“다시 걷는다”…中 하반신 마비 환자, BCI 이식 1년 만에 기적

[인민망 한국어판 6월 5일] 수직 외골격 로봇을 착용한 즈밍(志明, 가명∙30)이 5월 19일 서우두(首都) 의과대학 쉬안우(宣武)병원의 ‘WAP’(Walk again project) 실험실에서 시스템의 지시에 따라 한 걸음, 또 한 걸음 내디뎠다. 그는 이날 다시 내원해 추적 검사와 임상 평가를 받았다.

지난해 5월 세계 최초로 침습형 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) ‘베이나오(北腦) 1호’와 척수 전기자극 시스템을 동시에 이식한 하반신 마비환자 즈밍이 다시 일어설 수 있게 됐다. 1년간의 재활 훈련 끝에 이제는 기본적인 일상생활이 가능해졌고, 그의 아내도 직장에 복귀할 수 있게 됐다.

“척추라는 간선도로가 끊기면 다리를 놓는다”

척추는 대뇌의 신호가 온몸으로 전달되는 ‘간선도로’다. 경추 상부에서 완전히 끊어지면 신경 경로가 물리적으로 절단되는 것과 같아서 대뇌가 보내는 운동 명령이 근육에 도달하지 못하고, 손끝에 전해지는 온도와 통각도 중추로 전달되지 못한다.

즈밍은 5년 전 외상으로 인해 T12-L1 척수에 심각한 손상을 입으면서 양쪽 하지의 감각 기능을 상실했다. 2년 반에 걸친 기존 재활 치료에도 병세는 뚜렷하게 호전되지 않았다.

“지휘부도 있고 부대도 있는데 통신선이 모두 끊어진 것과 같다.” 신경외과 전문의인 자오궈광(趙國光) 서우두의과대학 쉬안우병원 원장은 환자의 가족에게 당시 상태를 이렇게 설명했다.

자오 원장과 단완루(段婉茹) 주임의사가 이끄는 신경외과 전문가팀이 2025년 5월 16일 환자를 위해 고난도 다중 표적 협진 수술을 시행했다. 의료팀은 병변의 양쪽 끝에 손상된 기질을 가로지르는 전자 ‘생명의 다리’를 놓아 침습형 BCI ‘베이나오 1호’와 척수 전기자극 시스템을 동시에 이식해 대뇌의 운동 의도를 정확하게 디코딩(해독)하고, 손상된 척수를 활성화함으로써 끊어진 신경 전달 경로를 재구성하는 한편, 외골격 시스템과 연동해 보행 기능을 재건했다.

“BCI는 대뇌의 운동 의도를 이해하고, 척수 전기자극은 아래쪽에서 깊이 잠들어 있는 운동 신경회로를 재활성화하는 역할을 한다. 외골격은 체중을 지탱하고 보행을 보조한다. 이 세 가지가 협동해 폐쇄루프 인공 신경 우회로를 형성한다.” 자오 원장은 “척추라는 간선도로가 끊기면 우리가 다리를 놓아준다”며 이같이 설명했다.

즈밍은 “다시 일어설 수 있게 돼 정말 좋다”고 말했다.

1년에 걸친 재활 과정에서 의료팀은 혁신적인 2단계 모델을 채택해 전반기에는 병원 실험실에서 심화 조정을 진행하고, 후반기에는 가정에서 이를 공고화했다. 수술 후 첫 6개월 동안 환자는 쉬안우 병원의 WAP 실험실에서 엄밀하고 체계적인 BCI와 전기자극의 공동 성능 시험을 받았으며 멀티모달, 고강도의 공식 통합 훈련을 마쳤다. 전문 장비의 도움으로 신경 리모델링에 대한 여러 건의 핵심 기술 난관을 안정적으로 극복했다. 이에 하반기에는 순조롭게 가정 재활 단계로 넘어갔다.

동전 2개 크기의 장치가 바꾼 건 무엇?

많은 사람들이 BCI가 어떻게 작동하는지 궁금해한다.

뤄민민(羅敏敏) 베이징 뇌과학∙유사뇌연구소(CIBR) 소장은 “BCI는 대뇌와 외부 장치가 소통하고 교류하는 ‘정보 고속도로’”라면서 “간단히 말하면 대뇌의 전기 신호에서 발생하는 미묘한 변화를 포착하고 대뇌의 의도를 해독하여 ‘의식’으로 동작을 제어하므로 손을 쓰지 않고 생각만으로도 기계를 조작할 수 있게 해준다”고 설명했다. 그러면서 대뇌에 삽입된 전극은 마치 BCI의 ‘귀’와 같고, 그 성능이 ‘듣는’ 양과 질을 결정한다고 말했다. ‘베이나오 1호’의 신호 수집 통로는 128개에 이른다. 신호 채널 수가 많을수록 단위 시간당 전송되는 신호의 양이 많아진다. 동시에 지연 시간이 짧을수록 뇌∙컴퓨터 해독과 제어 반응이 더 민감해진다.

‘베이나오 1호’의 전극은 대뇌의 운동 피질 표면에 부착되어 있어 뉴런에 전류가 흐르면서 형성된 전기 신호, 즉 ‘움직이고 싶다’는 생각을 포착할 수 있다. 칩 안의 알고리즘을 통해 이러한 복잡한 전기 신호를 명확한 운동 명령으로 번역한 후 공압 장갑, 로봇팔과 같은 외부 장치를 작동시키거나 척수 전기자극을 통해 잔존하는 하행 통로를 활성화하여 근육을 움직이게 한다.

BCI는 기술을 과시하기 위한 것이 아니라 환자가 일상 생활로 돌아가 스스로 밥을 먹고 물을 마시며 다른 사람과 악수할 수 있도록 함으로써 충족되지 않았던 임상 니즈를 진정으로 충족시키는 것이 목표라고 자오 원장은 설명했다.

1년에 걸친 과학적이고 엄밀한 BCI, 척수 전기자극, 수직 외골격 결합 재활 훈련을 통해 즈밍의 임상 추적 지표는 현저한 신경 재건과 기능 회복을 보여주었다. 특히 국제 의학계의 주목을 받는 자율신경 배변 조절 기능 재건 방면이 뚜렷이 개선되면서 관련 지표들이 현저히 향상됐다.

아울러 두 다리의 자율 운동 능력도 회복됐다. 이제 그는 침대에서 혼자 이동할 수 있을 뿐만 아니라 보조기와 외골격 시스템의 도움으로 발차기, 공 던지기와 받기 등 다양한 재활 훈련도 하고 보행 역시 가능해졌다. 즈밍의 아내는 “기구의 도움으로 이제는 남편이 간단한 집안일도 스스로 할 수 있게 됐다”고 말했다. (번역: 이인숙)

원문 출처: 인민망/자료 출처: 인민일보 위챗 공식계정

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