▲ [사진 = 지오에스]

뇌졸중은 전 세계적으로 2초에 한 명씩 발생하며 6초에 한 명씩 사망에 이르게 되는 질병이다. 매년 1,500만 명의 환자가 새롭게 발생하고 있으며 뇌졸중을 포함한 뇌혈관 질환의 경우 2020년 기준 국내 사망요인 중 4위를 차지하고 있다. 특히 고령화 사회가 되어 뇌졸중 위험군인 연령층도 함께 증가하고 있어 그 위험성은 점차 높아져 가고 있다. 또한 최근에는 2,30대 환자들도 늘어나고 있어 국내뿐만 아니라 해외에서도 뇌졸중에 대해 경계하고 있으며, 특히 환절기에 뇌졸중 환자가 많아 10월 29일을 세계 뇌졸중의 날로 선정해 사람들에게 경각심을 갖게 하고 있다.

뇌졸중은 그 치명성도 문제지만 더 큰 문제는 후유증이다. 뇌혈관질환은 대부분 뇌기능 손상을 동반하기 때문에 뇌졸중에서 목숨을 구하더라도 운동기능 장애, 언어장애 등 여러 장애가 따라온다. 이 장애는 쉽게 낫지 않아 한국뇌졸중재활코호트연구단의 연구에 따르면 국내 초발 뇌졸중 환자의 35.6%가 발병 후 5년 후에도 운동기능 장애를 갖고 있었다. 이러한 탓에 장애를 완화시키는 재활운동 및 재활치료 시장이 성장하고 있다. 그렇게 생겨난 각종 업체 중에서도 재활 의료기기를 전문으로 취급하고 있는 지오에스가 주목을 받고 있다. 중추신경계 손상 환자의 관절가동범위 유지 및 증대에 도움을 주고 보행 기능 훈련을 돕는 ‘세라’를 개발한 지오에스를 취재했다.

▲ [사진 = 지오에스]

FES를 제대로 활용하기 위해 개발해

보행 재활 보조기기, SERA

재활운동 및 재활치료에서 가장 중점적으로 진행하는 것이 보행 재활이다. 보통 사람이 느끼기에 보행이 어떻게 재활이 될 수 있느냐고 말할 수도 있겠지만 사람은 보행하기 위해서 중추신경계, 말초신경계, 근골격계의 조절, 조화, 반사, 학습을 총동원하고 있다. 이 때문에 이 중 하나라도 문제가 생기면 걷기 힘들게 된다. 동시에 보행을 통해 문제가 생긴 부분을 고루 자극할 수 있기 때문에 보행 재활은 운동 기능 장애 재활 치료의 핵심이라고 할 수 있다. 특히 뇌졸중 환자 등 병상생활을 오래 한 환자에게는 운동 부족으로 인한 근육량 감소가 생기기 쉬운데 보행은 그렇게 근육량이 감소된 환자가 하기에도 적합한 운동이다.

지오에스(대표 김창걸)는 이러한 보행 재활의 장점에 착안해 보행 재활을 보조 및 제어하는 기기인 GOSCARE SERA(이하 세라)를 개발했다. 세라(SERA)는 Smart Electric Rehabilitation Aid의 약자로 뇌졸중, 불완전 척수손상, 외상성 뇌 손상, 뇌성마비, 다발성 경화증으로 인해 중추신경계 손상을 입은 환자들을 보조해 주는 기능성 전기 자극기다. 중추신경계에 손상이 발생하면 발처짐 걸음이라고 하는 족하수보행이라는 증상이 나타나게 된다. 족하수보행이란 다리의 말초 신경손상 등으로 발목을 위로 들어 올리는 앞 정강근, 종아리근 등의 근육이 약화되어 발목이 아래 방향으로 힘없이 쳐지는 증상을 말한다. 족하수보행은 보행주기 중 유각기 동안 발을 끌게 만들기 때문에 에너지 소모가 많이 발생하고 재활운동을 어렵게 만든다. 특히 재활운동이 필요한 사람은 몸을 움직이기 불편해 낙상사고가 빈번한데 족하수보행은 낙상사고 위험도를 증가시킨다.

세라는 이러한 족하수보행 문제를 해결하기 위해 FES(Funtional Electronic Stimulation, 기능성 전기 자극치료)을 활용한 기기다. FES는 전기력 자극을 마비된 근육 또는 신경에 가해 근육의 기능적인 움직임을 얻는 것을 의미한다. 하지 마비 환자의 기립과 보행 및 사지 마비 환자의 수지 관절 및 완관절 운동의 개선에 흔히 쓰이고 있으며 최근에는 보행 운동 등에도 시행되고 있다. 김 대표는 “FES는 우리가 개발한 치료방법이 아니고 재활 환자들이라면 누구나 특히 뇌졸중 환자들이라면 대부분 받는 치료다. 흔히 걷지 못하는 분들이 빠른 재활치료를 위해 근력이 감소되는 것을 방지하기 위해 FES를 하는데 대개 앉아서 하게 된다. 그렇게 종아리, 견갑골 등에 사용하여 탈구가 생기지 않고 근력 강화를 유지한다. 하지만 대부분 FES가 이렇게 근력을 강화하는 목적으로만 쓰이고 있는 점이 아쉬웠다”고 말했다. 본래 병원에 있는 FES 제품들은 압력 센서를 통해 발목이 들리는 타이밍에 전기 자극을 주어 그 기능을 다시 되살리거나 유지하는 것이 핵심 기능이다. 이러한 반복을 통해 근력이 보강되고 보행 기능이 다시 살아나게 된다. 하지만 이것을 대부분 앉아서 근육을 강화하는데 쓰고 있고 보행 재활에 사용하더라도 사람이 옆에서 붙어서 일일이 자극을 주어야 하기 때문에 불편한 점이 많다. 이러한 이유로 지오에스에서는 “걷는 순간에 그 근육이 작용하는 순간을 센서가 알아서 인식해서 전기 자극을 주고 환자가 직접 사용할 수 있게 웨어 타입으로 개발하자”는 동기로 세라를 개발하게 되었다.

