수부 재활로봇의 임상적용
수부 재활로봇의 임상적용
  • 메디컬라이터부
  • 승인 2017.10.13 10:26
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좌장 조강희
충남의대 교수
충남대병원 재활의학과

최근 서울에서 ‘수부 재활로봇의 임상적용’에 대한 연구회가 개최되었다. 
이날 좌장은 조강희 교수(충남의대)가 맡았고, Benjamin Spiegelberg (Tyromotion), 배하석(이화의대), 
이시욱 교수(서울의대), 전민호 교수(울산의대)의 강연이 차례로 진행되었다. 본지에서 이를 살펴보고자 한다. 




 

 

수부 재활로봇 Amadeo® 소개
 

Benjamin Spiegelberg
Tyromotion

Amadeo®의 가능성과 간단한 임상연구 결과를 소개하면 다음과 같다. 우선 Amadeo®의 제조사인 Tyromotion에 대해 간단히 소개하면, 오스트리아 그라츠에 본사가 위치해 있으며, 전 세계 45개국에 진출해있다. 독일과 미국 뉴욕에는 지사를 운영하고 있고 한국 등 다른 국가에서는 MVR과 같은 파트너사를 통해 로봇 제품을 유통하고 있다.

로봇공학 및 센서 기반의 의료기기를 제조 및 판매하고 있으며 연 매출의 30% 이상을 R&D에 투자하고 있다. 자사의 연구개발은 전세계 클리닉, reference center 등과의 협업을 통해서도 진행되고 있으며, 미국, 이태리 등 유럽, 아시아 지역에서 다양한 연구개발을 진행하고 있다. 자사의 모든 제품은 본사가 위치한 오스트리아에서 개발, 디자인되어 engineered & assembled, 제조되고 있다. FDA 승인과 CE마크와 받은 고품질 의료기기를 제공하고 있다.

 

Amadeo®의 기능
Amadeo®는 오스트리아에서 제조돼 CE마크와 FDA 승인을 획득한 재활로봇 장비로 지난 9년간 세계 여러 국가에서 사용해왔다. 설치 시간은 3분 미만이며, 성인에서는 모든 크기의 손과 오른손, 왼손 모두에 보편적으로 사용 가능하며 소아와 중증 근경직 환자에도 사용 가능하다. 1분당 최대 손 굽힘 횟수는 50회이며, 모든 관절 가동 범위에 적용된다. 관절 가동 범위(range of motion, ROM), 1개 손가락 힘, 강직 정도의 평가와 보고를 제공하며, 총 4개의 제어 전략을 통해 지속적 수동 운동(continuous passive motion, CPM), EMG 기반 운동, 굽힘 및 1개 손가락의 보조/상호작용 치료, 보조 ROM 치료, 상호작용 ROM 치료, 진동 치료 등 다양한 치료가 가능하다<그림 1>. 
 

 

Amadeo®의 평가(assessment) 기능은 근력, ROM, 근긴장도, 근강직도 평가를 제공하며, 근력 평가에서 초록색은 강, 노란색은 중, 빨간색은 약을 뜻한다. ROM은 능동관절범위평가(신전, 굴곡) 를 제공하며, 근긴장도는 5초간 측정해 초록색(좋음), 노란색 (OK), 빨간색(좋지 않음)으로 보여준다<그림 2>. 근강직도는 3가지 속도(V1~V3)에 따라 가능한 가장 느린 것부터 가장 빠른 것으로 나누어 평가한다. 
 

 

Amadeo®의 임상적 유용성
최근 편측 부전 마비 소아 환자를 대상으로 Amadeo®를 사용한 재활로봇 치료의 파일럿 연구에 따르면, 대상 환아들은 Amadeo®에 성공적으로 적응했으며 Fugl-Meyer scale의 상지 말단 요소 (UEFM) 기반의 장애가 감소했고 Assisting Hand Assessment (AHA)로 측정한 놀이 도중 두 손을 사용한 기술 수행에 있어 유의한 개선을 나타냈다(Bishop L et al. 2017). 미국 MossRehab의 Esquenazi 박사의 손가락에 대한 재활로봇 치료의 Ashworth 및 Tardeu 점수 평가에 따르면, Ashworth 점수로 평가 시 손가락 근 긴장도와 강직도가 개선되는 것으로 나타났다.  

