사람 걸음걸이 컴퓨터로 재현 … 수술 후 사전예측 가능해 질 듯

국내 연구진이 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 사람이 보행하는 움직임을 가상으로 정밀하게 재현하는 기술을 개발했다.

서울대 컴퓨터공학부 이제희 교수와 한양대 컴퓨터공학부 권태수 교수 연구팀, 분당서울대병원 박문석 교수 등 공동 연구진은 사람의 보행에 중요하게 관여하는 근육 100여개가 포함된 모델을 사용, 동작 데이터를 온라인으로 재현하는 제어기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

이 기술을 적용하면 각 근육의 특성 값을 조절해 근육이 이탈된 경우나 통증으로 불편한 경우 등 보행에 불편을 겪는 다양한 상황을 컴퓨터 화면에 재현할 수 있다. 연구팀은 “궁극적으로 뇌성마비 환자를 위한 수술 후 보행 예측 시뮬레이션 시스템을 구축하는 것을 목표로 하고 있다”고 밝혔다.

지금까지는 10여개의 근육을 사용한 단순 모델의 보행에 대해서만 시뮬레이션이 가능했지만, 이번 연구를 통해 수술결과 예측 및 가상수술 시스템 등 인체 근육의 움직임에 대한 재현이 필요한 분야에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

이 교수는 “이번에 개발된 제어 알고리즘은 보행에 어려움을 겪는 환자의 수술 후 보행 예측에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 새로운 수술법 발굴을 위한 가상수술 시스템을 구축하는 기반이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

▲ 연구에 사용된 세 개의 근골격 모델. 왼쪽부터 62개의 하체 근육을 사용한 모델, 92개의 하체 근육을 사용한 모델, 그리고 120개의 몸 전체 근육을 사용한 모델을 나타낸다.

▲ 하체 근육을 가지는 근골격 모델을 사용하여 걷는 동작을 컴퓨터 시뮬레이션 하는 모습.


▲ 상체와 하체 근육을 가지는 모델을 사용하여 뛰는 동작을 컴퓨터 시뮬레이션 하는 모습. 빨간색으로 나타나는 근육은 해당 근육을 많이 사용하고 있다는 것을 뜻한다.

용어설명

1. ACM Transactions on Graphics
○ ACM이 발행하는 컴퓨터 그래픽스 분야 국제학술지

2. 모션 캡처(motion capture)
○ 사람 혹은 다른 움직이는 물체의 시간에 따른 움직임을 저장하는 행위. 본 연구에서는 적외선에 반사가 되는 마커를 사람에 부착하여 사람의 움직임을 촬영하고(Marker-based) 이를 기반으로 사람의 뼈 움직임을 계산하여 사람의 움직임을 저장하였다.

3. 동작 데이터(motion data)
○ 실제로 촬영한 사람의 동작을 컴퓨터에서 읽을 수 있도록 정해진 규격에 맞게 저장된 데이터.

4. 시뮬레이션(Simulation)
○ 실제로 행하기 어려운 실험을 간단히 행하는 모의실험. 여기에서는 컴퓨터 안에서 행해지는 (특히 물리 현상에 관한) 모의실험을 뜻한다. 실제 세상에서 적용되는 물리 법칙을 컴퓨터에 입력해놓고 실험을 컴퓨터상에서 그대로 재현하는 과정을 여러 번 반복함으로써 실험이 진행된다.

5. SIGGRAPH : Special interest Group on Graphic and interactive technique(미국 계산기 학회(ACM, Association for Computing Machinery) 컴퓨터 그래픽 분과회의.
○ SIGGRAPH Asia는 ACM의 컴퓨터 그래픽 분과의 약칭이자, 해마다 열리는 학술회의 이름이기도 함. 이는 한 해에 가장 중요한 연구성과가 발표되는 자리이고, SIGGRAPH에서 발표되는 논문은 컴퓨터 그래픽 분야의 최고 학술지인 ACM Transactions on Graphics에 게재됨

-대한민국 의학전문지 헬스코리아뉴스-

임유진 기자 다른기사 보기