본 연구에서는 게임 콘텐츠를 적용한 시각 피드백 훈련 프로그램을 이용하여 정상 여성 고령자와 정상 20대 성인의 자세균형 조절의 효과를 분석 하였다. 실험은 힘판 기반의 자세균형 훈련 장치를 이용하여 20대 성인 23명과 60대 고령자 14명은 주 3일, 하루에 15분씩 총 4주의 자세균형 훈련을 받았다. 자세균형 훈련에 대한 평가는 Balance SD(Biodex, medicalscience Inc., USA)의 자세 안정성과 자세 한계성을 분석하였으며, 훈련 전, 중, 후의 각 시점에 대한 유효성을 검증하였다. 실험 결과, 젊은 성인과 고령자 모두 훈련 전, 후에 자세안정성과 자세한계성에 유의한 효과가 있었음을 확인하였다(p<0.05). 이는 자세 균형게임은 자세 균형과 관련된 전 후 좌 우 다양한 방향에서의 무게 이동 능력을 향상시켰음을 알 수 있었다. 게임 기반 시각적 피드백 훈련은 자세균형에 효과적으로 적용가능하며 개인과 다양한 연령층에 맞는 맞춤형 콘텐츠 개발이 필요할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 게임 콘텐츠를 적용한 시각 피드백 훈련 프로그램을 이용하여 정상 여성 고령자와 정상 20대 성인의 자세균형 조절의 효과를 분석 하였다. 실험은 힘판 기반의 자세균형 훈련 장치를 이용하여 20대 성인 23명과 60대 고령자 14명은 주 3일, 하루에 15분씩 총 4주의 자세균형 훈련을 받았다. 자세균형 훈련에 대한 평가는 Balance SD(Biodex, medicalscience Inc., USA)의 자세 안정성과 자세 한계성을 분석하였으며, 훈련 전, 중, 후의 각 시점에 대한 유효성을 검증하였다. 실험 결과, 젊은 성인과 고령자 모두 훈련 전, 후에 자세안정성과 자세한계성에 유의한 효과가 있었음을 확인하였다(p<0.05). 이는 자세 균형게임은 자세 균형과 관련된 전 후 좌 우 다양한 방향에서의 무게 이동 능력을 향상시켰음을 알 수 있었다. 게임 기반 시각적 피드백 훈련은 자세균형에 효과적으로 적용가능하며 개인과 다양한 연령층에 맞는 맞춤형 콘텐츠 개발이 필요할 것으로 사료된다.
In this paper, we analyzed the effects of game-based visual feedback training on postural balance control in young adults and older adults. We provided postural balance training by 23 young adults and 14 older adults and for four weeks in fifth minute a day and three days a week using IBalance(Cyber...
In this paper, we analyzed the effects of game-based visual feedback training on postural balance control in young adults and older adults. We provided postural balance training by 23 young adults and 14 older adults and for four weeks in fifth minute a day and three days a week using IBalance(Cybermedic Inc., Korea). We evaluated the ability of postural balance using balance SD(Biodex, medicalscience Inc., USA) for the validation of game contents based on visual feedback training program. The results showed that postural stability and limits of stability of young adults and older adults were improved significantly before and after the training(p<0.05). Thus, the games of postural balance encouraged anterior, posterior, medial, lateral and multidirectional weight shifting regarding postural balance. Our study indicates that postural balance training of visual feedback based game could be adapted for improving postural balance. Moreover, we could develope of game contents for individuals and various ages for effective application of this game-based visual feedback training.
In this paper, we analyzed the effects of game-based visual feedback training on postural balance control in young adults and older adults. We provided postural balance training by 23 young adults and 14 older adults and for four weeks in fifth minute a day and three days a week using IBalance(Cybermedic Inc., Korea). We evaluated the ability of postural balance using balance SD(Biodex, medicalscience Inc., USA) for the validation of game contents based on visual feedback training program. The results showed that postural stability and limits of stability of young adults and older adults were improved significantly before and after the training(p<0.05). Thus, the games of postural balance encouraged anterior, posterior, medial, lateral and multidirectional weight shifting regarding postural balance. Our study indicates that postural balance training of visual feedback based game could be adapted for improving postural balance. Moreover, we could develope of game contents for individuals and various ages for effective application of this game-based visual feedback training.