한편, Rehab-Robotics사의 Hand of Hope 및 Idrogent사의 Gloreha가 임상적으로 사용된 지 3년 미만인 수부 재활로봇인데 비해 Amadeo®는 9년간 사용되어 임상적 근거가 더 탄탄하며, 3개 중 유일하게 FDA 승인을 받은 장비이다. 또한 다른 두 재활로봇의 Setup Time이 5분 이상 걸리는 반면, Amadeo®는 3분 미만으로 기동성을 자랑하며, 1분당 최대 굽힘 횟수가 50회로 다른 두 장비에 비해 효과적이라는 장점이 있다. 또한 소아용 기기가 없는 다른 두 장비와 달리 소아용 버전이 제공된다.



수부재활에서 재활로봇의 유용성
 

배하석
이화의대 교수
이대목동병원 재활의학과

개요
전통적인 재활치료에서 보행과 균형에 관련된 큰 근육을 훈련시키는 운동치료와 주로 상지와 수부를 이용하여 일상생활동작 수행능력을 향상시키기 위한 작업치료로 크게 분류된다. 


2012년 Cochrane review에 의하면 상지 재활로봇의 경우 end-effector type은 기존의 치료에 비해 아급성기 뇌졸중 환자에서 우월한 효과를 보이고 있으나, exoskeletal type의 경우 효과가 적은 것으로 되어 있고, 수부재활에 사용되는 로봇의 경우 기존의 치료에 비해 효과가 비슷하거나 도움이 된다고 보고하고 있다. 

수부재활의 경우 로봇을 적용할 수 있는 분야는 크게 뇌손상으로 인한 마비와 말초신경으로 인한 신경마비 증상으로 구분할 수 있다. 통상적으로 시행하는 운동의 종류가 PROM 수동적 관절운동, AROM 능동적 관절운동, AAROM 능동 -보조형 관절운동으로 구분할 수가 있으며, 환자의 근력의 상태, 경직의 정도에 따라 어떤 방식의 운동을 적용할지 결정하게 된다. 

수부에서 로봇재활을 적용할 때 주의할 점
수부에서 로봇재활을 적용할 때 주의할 점은 정확한 수부의 기능적 상태를 잘 파악해야 한다. 즉 관절운동의 제한이 있는지, 있다면 어느 정도, 어떤 범위에서 제한이 있는지, 경직이 있다면 그 정도가 어느 정도이며, 어떤 특성을 가지고 있는지가 수부재활에서 반드시 확인을 해야 할 부분이다. 현재까지 보행훈련을 위한 다양한 방식의 재활로봇이 개발되어 있으나 수부에서는 아직까지 매우 제한적인 상태이다. 보행에 사용되는 큰 근육을 조절하는 것이 수부의 작은 근육을 조절하는 것보다는 쉽기 때문이라 생각된다.

하지만 수부의 기능이 일상생활동작의 수행 정도에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 초기에 적극적인 재활치료를 시행하여 최대한의 기능적 회복을 이끌어 내는 것이 매우 중요하며, 이 시기에 가능한 정확한 동작을 최대한 반복하여 뇌의 가소성을 촉진하는 것이 매우 중요하다. 이러한 반복적인 동작에 대한 치료 효과는 치료사가 시행한 것과 비교하여 그 양과 질 면에서는 매우 차이가 나기 때문에 로봇의 의존도는 더 커질 것으로 사료된다. 


재활로봇의 임상적 활용과 효과
상지재활로봇의 경우, Halbok R 등의 보고에 의하면 4주간의 수부재활로봇을 활용한 치료후 아급성기와 만성기 뇌졸중 환자에서 유의하게 기능이 호전되었으며, 특히 치료의 양에 비례(dose-dependent)해서 호전됨을 보고하였다. 

Enziger C 등은 fMRI를 이용한 연구에서도 재활로봇을 이용하여 3주간의 치료 후 기능적 호전이 있음을 보고하고 있다. 

Lo 등의 연구에 의하면 만성뇌졸중 환자를 대상으로 한 수부재활훈련 후 12주에서는 기존의 치료와 큰 차이가 없었으나 36주 후에 로봇을 이용한 재활치료를 시행한 환자군에서 효과가 있는 것으로 보아 로봇재활치료의 경우 장기간의 치료 효과와 유지가 기존 치료에 비해 더 유용한 것으로 사료된다. 

