’와 같은 후유증을 남긴다.
기존의 뇌졸중 후유증 평가는 병원에서 의료진이 직접 검사하는 방식으로 진행돼 환자의 일상 속 변화를 지속적으로 추적하기 어려웠다.
연구진은 뇌졸중 후유증을 추적하기 위해 ‘유연 피부 부착형 목 진동 센서(STVS)’를 개발했다.
목 피부에 밀착돼 주변 소음의 영향을 전혀 받지 않고, 말하기, 삼키기, 기침 등의 뇌졸중 후유증과 관련된 신호를 일상생활에서 정밀하게 감지하는 기술이다.
특히 연구진은 센서에 구불구불한 구조를 적용해 피부에 자연스럽게 밀착하면서 움직임에 대응할 수 있도록 했다.
걷거나 뛰는 등의 활동 중에서도 센서가 안정적으로 부착돼 지속적으로 데이터를 측정할 수 있다.
실험 결과, 이 센서는 기존 웨어러블 센서에 비해 ‘신호 대 잡음 비(SNR)’가 3배 이상 향상됐다.
연구진은 인공지능(AI) 기반의 ‘앙상블(ensemble) 분류 모델’을 개발해 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.
스위스 뇌졸중 재활센터에서 한국어, 영어, 프랑스어, 독일어, 스페인어의 다섯 가지 언어를 사용하는 참가자들을 대상으로 한 임상 실험에서 연구진이 개발한 센서는 96% 이상의 높은 활동 분류 정확도를 보였다.
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.
연구 결과는 디지털 헬스케어 분야의 국제 학술지인 ‘npj 디지털 메디신(npj Digital Medicine)’에 지난 1월 7일 게재됐다.
뇌졸중은 뇌혈관이 막히거나 터지면서 발생하는 심각한 질환으로, 생명을 위협할 뿐 아니라 음식물을 제대로 삼키지 못하는 ‘연하곤란’이나 발음이 불분명해지는 ‘구음장애’와 같은 후유증을 남긴다.
기존의 뇌졸중 후유증 평가는 병원에서 의료진이 직접 검사하는 방식으로 진행돼 환자의 일상 속 변화를 지속적으로 추적하기 어려웠다.
연구진은 뇌졸중 후유증을 추적하기 위해 ‘유연 피부 부착형 목 진동 센서(STVS)’를 개발했다.
목 피부에 밀착돼 주변 소음의 영향을 전혀 받지 않고, 말하기, 삼키기, 기침 등의 뇌졸중
후유증과 관련된 신호를 일상생활에서 정밀하게 감지하는 기술이다.
특히 연구진은 센서에 구불구불한 구조를 적용해 피부에 자연스럽게 밀착하면서 움직임에 대응할 수 있도록 했다.
걷거나 뛰는 등의 활동 중에서도 센서가 안정적으로 부착돼 지속적으로 데이터를 측정할 수 있다.