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문제 정의
본 연구에서는 훈련을 통하여 자세균형 효과를 향상시킬 수 있는 게임 콘텐츠를 적용한 시각 피드백 훈련 프로그램을 이용하여 정상 여성 고령자의 자세 균형 조절 능력 향상에 관한 유효성을 검증하고 정상 20대 성인의 유효성 검증을 비교 분석한 후 시각 피드백 훈련 게임 콘텐츠의 개발 방향을 제시하고자 한다. 또한 부가적으로 시각 피드백 자세 균형 훈련 후 눈을 감은 조건에서의 자세 안정성을 평가하여 시각 차단 시 자세 조절 능력의 영향에 대하여 검증하고자 한다.
본 연구에서는 훈련을 통하여 자세균형 효과를 향상시킬 수 있는 게임 콘텐츠를 적용한 시각 피드백 훈련 프로그램을 이용하여 정상 여성 고령자의 자세 균형 조절 능력 향상에 관한 유효성을 검증하고 정상 20대 성인의 유효성 검증을 비교 분석한 후 시각 피드백 훈련 게임 콘텐츠의 개발 방향을 제시하고자 한다. 또한 부가적으로 시각 피드백 자세 균형 훈련 후 눈을 감은 조건에서의 자세 안정성을 평가하여 시각 차단 시 자세 조절 능력의 영향에 대하여 검증하고자 한다.
제안 방법
, USA) 프로그램을 사용하여 훈련 전, 중, 후의 각 시점에 대한 차이를 알아보기 위해서 반복측정분산분석을 사용하였다. 개체-내 대비 검정으로 첫 번째 시점을 기준으로 비교하였으며, 훈련 기간별 자세균형 향상도의 변화 차이를 분석하였다. 통계학적 유의수준은 p<0.
평가 프로그램은 [그림 4-b], [그림 4-c]에서처럼 자세 안정성(postural stability testing; PST)과 자세 한계성(limits of stability testing; LST)을 평가하였다. 대상자는 장비 위에 올라가 양 발을 편안하게 벌리고 양손을 모은 자세에서 측정하였다.
실험 방법은 자세균형 훈련 전 자세 안정성 평가와 자세 한계성 평가를 진행한다. 자세균형 훈련은 주 3회로, 4주간 총 12회, 15분 동안 실시하였으며, 좌우(M-L, medial-lateral) 방향 훈련인 사과 게임 2회, 전후(A-P, anterior-posterior) 방향 훈련인 과일 게임 2회, 랜덤 방향(random direction) 훈련인 물고기 게임과 나비 게임 콘텐츠에서 각 1회씩 실시하였다.
, Korea)을 사용하였다[그림 2]. 이 시스템은 4개의 로드셀(load cell)이 장착된 힘판을 이용하여 신체 동요에 따른 압력중심(center of pressure, COP)의 변화를 측정하는 방식이다. 사용자는 힘판 위에 올라가 LCD 모니터를 통해 실시간 피드백이 가능하며, 측면에는 사용 도중 미연의 사고를 방지하기 위한 안전바가 있다.
자세균형 훈련은 주 3회로, 4주간 총 12회, 15분 동안 실시하였으며, 좌우(M-L, medial-lateral) 방향 훈련인 사과 게임 2회, 전후(A-P, anterior-posterior) 방향 훈련인 과일 게임 2회, 랜덤 방향(random direction) 훈련인 물고기 게임과 나비 게임 콘텐츠에서 각 1회씩 실시하였다. 자세균형 훈련 평가는 자세 안정성과 자세 한계성 평가로 이루어지며, 훈련 시작전(pre-evaluation), 훈련 2주 후 중간(mid-evaluation), 훈련이 종료된 후 최종(final-evaluation) 평가로 나누어 실시하였다.
실험 방법은 자세균형 훈련 전 자세 안정성 평가와 자세 한계성 평가를 진행한다. 자세균형 훈련은 주 3회로, 4주간 총 12회, 15분 동안 실시하였으며, 좌우(M-L, medial-lateral) 방향 훈련인 사과 게임 2회, 전후(A-P, anterior-posterior) 방향 훈련인 과일 게임 2회, 랜덤 방향(random direction) 훈련인 물고기 게임과 나비 게임 콘텐츠에서 각 1회씩 실시하였다. 자세균형 훈련 평가는 자세 안정성과 자세 한계성 평가로 이루어지며, 훈련 시작전(pre-evaluation), 훈련 2주 후 중간(mid-evaluation), 훈련이 종료된 후 최종(final-evaluation) 평가로 나누어 실시하였다.