▲ [사진 = 지오에스]

힘들고 지친 환자를 돕기 위해 기능적이고, 편하고, 보기 좋은 의료기기, 세라

김 대표는 사명인 지오에스에 대해 설명하며 “힘들고 지친 자들이 하나님의 사람으로 고통에서 벗어나게 하고자 한다, 하나님 안에서 통증이 사라진다,를 줄여서 지은 말.”이라고 설명했다. 이처럼 김 대표는 후유증과 장애로 인해 힘들고 지친 자들이 고통에서 벗어나기 위해 다양한 기기를 개발하고 제품화했으며 한국건설생활환경시험연구원(KCL)로부터 의료기기 제조 및 품질관리기준인 GMP 인증을 받기도 했다. 이러한 김 대표의 마음가짐은 세라에도 녹아들어 독보적인 기능성을 지닌 제품이 탄생하였다.

세라는 보행 재활을 하고자 하는 사람들을 돕기 위해 다양한 기능을 내포하고 있다. 세라의 족압 분포 센서는 총 세 군데로 보통 FES용 제품에서 센서가 장착되는 발뒤축 뿐 아니라 알 앞쪽에도 2 포인트를 더했다. 이 덕에 걸음의 속도와 계단 및 결사로 이동시 더 디테일하게 환자의 보행분석이 가능하다. 또 FES는 전기로 자극을 주기 때문에 저주파 치료기처럼 치료를 받을 때 이에 대해 불쾌감을 호소하는 환자들이 꽤 있다. 세라는 이를 방지하고자 순간적으로 전기 자극을 부드럽게 주어 그 불쾌감을 해소했다. 특히 자극의 주파수, 펄스 폭, 강도 등을 다양하게 세부 설정이 가능해 환자에 따라 알맞은 전기 자극이 제공된다.

여기에 더해 세라는 처음부터 웨어러블 타입을 상정하고 만든 만큼 편마비 환자들도 착용하기 쉬운 디자인으로 만들었다. 착용 시 이질감이 적은 부드러운 천을 사용했으며 벨크로 착용부를 사용했기 때문에 편마비가 있어도 착용하기 쉽다. 또한 최대한 심플하게 만들어 일상생활에 착용하더라도 표가 크게 나지 않게 디자인했다.

이러한 기술력과 환자에 대한 배려를 통해 세라는 국내에서도 그 기능성과 편의성을 찾아보기 어려운 제품으로 만들어져 식약처 제조 인증 및 ‘의료기기’ 2등급 인증을 받은 제품이다.

▲ [사진 = 지오에스]

종아리 마사지와 보행 재활을 동시에 일상의 걸음을 운동으로

EMS 보행 운동 기기, GOSCARE Healthwalking

지오에스는 최근 세라에 이어서 EMS재활운동 보조기기인 GOSCARE Healthwalking(이하 헬스워킹)을 개발했다. EMS(Electrical Muscle Stimulus)는 FES처럼 근육에 전기 자극을 주는 운동이다. NASA에서 우주 공간에 머무르는 우주인들의 근육 손실을 막기 위해 인위적인 미세전류로 자극을 준 것이 시초로 저주파를 통한 근육의 수축과 이완으로 운동효과를 높인다. 지오에스가 이점에 착안해 일반인들도 사용할 수 있도록 개발한 것이 헬스워킹이다.

김 대표는 “외국 논문들을 보니 일반인 종아리의 근감소증에 대한 이야기가 많았다. 종아리 쪽에 판막이 있는데 그 피를 돌게 하는 것은 종아리 근육이라 종아리 근력이 약해지면 혈액 순환에 대한 부분에 문제가 생긴다. 특히 보행 속도가 느려지는 것도 종아리 근력의 문제로 보는 견해가 있었다”고 말하며 개발 동기에 대해 말했다. 그런 만큼 헬스워킹은 세라처럼 보행모드로 사용해 능동적 운동에 의한 전기 자극을 주어 종아리 건강에 도움을 줄 수 있으며 또 직접 움직이지 않을 때에는 각 설정된 자극을 출력시켜 종아리 근육을 자극시키는 운동모드를 사용할 수도 있다. 이 헬스워킹은 내년 초에 정식 발매될 예정이다.

지오에스는 이러한 기술 개발을 통해 경북도지사 표창, 2020 메디컬해커튼 울산광역시장 최우수상, 대구경북지방 중소벤처기업청장 표창장, 2019 대한민국 기업대상, 제 13회 디지털 이노베이션 대상, 한국산업정보학회장 기술혁신상 등을 수상했다. 김 대표는 “재활 대상자들의 고통 경감에 조금이나마 보탬이 되도록 우리에게 맡겨진 달란트를 가지고 열심을 다할 것이며 하나님의 인도하심을 믿으며 하나님의 사랑으로 힘들고 지친 자들을 고통에서 벗어나게 해주도록 노력하겠다”고 포부를 전했다.