본 연구에서는 자세균형 훈련 효과를 향상시킬 수 있는 게임 콘텐츠를 적용한 시각 피드백 자세균형 훈련 프로그램을 이용하여 정상 20대 성인을 대상으로 자세균형 조절 능력의 향상에 관한 유효성을 검증하고자 한다. 힘판 기반 자세균형 훈련 장치를 이용하여 23명의 피험자들이 일주일에 3일, 하루에 15분씩 4주간의 자세균형 훈련을 받았다. 게임기반의 시각 피드백 자세균형 훈련에 대한 평가는 Balance SD(Biodex, medicalscience Inc., USA)의 자세 균형 평가를 통하여 자세안정성과 자세한계성을 분석하였으며, 실험자의 자세균형 능력의 증진을 통한 유효성을 검증하였다. 그 결과 자세안정성과 자세한계성 모두 훈련 전후로 유의한 차이가 있었음을 확인하였다(p<0.05). 이번 연구 결과는 게임기반의 시각 피드백 자세균형 훈련이 자세균형 능력 향상을 위한 운동에 적용될 수 있음을 의미하며, 향후 다양한 자세균형 훈련의 프로그램 종류, 강도 및 각 질환별 최적 콘텐츠 개발에 대한 정량적인 데이터 수집 및 분석연구가 필요하다.
본 연구에서는 자세균형 훈련 효과를 향상시킬 수 있는 게임 콘텐츠를 적용한 시각 피드백 자세균형 훈련 프로그램을 이용하여 정상 20대 성인을 대상으로 자세균형 조절 능력의 향상에 관한 유효성을 검증하고자 한다. 힘판 기반 자세균형 훈련 장치를 이용하여 23명의 피험자들이 일주일에 3일, 하루에 15분씩 4주간의 자세균형 훈련을 받았다. 게임기반의 시각 피드백 자세균형 훈련에 대한 평가는 Balance SD(Biodex, medicalscience Inc., USA)의 자세 균형 평가를 통하여 자세안정성과 자세한계성을 분석하였으며, 실험자의 자세균형 능력의 증진을 통한 유효성을 검증하였다. 그 결과 자세안정성과 자세한계성 모두 훈련 전후로 유의한 차이가 있었음을 확인하였다(p<0.05). 이번 연구 결과는 게임기반의 시각 피드백 자세균형 훈련이 자세균형 능력 향상을 위한 운동에 적용될 수 있음을 의미하며, 향후 다양한 자세균형 훈련의 프로그램 종류, 강도 및 각 질환별 최적 콘텐츠 개발에 대한 정량적인 데이터 수집 및 분석연구가 필요하다.
In this study, we analyzed the effects of game-based visual feedback training on postural balance control in young adults. We provided postural balance training for four weeks in fifth minute a day and three days a week using training system of postural balance based forceplate. We evaluated the abi...
In this study, we analyzed the effects of game-based visual feedback training on postural balance control in young adults. We provided postural balance training for four weeks in fifth minute a day and three days a week using training system of postural balance based forceplate. We evaluated the ability of postural balance using balance SD(Biodex, medicalscience Inc., USA) for the validation of game contents based visual feedback training program. The results showed that postural stability and limits of stability were improved significantly before and after the training(p<0.05). Our study indicates that postural balance training of visual feedback based game could be adapted for improving postural balance. Also, for application of this game-based visual feedback training in older adults, we could develope of various game contents for disease types and conduct quantitative analysis and data collection of postural balance in the aged.
In this study, we analyzed the effects of game-based visual feedback training on postural balance control in young adults. We provided postural balance training for four weeks in fifth minute a day and three days a week using training system of postural balance based forceplate. We evaluated the ability of postural balance using balance SD(Biodex, medicalscience Inc., USA) for the validation of game contents based visual feedback training program. The results showed that postural stability and limits of stability were improved significantly before and after the training(p<0.05). Our study indicates that postural balance training of visual feedback based game could be adapted for improving postural balance. Also, for application of this game-based visual feedback training in older adults, we could develope of various game contents for disease types and conduct quantitative analysis and data collection of postural balance in the aged.