대상 데이터
본 연구에서 자세균형 훈련이 가능한 게임 콘텐츠 시각 피드백 훈련 프로그램을 이용하여 60대 여성 고령자를 대상으로 정상 20대 성인의 실험을 비교하였다. 실험 결과 두 군 모두 자세 균형 능력에서 유의한 향상을 보였으며(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)과 60대 여성 고령자 14명(여성, 평균 연령:65.8±1.1세, 키: 154.3±3.05cm, 평균 몸무게:58.3±3.33kg)을 대상으로 자세균형 훈련을 실시하였다.
데이터처리
이 연구에서는 SPSS 19.0(SPSS Inc., USA) 프로그램을 사용하여 훈련 전, 중, 후의 각 시점에 대한 차이를 알아보기 위해서 반복측정분산분석을 사용하였다. 개체-내 대비 검정으로 첫 번째 시점을 기준으로 비교하였으며, 훈련 기간별 자세균형 향상도의 변화 차이를 분석하였다.
, USA)를 사용하였다[그림 4-a]. 평가 프로그램은 [그림 4-b], [그림 4-c]에서처럼 자세 안정성(postural stability testing; PST)과 자세 한계성(limits of stability testing; LST)을 평가하였다. 대상자는 장비 위에 올라가 양 발을 편안하게 벌리고 양손을 모은 자세에서 측정하였다.
훈련 전, 중, 후의 각 시점에 대한 차이를 알아보기 위해서 반복측정분산분석을 사용하였으며, 개체-내 대비 검정으로 첫 번째 시점을 기준으로 비교하였다. 20대 정상 성인과 정상 고령자 모두 자세안정성 평가에서 훈련 전과 중간 평가의 비교 결과 EO 상태에서는 OA 방향의 SI가 평균적으로 감소하였으며 통계적으로 유의한 변화를 보이지 않음을 확인할 수 있었다.
이론/모형
자세 한계성 평가 결과는 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.
자세균형 훈련에 대한 평가는 Balance System SD (Biodex Medical Systems, Inc., USA)를 사용하였다[그림 4-a]. 평가 프로그램은 [그림 4-b], [그림 4-c]에서처럼 자세 안정성(postural stability testing; PST)과 자세 한계성(limits of stability testing; LST)을 평가하였다.
자세균형 훈련을 위하여 자세균형 훈련 시스템 (IBalance, Cybermedic Co., Korea)을 사용하였다[그림 2]. 이 시스템은 4개의 로드셀(load cell)이 장착된 힘판을 이용하여 신체 동요에 따른 압력중심(center of pressure, COP)의 변화를 측정하는 방식이다.
성능/효과
[그림 9][그림 10]의 그래프를 비교하면 모든 방향에서 20대 성인, 고령자 모두 꾸준히 증가함을 알 수 있으며 A, P방향을 제외한 나머지 방향에서 모두 20대 성인이 고령자보다 초기값이 더 높았다. 20대 성인은 모든 방향에서 자세 한계성 결과에 유효성이 있었으나 고령자는 A, P, R, L방향에서 유효성을 만족하지 못하였다. 이는 고령자의 특성상 주로 사용하는 방향별 근육의 차이가 A, P, R, L방향에서 서로 다른 자세균형 증가율이 실험 결과에 반영된 것으로 사료된다.
훈련 전, 중, 후의 각 시점에 대한 차이를 알아보기 위해서 반복측정분산분석을 사용하였으며, 개체-내 대비 검정으로 첫 번째 시점을 기준으로 비교하였다. 20대 정상 성인과 정상 고령자 모두 자세안정성 평가에서 훈련 전과 중간 평가의 비교 결과 EO 상태에서는 OA 방향의 SI가 평균적으로 감소하였으며 통계적으로 유의한 변화를 보이지 않음을 확인할 수 있었다. 하지만 훈련 전과 최종 평가의 SI를 통해 통계적으로 유의한 변화를 보였다(p<0.