현재까지의 연구보고를 종합해보면 상지와 수부에서 재활로봇의 활용은 기존의 치료에 비해 우월하거나 더 도움이 되는 것으로 사료되며, 환자의 기능적 회복을 촉진시키기 위한 재활치료에서 중요한 것은 치료의 강도와 치료의 양이며, 제한된 시간에 충분한 강도를 가지고 일정한 패턴의 치료세션을 가급적 많이 제공하는 데에는 치료사에 의존하는 것보다는 재활로봇을 활용하는 것이 도움이 될 것이라고 여겨진다. 

결론
수부 재활훈련로봇에서 필요한 기능은 최대한의 수부 관절운동범위를 유지할 수 있도록 자유도가 높은 장비가 도움이 될 것으로 생각된다. 그리고 위에서 언급한 3가지 모드의 운동을 필요에 따라 자유롭게 선택하여 훈련을 할 수 있도록 개발되어야 할 것이다. 



재활로봇의 효과, 경제성 및 장점
 

이시욱
서울의대 교수
보라매병원 재활의학과

재활로봇의 효과 
재활로봇의 기본 개념은 산업용 로봇에 보조기기를 부착해 치료용으로 사용하는 것으로, 만성 허혈성 뇌졸중 환자를 대상으로 전통적인 물리치료와 Amadeo® 재활로봇 치료를 비교한 파일럿 연구에서, 재활로봇 치료는 전통적인 물리치료보다 효과가 뛰어난 것으로 평가된 바 있다(Helbok R et al, 2010 poster presentation).

비록 직접 비교 연구는 아니지만, 한국인 아급성~만성 뇌졸중 환자에 대해 4주간 20회의 재활로봇 중재치료와 2주간 10회의 조기 수동 치료(passive therapy) 후 2주간 10회의 재활로봇 중재치료를 비교한 전향적 무작위배정 임상연구에서, 4주간 20회의 재활로봇 중재치료가 보다 효과적인 것으로 나타났다(Hwang CH et al., 2012). 

뇌졸중 환자 대상의 탐색적 연구에서도 재활로봇 치료가 손의 굽힘 기능을 개선하는데 효과적인 것으로 보고됐다(Pinter D et al., 2013). 2014년 발표된 무작위배정 임상연구에서도 비록 N수가 실험군 11명, 대조군 9명으로 작기는 하나, 재활로봇 치료는 급성 뇌졸중 환자의 손 기능 회복에 효과적인 것으로 나타났다(Sale P et al., 2014). 아급성 뇌졸중 환자를 대상으로 작업치료(occupational therapy, N=8)와 재활로봇치료(N=9)를 비교한 무작위배정 임상연구 역시 N수는 작지만 재활로봇 치료가 손의 운동 기능 회복에 보다 효과적인 것으로 보고됐다(Orihuela-Espina F et al., 2016).

반면 2010년 New England Journal of Medicine에 게재된 뇌졸중 후 재활로봇 치료의 상지 회복에 대한 장기 연구 결과에 따르면, 재활로봇 치료는 12주 시점에서 유의한 개선 효과가 없는 것으로 보고됐다.  그러나 36주 시점의 2차 분석 결과에서는 재활로봇 치료군이 비교군인 집중치료군과는 차이가 없는 것으로 나타났지만, 또 다른 비교군인 일반치료군보다는 효과적으로 나타났다(Lo AC et al., 2010).

재활로봇의 비용효과성 
앞서 소개한 New England Journal of Medicine의 논문에서 상지 재활로봇 치료와 일반적인 치료 및 집중치료와의 비용효과성도 비교하고 있는데, 상지 재활로봇 치료(USD 5,151/환자)는 집중치료(USD 7,382/환자) 대비 환자 1인당 비용이 69.8% 수준이며, 36주 이후 전체 의료비에 있어서도 재활로봇 치료가 일반적인 치료와 집중치료보다 더 비용효과적인 것으로 분석됐다(Lo AC et al., 2010)<그림 3>.