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문제 정의
본 연구에서는 자세균형 훈련 효과를 향상시킬 수 있는 게임 콘텐츠를 개발하고 이를 적용한 시각 피드백 훈련 프로그램을 이용하여 정상 20대 성인을 대상으로 자세균형 조절 능력의 향상에 관한 유효성을 검증하고자 한다.
제안 방법
평가 프로그램은 [그림 5-b], [그림 5-c]에서처럼 자세 안정성(postural stability testing; PST)과 자세 한계성(limits of stability testing;LST)를 평가하였다. 대상자는 장비 위에 올라가 양 발을 편안하게 벌리고 양손을 모은 자세에서 측정하였다.
, Korea) 을 사용하였다[그림 2]. 이 시스템은 4개의 로드셀(load cell)이 장착된 힘판을 이용하여 신체 동요에 따른 압력 중심(center of pressure, COP)의 변화를 측정하는 방식으로 자세균형 정보를 분석할 수 있다. 사용자는 힘판 위에 올라가 LCD 모니터를 통해 실시간으로 모니터링이 가능하며, 측면에는 사용 도중 미연의 사고를 방지하기 위한 안전바가 설치되어 있다.
[그림 1]은 게임기반의 콘텐츠를 이용한 실험 피드백 자세균형 훈련과 평가 일정을 나타내고 있다. 자세균형 훈련 전 자세 안정성 평가와 자세 한계성 평가를 진행하며 자세균형 훈련은 주 3회로, 4주간 총 12회, 15분 동안 실시하였으며, 좌우(M-L, medial-lateral) 방향 훈련인 사과 받기 2회, 전후(A-P, anterior-posterior) 방향 훈련인 바구니 움직이기 2회, 램덤 방향(random direction) 훈련인 물고기 피하기와 나비 따라가기 콘텐츠에서 각 1회씩 실시하였다. 자세균형 훈련 평가는 자세 안정성과 자세 한계성 평가로 이루어지며, 훈련 시작 전(pre-evaluation), 훈련 2주 후 중간 (mid-evaluation), 훈련이 종료된 후 최종(final-evaluation) 평가로 나누어 실시하였다.
자세균형 훈련 전 자세 안정성 평가와 자세 한계성 평가를 진행하며 자세균형 훈련은 주 3회로, 4주간 총 12회, 15분 동안 실시하였으며, 좌우(M-L, medial-lateral) 방향 훈련인 사과 받기 2회, 전후(A-P, anterior-posterior) 방향 훈련인 바구니 움직이기 2회, 램덤 방향(random direction) 훈련인 물고기 피하기와 나비 따라가기 콘텐츠에서 각 1회씩 실시하였다. 자세균형 훈련 평가는 자세 안정성과 자세 한계성 평가로 이루어지며, 훈련 시작 전(pre-evaluation), 훈련 2주 후 중간 (mid-evaluation), 훈련이 종료된 후 최종(final-evaluation) 평가로 나누어 실시하였다.
대상 데이터
최근 게임 시각 피드백의 콘텐츠를 이용하여 사용자의 흥미를 유발시키는 자세균형 훈련 기법에 대한 연구가 많이 논의되고 있지만 훈련의 방법이 명확하지 않으며 다양한 연구가 필요한 실정이다[17]. 국내의 효과적인 자세균형 훈련 콘텐츠 개발에 관한 연구를 위해 본 연구에서는 게임 콘텐츠를 개발하고 이를 적용한 시각 피드백 자세균형 훈련 프로그램을 이용하여 정상 20대 성인을 대상으로 실험하였다.
본 연구에서 자세균형 훈련 효과를 향상시킬 수 있는 게임 콘텐츠를 개발하고 이를 적용한 시각 피드백 훈련 프로그램을 이용하여 정상 20대 성인을 대상으로 실험을 하였다. 그 결과 자세 균형 능력에서 유의한 향상을 보였다(p<0.