또한 자세한계성 평가에서 훈련 전과 중간 평가의 비교결과 모든 방향의 Direction Control Score가 평균적으로 증가하였다. 20대 정상 성인의 경우 통계적으로 R방향과 L방향을 제외한 모든 방향에서 유의한 변화를 확인할 수 있었고 정상 고령자의 경우에도 A, P, R, L을 제외한 모든 방향에서 유의한 변화를 확인할 수 있었다. 하지만 훈련 전과 최종 평가의 Direction Control Score를 통해 20대 정상 성인의 경우 모든 방향에서 통계적으로 유의한 변화를 보였으며(p<0.
2주차에 OA, ML방향에서 통계적으로 유의한 변화를 보였으며, 4주후 OA, AP, ML방향에서 통계적으로 유의한 변화를 보였다(P<0.05).
000)하였다. A 방향과 P 방향은 각각 63.0%에서 72.5%, 56.2%에서 65.4%로 증가( p=0.323;p=0.136)하였으며, R 방향과 L 방향은 65.7%에서 68.3%로, 60.2%에서 73.8%로 증가(p=0.580;p=0.123)되었다. AR 방향과 AL 방향은 51.
123)되었다. AR 방향과 AL 방향은 51.2%에서 66.4%로, 51.6%에서 61.3%로 증가(p=0.000;p=0.009)하였고, PR 방향과 PL 방향은 각각 43.0%에서 55.3%로, 44.3%에서 55.3%로 증가 (p=0.039;p=0.04) 되었다.
004)되었다. AR 방향과 AL 방향은 56.4%에서 78.9%로, 57.0%에서 76.0%로 증가(p=0.000; p=0.000)하였고, PR 방향과 PL 방향은 각각 50.8%에서 69.8%로, 47.2%에서 72.8%로 증가(p=0.001; p=0.000) 되었다.
게임기반의 시각 피드백 프로그램을 통하여 4주 동안 자세균형 훈련을 실시한 결과 20대 성인과 60대 여성 고령자 모두 자세균형 능력이 향상됨을 보였다.
[그림 5]-[그림 8]의 그래프를 비교하면 20대 성인과 고령자 모두 눈을 뜬 상태보다 눈을 감았을 때 AP방향으로 자세 안정성 확보가 어렵다는 것을 알 수 있다. 또한 시각 피드백 훈련임에도 시각을 차단시킨 상태에서 자세 안정도가 증가됨을 알 수 있다. 이는 시각 피드백 훈련동안 힘판 위에서 발목과 무릎 근육의 사용 등 시각 외에 여러 자세균형 제어 체계의 훈련을 도모한 것으로 사료된다.
05). 또한 자세한계성 평가에서 훈련 전과 중간 평가의 비교결과 모든 방향의 Direction Control Score가 평균적으로 증가하였다. 20대 정상 성인의 경우 통계적으로 R방향과 L방향을 제외한 모든 방향에서 유의한 변화를 확인할 수 있었고 정상 고령자의 경우에도 A, P, R, L을 제외한 모든 방향에서 유의한 변화를 확인할 수 있었다.
분석 결과 2주차에 AP방향은 통계적으로 유의한 변화를 보였으며, 4주후 OA방향에서 통계적으로 유의한 변화를 보였다(P<0.05).
분석 결과 2주차에 모든 방향에서 통계적으로 유의한 변화가 없었으며, 4주후 OA, AP, ML방향에서 통계적으로 유의한 변화를 보였다(P<0.05).
분석 결과 모든 방향에서 2주와 4주 후 통계적으로 유의한 변화를 보였다(P<0.05).
시각 피드백 훈련시스템 대부분은 게임기반이 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 유발 시키고 치료의 참여도와 집중력을 높여 운동 적응 능력을 향상시키는 효과를 유도 가능하며 효과적인 자세균형능력 증진이 가능하다[8]. 최근에는 비디오 게임을 이용한 운동이 뇌졸중 환자의 보행, 균형, 적응능력에 효과적임이 증명되었으며[4], 시청각 게임 훈련이 뇌졸중 환자의 정적균형과 동적균형에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 연구 되었다[5].
