[논문]편마비 환자를 위한 보행 재활기구 개발

남태우; 조종만; 김수홍; 임재홍

doi:10.9718/jber.2006.27.5.245

[국내논문] 편마비 환자를 위한 보행 재활기구 개발
Development of the Gait Rehabilitation Equipment for Hemiplegic Patients after Stroke 원문보기

Journal of biomedical engineering research : the official journal of the Korean Society of Medical & Biological Engineering, v.27 no.5, 2006년, pp.245 - 249

남태우 (인제대학교 의생명공학대학 의용공학과) , 조종만 (인제대학교 의생명공학대학 의용공학과) , 김수홍 (인제대학교 의생명공학대학 의용공학과) , 임재홍 (인제대학교 의생명공학대학 의용공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study is to design and develop the gait rehabilitation equipment that judge patient's movement of his/her center of gravity using pressure sensors, and to aid hemiplegic patients to balance themselves using an automatic stepper that changes the patient's center of gravity. It is hard to bear the weight on the affected side for hemiplegic patients. The gait rehabilitation equipment detects the footing phase of hemiplegic patient during training and moves the unaffected footing side of the stepper up and moves the affected footing side down simultaneously so that the patient's center of gravity can shift from unaffected side to affected side. The gait rehabilitation system was developed and applied for hemiplegic patients during exercise. Eight hemiplegic patients and one normal adult were studied. The developed gait rehabilitation system could judge not only the normal adult's intention but also the patient's intention to move his/her center of gravity. Even though the most of hemiplegic patients exercised in automatic mode and a few hemiplegic patients exercised in manual mode, the developed gait rehabilitation system can aid the hemiplegic patients to train more easily.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

이에 본 연구는 압력센서를 이용하여 환자의 무게중심 이동의 의지를 판단하고, 자동 스텝퍼를 동작하여 환자의 무게중심 이동 에 도움을 주었다. 이로 인해 환자의 환측 무릎을 굽혔다 폈다하는 반복 운동을 돕고, 환자의 균형 조절 능력 을 기 르며, 나아가 환자의 근력과 지구력 향상 및 보행의 질 향상을 목적으로 한다.

제안 방법

이에 본 연구는 압력센서를 이용하여 환자의 무게중심 이동의 의지를 판단하고, 자동 스텝퍼를 동작하여 환자의 무게중심 이동 에 도움을 주었다. 이로 인해 환자의 환측 무릎을 굽혔다 폈다하는 반복 운동을 돕고, 환자의 균형 조절 능력 을 기 르며, 나아가 환자의 근력과 지구력 향상 및 보행의 질 향상을 목적으로 한다.
따라서 시스템은환자의 무게중심 이동의 의지를 판단하기 위한 압력센서, 압력센서에서 나오는 신호를 디지털로 변환하기 위한 A/D Converter, 획 득한 신호를 처 리 하고 기 기적 인 동작을 제 어 하 기 위한 마이크로프로세서, 기기적인 동작을 제공하는 Actuator 로 구성된다.
환자의 무게중심 이동의 의지를 판단하기 위해 스트레인게이지 (AE-11-S30N-350, CAS CO.)를 이용하여 압력 센서를 제작하였 다. 만들어진 센서는 스텝퍼의 발판 아래에 부착하였다.
환자의 무게중심 이동의지를판단하기 위해 예비 실험을하였다. 피 실험자는시스템의 발판에 올라서서 자신의 무게중심을자신 의 능력 만큼 좌우로 움직 인다.
본 연구를 통해 편마비 환자를 위 한 보행 재활 훈련 시 스템을 개 발하고 환자에게 적용하였다. 정상인의 경우 좌우가 대칭적인 보 행 양상을 보였으나 편마비 환자의 경우 비대칭적인 보행 양상을 보였다.

대상 데이터

양쪽 센서로부터 각각 100개씩의 데이터를 획득하였으며, 본 실 험이 보행 시 지면 반발력을측정하는 것이 아니라스텝퍼 발판을누 르는 하중을 측정하는 것이 기 때문에 높은 Sampling rate를 요구하 지 않는다. 따라서 본 실험에서의 Sampling rate는 5 samples/sec 로 하였다.
여덟 명의 편마비 환자와 한 명의 정상인이 실험하였다. 표 1은 환자와정상인의 특징이다.

성능/효과

하지만 그 동 작이 안정적이지는 못하다. 개발된 보행 재활기구는 정상인뿐만 아니라 편마비 환자의 무게중심 이동 의지를 판단할 수 있었다.
본 연구를 통해 편마비 환자를 위 한 보행 재활 훈련 시 스템을 개 발하고 환자에게 적용하였다. 정상인의 경우 좌우가 대칭적인 보 행 양상을 보였으나 편마비 환자의 경우 비대칭적인 보행 양상을 보였다. 하지만 이는 좌우 보행 양상을 구별하기 에 충분한 정보를 제공한다.

후속연구

앞으로 단순한 기준전압을 이용한 방법이 아닌 신경회로망 (Neural Network)등의 방식을 이용하여 환자의 보행 의지를 보다 확실하게 판단할 수 있는 진보된 보행 재활기구를 개발할 것이며, 편마비 환자에 대한 실험을 통하여 환자의 회복 정도를 알 수 있는 정 량적인 데이터를획득하여 개발한보행 재활기구의 효과에 대하 여 연구할것이다.
이번 연구를 통하여 개발한 보행 재활기구를 이용하여 환자의 근력과 지구력의 향상을 돕고 궁극적 인 목표인 발병 전 일상생활 로의 복귀에 도움이 될 것으로 사료된다.

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