본 연구에서는 20대 성인 23명(남: 12명, 여: 11명, 평균 연령: 22.5±1.2세, 키: 167.7±3.9cm, 평균 몸무게:59.5±4.6kg)을 대상으로 자세균형 훈련을 실시하였다.
데이터처리
높은 점수는 방향 제어에 따른 자세 이동거리가 최단거리와 가까워짐을 나타낸다. GLM의 통계분석을 통해 훈련 전, 중간과 최종 평가 전체를 분석하였다. 훈련 전· 후의 모든 방향 Direction Control Score가 증가되었으며, 모두 통계적으로 유의한 변화를 보였다(p<0.
게임기반의 콘텐츠를 이용한 시각 피드백 자세균형 훈련의 적정 기간을 분석하기 위해 훈련 전·후를 비교 하는 비모수 검정 Wilcoxon signed rank test로 통계분석 기법을 이용하였다.
이 연구에서는 SPSS 19.0(SPSS Inc., USA) 프로그램을 사용하여 반복측정 분산분석을 이용한 GLM(General Linear Model) 방법과 Wilcoxon signed rank test를 통한 비모수 검정을 실시하여 훈련 기간별 자세균형 향상도의 변화 차이를 분석하였다. 통계학적 유의수준은 p<0.
게임기반의 시각 피드백 프로그램을 통하여 4주 동안 자세균형 훈련을 실시한 결과 20대 성인 모두 자세균형 능력이 증가함을 보였다. 자세 안정성 평가 결과는 GLM의 통계분석을 통해 세 번에 걸쳐 실시된 자세균형 평가 결과인 SI를 분석하였다. EO일 때와 EC일 때 훈련 전·후 OA 방향의 SI는 모두 통계적으로 유의한 감소를 보였다(p<0.
, USA)를 사용하였다[그림 5-a]. 평가 프로그램은 [그림 5-b], [그림 5-c]에서처럼 자세 안정성(postural stability testing; PST)과 자세 한계성(limits of stability testing;LST)를 평가하였다. 대상자는 장비 위에 올라가 양 발을 편안하게 벌리고 양손을 모은 자세에서 측정하였다.
훈련기간에 따른 자세균형 훈련 효과를 분석하기 위해 비모수 검정 Wilcoxon signed rank test를 통해 훈련 전과 중간 평가 결과와 훈련 전과 최종 평가 결과를 비교하였다. 자세안정성 평가에서 훈련 전과 중간 평가의 비교 결과 EO 상태에서는 OA 방향의 SI가 평균적으로 감소하였지만 통계적으로 유의한 변화를 보이지 않음을 확인할 수 있었다.
이론/모형
[그림 6]는 Balance System SD를 이용한 자세 안정성 평가 결과로 체중심 이동 정도를 반영하는 지표인 SI(Stability Index)를 사용하였다. SI의 높은 점수는 자세 안정성을 유지하지 못하고 있는 것을 의미하며, 낮은 점수는 피험자가 자세균형 조절을 잘 수행하여 자세 안정성을 확보하고 있는 것을 반영한다.
[그림 7]은 Balance System SD를 이용한 자세 한계성 평가 결과로 방향별 체중심 조절 정도를 반영하는 지표인 Direction Control Score(%)을 사용하였다. Direction Control Score의 높은 점수는 방향에 따른 체중심 조절을 잘 수행되는 것을 의미하여, 낮은 점수는 방향에 따른 한계성을 유지하지 못하고 있는 것을 의미한다.
본 연구에서는 자세균형 훈련에 대한 평가를 위해 Balance System SD (Biodex Medical Systems, Inc., USA)를 사용하였다[그림 5-a]. 평가 프로그램은 [그림 5-b], [그림 5-c]에서처럼 자세 안정성(postural stability testing; PST)과 자세 한계성(limits of stability testing;LST)를 평가하였다.