통계분석 결과 2주후 P, L 방향을 제외한 모든 방향에서 통계적으로 유의한 변화를 보였으며(P<0.05), 훈련 4주후 OA, A, P, R, L, AR, AL, PR, PL 모든 방향에서 통계적으로 유의한 변화를 보였다(p<0.050).
통계분석 결과 모든 방향에서 평균적으로 증가하였으나 훈련 2주차 및 4주차 OA, AR, AL, PR, PL 방향에서 통계적으로 유의한 변화를 보였다.(P<0.
하지만 훈련 전과 최종 평가의 Direction Control Score를 통해 20대 정상 성인의 경우 모든 방향에서 통계적으로 유의한 변화를 보였으며(p<0.05), 고령자의 경우 A, P, R, L을 제외한 모든 방향에서 유의한 변화를 확인할 수 있었다.
05). 훈련 전 모든 방향에서 20대 성인이 고령자보다 자세 안정성이 뛰어남을 알 수 있으며 훈련 4주후 고령자의 안정성은 훈련 전 20대 성인의 안정성보다 OA방향에서 증가함을 알 수 있다.
후속연구
이는 자세 균형 훈련 전 고령자 개개인의 COG를 파악하기 위하여 자세 안정성 및 한계성 테스트를 받고 훈련 과정을 통하여 정상상태에서 벗어난 COG를 보강하는 훈련 패턴이 되어야 할 것이다. 또한 훈련 테스트 이후 자세 한계성의 8가지 방향 중 부족한 체중심 조절 능력을 향상시키기 위하여 개개인에게 맞는 맞춤형 훈련이 필요할 것으로 사료된다.
본 연구에서 자세균형 훈련이 가능한 게임 콘텐츠 시각 피드백 훈련 프로그램을 이용하여 60대 여성 고령자를 대상으로 정상 20대 성인의 실험을 비교하였다. 실험 결과 두 군 모두 자세 균형 능력에서 유의한 향상을 보였으며(p<0.05) 게임을 이용한 시각 피드백 훈련은 향 후 자세 균형이 저하된 성인 및 고령자의 자세균형에 효과적인 게임 콘텐츠 프로그램으로 사용가능하며 개인과 다양한 연령층에 맞는 맞춤형 콘텐츠 개발이 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
정상적인 자세와 균형 조절에는 무엇이 필요한가?
정상적인 자세와 균형 조절은 환경에 대한 신체 위치와 운동에 관하여 시각, 체성감각, 전정계로부터의 감각 정보 조직화를 필요로 한다[1]. 자세 균형 제어에 관여하는 감각 체계 중에서 시각계는 평형을 유지하기 위해 가장 많은 정보를 받아들이는 기관이며, 체성감각계는 근육에 있는 고유 수용기를 통해 근 길이나 근 장력을 감지함으로서 이에 관한 정보를 중추신경계로 전달하는 최전선의 감각수용기이다.
자세균형 훈련 시스템은 무엇을 측정하는가?
, Korea)을 사용하였다[그림 2]. 이 시스템은 4개의 로드셀(load cell)이 장착된 힘판을 이용하여 신체 동요에 따른 압력중심(center of pressure, COP)의 변화를 측정하는 방식이다. 사용자는 힘판 위에 올라가 LCD 모니터를 통해 실시간 피드백이 가능하며, 측면에는 사용 도중 미연의 사고를 방지하기 위한 안전바가 있다.
자세 재활치료에서 사용되는 되먹임은 무엇인가?
균형이 저하된 환자에게 힘판 위에 서서 시각 및 청각 등 다양한 감각의 생체되먹임을 제공하면서 균형 치료를 시행하는 방법이 널리 사용되고 있다. 자세 재활치료에서 사용되는 되먹임은 몸의 중심 동요를 측정하는 방법으로 시각, 청각, 체성감각 되먹임을 사용하는 기술이다[2]. 시각적 바이오피드백은 전정, 체성 감각으로부터 들어오는 구심성 정보와 통합을 이루어 자세조절에 기여하며, 이를 이용한 훈련은 자세 동요를 감소시키는데 도움을 줌으로써 자세 조절 능력을 향상시킬 수 있고[3] 시각적 자극을 통한 감각계의 정보를 처리하고, 그에 의한 효과계의 반응을 이끌어 내는 효과적인 운동이다[4].
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