 

 

이 연구 내용은 추가 분석을 통해 Stroke에도 게재된 바 있다(Wagner TH et al., 2011). 이 외에도 아급성 뇌졸중 후 중등증~중증 영향을 받은 팔의 회복에 있어서도 재활로봇 치료가 비용효과적이라는 무작위배정 연구결과가 보고된 바 있다(Hesse S et al., 2014).

재활로봇의 장단점
상지 말단의 재활로봇 치료는 어깨와 팔꿈치의 운동 기능 및 근력 향상, 통증 감소에 유의한 근부(proximal) 개선 효과와 팔꿈치와 손목 훈련을 통해 운동 기능 및 근력에 대한 원부(distal) 개선 효과를 가져온다. 집중 훈련에 따른 상해 위험이 증가하지 않으며, 물리치료보다 짧은 시간에 운동기능을 개선시키고, 환자들이 일상생활로 복귀할 수 있도록 도움을 준다. 이는 반복, 연습 시간 증가, 개인별 난이도 최적화, 편측/부분/자유도 감소에 따른 세분화, 동기부여, 다양한 피드백 형태 등 신경과 학습의 원리에 관계되어 신경가소성을 향상시킨다. 

재활로봇 치료는 전통적 치료 대비, 연습시간이 증가하고 신뢰도와 반복성/강도가 높으며 개인별 맞춤 지원이 가능하다는 장점이 있다. 또한 정량적이고 객관적인 평가를 가능하게 하며 상세하고 시간에 맞는 감각 피드백을 줄 수 있다. 더욱이 어떤 환자들에게는 보다 효과적인 동기부여 수단이 되는 새로운 중재술이라고 할 수 있다. 

다만, 비용과 일정 정도의 공간을 필요로 한다는 점, 기기 노후화 위험, 상지 또는 하지에 특화된 기기만이 사용된다는 점, 피드백/유연성이 제한되고 기계와 소통의 어려움 등은 제한점이 될 수 있다. 


재활로봇의 보험 적용의 한계
 

전민호
울산의대 교수
서울아산병원 재활의학과

상지 재활로봇의 국내 도입 현황
현재 식약처 허가를 받고 국내에 도입된 상지 재활로봇은 2011년 허가된 InMotion™, 2014년 허가된 Armeo® power, 올해 2월에 도입된 Amadeo®가 있다. 장비 도입 가격은 Armeo® power의 3억5천 만원부터 Amadeo®의 1억 2천 만원까지 다양하며, 주당 세션수 및 세션 당 소요시간은 치료사가 어떻게 운영하느냐에 따라 달라진다. 


상지 재활로봇의 보험급여 수가 현황 
건강보험요양급여기준에서 상지 재활로봇치료에 적용될 수 있는 보험수가 코드에는 특수작업치료(사-123/MM113)가 있다.

2014년 국립재활원 상지 재활로봇 수가화 연구 용역과제와 자문회의를 토대로, 상지 재활로봇 치료와 특수재활치료를 비교 분석한 결과는 표와 같다. 

 

 

상지 재활로봇의 보험 수가 적용에 대한 논의사항 
상지 재활로봇에 대한 문헌의 수는 많으나 유효한 임상 대상자의 수가 작다는 제한점이 존재한다. 신의료기술평가 대상만 된다면 충분히 검토해 판정될 것으로 예상된다. 신의료기술 평가 외에 '제한적 의료기술'을 통해 수가를 받는 경우도 있으나, 고시 후 3년 동안만 가능하다는 점에서 장기적으로 긍정적이지 않으며 임상시험이 포함되어 병원의 부담이 커지는 우려가 있다. 

신의료기술평가 대상으로 인정받기 위해서는 기존기술과의 차이에 대해 기술되어야 하는데, 대상, 목적은 유사하나 방법이 다르다는 점을 부각시켜야 할 것으로 생각하며 기존 도구나 기계와 달리 로봇이 자율성을 가지고 있다는 점, 상지 재활로봇 치료는 기존치료 대비 통계적으로 유의한 효과를 보이는 치료임이 강조되어야 할 것으로 생각한다. 

2014년 상지 재활로봇 수가화 용역연구에서 약 11만원으로 책정되었고 시행 중인 해외 수가를 비교해 본다면 10만 원 정도의 수가가 적정하다고 판단되는데, 수가부분의 부담을 해소하기 위해서는 국가의 로봇 장비 구입 부분의 지원이 필요할 것으로 생각한다.


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