자세균형 훈련을 위하여 힘판(forceplate) 기반의 자세균형 훈련 시스템(IBalance, Cybermedic Co., Korea) 을 사용하였다[그림 2]. 이 시스템은 4개의 로드셀(load cell)이 장착된 힘판을 이용하여 신체 동요에 따른 압력 중심(center of pressure, COP)의 변화를 측정하는 방식으로 자세균형 정보를 분석할 수 있다.
성능/효과
EC 상태에서는 모두 평균적으로 감소되었으며, AP 방향을 제외한 OA 방향과 ML 방향의 자세 안정성은 통계적으로 유의한 변화를 보였다(p<0.05).
05). EO 상태의 ML 방향과 EC 상태의 AP 방향의 SI는 통계적으로 유의한 변화를 확인 하지 못했지만, 감소하는 경향을 보였다. 이는 방향에 따라 보다 효과적인 훈련 콘텐츠의 개발이 필요할 것으로 사료된다.
EO상태와 EC 상태 모두 평균적으로 감소되었고 EO 상태에서는 ML 방향을 제외한 OA 방향과 AP 방향의 자세 안정성은 통계적으로 유의한 변화를 보였으며, EC 상태에서는 AP 방향을 제외한 OA 방향과 ML 방향의 자세 안정성은 통계적으로 유의한 변화를 보였다(p<0.05).
EO일 때와 EC일 때 훈련 전·후 OA 방향의 SI는 모두 통계적으로 유의한 감소를 보였다(p<0.05).
GLM의 통계분석 결과 EO일 때와 EC일 때 훈련 전·후 OA방향의 SI는 모두 통계적으로 유의한 변화를 보였다 (p<0.05).
000)되었다. GLM의 통계분석 결과 OA, A, P, R, L, AR, AL, PR, PL 방향 모두 통계적으로 유의한 변화를 보였다.(P<0.
게임기반의 시각 피드백 프로그램을 통하여 4주 동안 자세균형 훈련을 실시한 결과 20대 성인 모두 자세균형 능력이 증가함을 보였다. 자세 안정성 평가 결과는 GLM의 통계분석을 통해 세 번에 걸쳐 실시된 자세균형 평가 결과인 SI를 분석하였다.
그 결과 자세 균형 능력에서 유의한 향상을 보였다(p<0.05).
05). 또한 자세한계성 평가에서 훈련 전과 중간 평가의 비교결과 모든 방향의 Direction Control Score가 평균적으로 증가하였다. 또한 통계적으로 R방향과 L방향을 제외한 모든 방향에서 유의한 변화를 확인할 수있었다.
또한 자세한계성 평가에서 훈련 전과 중간 평가의 비교결과 모든 방향의 Direction Control Score가 평균적으로 증가하였다. 또한 통계적으로 R방향과 L방향을 제외한 모든 방향에서 유의한 변화를 확인할 수있었다. 하지만 훈련 전과 최종 평가의 Direction Control Score를 통해 모든 방향에서 통계적으로 유의한 변화를 보였다(p<0.
모든 방향에서 평균적으로 증가하였으며, 통계적으로 유의한 변화를 보였다(p<0.05).
훈련기간에 따른 자세균형 훈련 효과를 분석하기 위해 비모수 검정 Wilcoxon signed rank test를 통해 훈련 전과 중간 평가 결과와 훈련 전과 최종 평가 결과를 비교하였다. 자세안정성 평가에서 훈련 전과 중간 평가의 비교 결과 EO 상태에서는 OA 방향의 SI가 평균적으로 감소하였지만 통계적으로 유의한 변화를 보이지 않음을 확인할 수 있었다. 하지만 훈련 전와 최종 평가의 SI를 통해 통계적으로 유의한 변화를 보였다 (p<0.
하지만 훈련 전과 최종 평가의 Direction Control Score를 통해 모든 방향에서 통계적으로 유의한 변화를 보였다(p<0.05).
현재 국내의 시각 피드백 훈련시스템 대부분은 게임 기반이 아닌 평가 기반의 단순화된 2차원적인 시각 정보 제공에 따른 자세균형 훈련이나 동일한 움직임에 대한 평가만을 제공하지만 본 연구에서 제안하는 게임기반 시각 피드백 자세균형 훈련은 게임을 통해 사용자의 흥미를 유발시키고 치료의 참여도와 집중력을 높여 운동 적응 능력을 향상시키는 효과를 유도 가능하며 효과적인 자세균형능력 증진이 가능하다[10]. 또한 편마비 환자의 균형과 보행 및 적응능력 개선에 효과적이라는 연구도 있다[11].
훈련 전· 후의 모든 방향 Direction Control Score가 증가되었으며, 모두 통계적으로 유의한 변화를 보였다(p<0.05).
후속연구
또한 뇌졸중 환자와 척추손상 환자의 자세 균형 능력 향상을 보여준 연구도 유사한 결과를 나타났다[20-24]. 따라서 게임을 이용한 시각 피드백 훈련은 정상 성인은 물론, 자세 균형이 저하된 노인, 척추 질환 환자나 뇌졸중, 편마비 환자의 자세균형 훈련에 효과적인 게임 콘텐츠 프로그램으로 사용가능할 것이다.
이 연구의 제한점은 대상자가 20대 정상 성인으로만 설정되어 있어 노인층에서 나타날 수 있는 다양한 질환 적용에 결과를 반영하기는 힘들 것이다. 따라서 향후 이와 같은 점들을 보완하여 다양한 연령대 실험과 자세 균형 훈련의 프로그램 종류, 강도 및 각 질환별 최적 콘텐츠 개발에 대한 정량적인 데이터 수집 및 연구가 필요하다.
이 연구의 제한점은 대상자가 20대 정상 성인으로만 설정되어 있어 노인층에서 나타날 수 있는 다양한 질환 적용에 결과를 반영하기는 힘들 것이다. 따라서 향후 이와 같은 점들을 보완하여 다양한 연령대 실험과 자세 균형 훈련의 프로그램 종류, 강도 및 각 질환별 최적 콘텐츠 개발에 대한 정량적인 데이터 수집 및 연구가 필요하다.
05). 이는 게임을 이용한 시각 피드백 훈련은 정상성인은 물론, 향후 자세 균형이 저하된 노인, 척추 질환 환자나 뇌졸중, 편마비 환자의 자세균형에 효과적인 게임 콘텐츠 프로그램으로 사용가능할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
자세균형 조절 관련 신체의 위치에 대한 지각정보를 담당하는 감각기관은 무엇인가?
자세균형(postural balance)은 전정기관, 시각, 고유수용감각의 감각 기관과 중추 신경계의 연합 작용에 의해 일어난다[1][2]. 자세균형 조절 관련 신체의 위치에 대한 지각정보를 담당하는 감각기관은 시각계, 체성감각계, 전정계이다. 시각계는 평형성을 유지하기 위해 가장 많은 정보를 받아들이는 기관이고, 전정계는 공간 지각력을 감지하는 곳이다.
자세균형은 어떤 작용에 의해 일어나는가?
자세균형(postural balance)은 전정기관, 시각, 고유수용감각의 감각 기관과 중추 신경계의 연합 작용에 의해 일어난다[1][2]. 자세균형 조절 관련 신체의 위치에 대한 지각정보를 담당하는 감각기관은 시각계, 체성감각계, 전정계이다.
시각 피드백 자세균형 훈련은 어떤 환자의 훈련 방법에 효과적이라고 알려져 있는가?
시각 피드백 훈련은 훈련 중에 사용자들이 자신의 자세균형 조절에 대해 실시간으로 평가할 수 있는 장점이 있으며, 과도한 운동을 사전에 예방하는 등의 효과가 있다[7]. 이러한 시각 피드백 훈련은 뇌졸중 환자의 자세균형 증진을 위한 훈련 방법에 효과적이라고 알려져 있다[8][9].
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