[논문]스마트폰 어플리케이션을 이용한 보행 평가

정상철; 이인영; 윤수빈; 김수연; 우영근

doi:10.21598/jkpnfa.2015.13.1.6

스마트폰 어플리케이션을 이용한 보행 평가
Analysis of Walking Using Smartphone Application 원문보기

대한고유수용성신경근촉진법학회지 = Journal of Korea Proprioceptive Neuromuscular Facilitation Association, v.13 no.1, 2015년, pp.39 - 46

정상철 (서울재활병원 물리치료실) , 이인영 (삼남재활병원 물리치료실) , 윤수빈 (전주대학교 대학원 재활과학과) , 김수연 (한솔정형외과 물리치료실) , 우영근 (전주대학교 의과학대학 물리치료학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: The accelerometer is a tool for evaluating walking by the displacement of the center of mass (COM) in the body. Recently, smartphones have added an accelerometer app, and it can be used to evaluate outcomemanures in rehabilitation. The purpose of this study was to investigate the COM in the bodies of normal persons and stroke patients using this smartphone application while walking. Methods: Twenty normal persons and twenty-two stroke patients were recruited and had their COM measured using G-walk and the smartphone application, SMAP, during 10 m walking. Subjects repeated the 10 m of walking 3 times, and we used the SMAP, Accelerometer Monitor ver. 1.5.0, to evaluate COM during the walk. To measure the displacement of COM, we used the difference in value between the maximal angle and the minimum anterior-posterior (AP), mediolateral (ML), and rotational angles during the walk. Results: For the normal persons, there was significant correlation between the AP and AP of SMAP, and was also a significant correlation between rotational angle and the ML of SMAP. In the stroke patients, there was significant correlation between AP and ML, and the rotational angle of SMAP. Conclusion: Our research results suggest that if the SMAP system is reinforced in the case of patients who have a greater displacement of COM, it may be used as an evaluation tool during walking.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구는 스마트폰에 내장되어 있는 가속도 센서를 이용하여 정상인과 뇌졸중 환자를 대상으로 체중심 이동의 특성을 비교하여, 스마트폰 기반의 보행 분석 가능성을 알아보고자 하였다. 연구 결과, 정상인에서 체중심의 전후측 움직임은 스마트폰 체중심의 전후 움직임과 체중심의 회전성 움직임은 스마트폰의 좌우 움직임, 그리고 뇌졸중 환자에서 체중심의 전후측 움직임은 스마트폰 체중심의 좌우 움직임과 회전성 움직임에서 통계적으로 유의한 상관관계를 나타내었다.

제안 방법

본 연구에서는 체중심을 이용한 가속도계와 가속도계가 내장된 스마트폰을 이용하여 보행 분석을 하였으며, 이를 정상인과 뇌졸중 환자에게 적용하였다. Yi 등(2002)은 가속도계를 이용한 보행 분석은 비교적 비싼 동작 분석 시스템 보다 간편한 보행 분석이 가능하고, 체중심의 가속도를 측정하여 정상 보행시 입각기와 유각기가 구분되는 것이 가능하며 지속적인 연구가 되고 있다고 하였으며, Evans 등(1991)은 체중심 가속도를 측정하여 보행 주기 단계들을 구분할 수 있다고 하였다.

대상 데이터

본 연구는 정상인 20명과 전주시 소재 재활병원에서 입원중인 뇌졸중 환자 22명을 대상으로 하였다. 뇌졸중 환자는 발병기간이 6개월 이상의 만성 뇌졸중 환자로서, 독립적 보행이 15 m이상 가능한 환자로 하였다. 하지만, 뇌졸중 환자가 보조기를 착용하여 걷거나, 인지능력에 결함이 있거나 의사소통이 안 되는 경우, 소뇌 손상이 있는 경우와 두 가지 이상의 만성 질환을 가지고 있는 경우, 그리고 뇌졸중 이외의 다른 신경학적 문제나 정형학적 문제를 가진 환자는 본 연구에서 제외하였다.
본 연구는 정상인 20명과 전주시 소재 재활병원에서 입원중인 뇌졸중 환자 22명을 대상으로 하였다. 뇌졸중 환자는 발병기간이 6개월 이상의 만성 뇌졸중 환자로서, 독립적 보행이 15 m이상 가능한 환자로 하였다.
측정도구는 K3DH Acceleration Sensor가 내장된 Samsung Galaxy S II 스마트폰을 이용하였으며, 가속도계를 이용한 모니터로 사용한 어플리케이션은 가속도계 모니터(Accelerometer Monitor 1.5.0)를 사용하였다(Fig. 1). 이 어플리케이션을 이용한 표본 추출률은 30 Hz이었으며, 어플리케이션은 3축을 통한 기본 자료 값을 제시하였다.

데이터처리

본 연구의 자료 분석은 컴퓨터용 통계 프로그램 SPSS 19.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 사용하였으며, 정상인과 뇌졸중의 일반적 특성은 기술 통계를 이용하였으며, 정상인과 뇌졸중 환자의 체중심 이동 평균값의 상관성을 비교하기 위하여 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient)를 사용하였다. 통계학적 유의수준 ɑ=0.
스마트폰 어플리케이션을 이용한 보행 평가의 상관성을 비교하기 위하여, 가속도계와 자이로스코프를 이용한 보행 평가 도구 G-Walk (BTS Bioengineering, Padova, Italy)를 사용하였다(Fig. 2). G-Walk는 컴퓨터와 무선센서를 이용하여 보행의 시공간적 변수를 측정 분석하는데 사용되고 있으며, 골반의 운동학적 특성을 분석한다.

성능/효과

본 연구는 스마트폰에 내장되어 있는 가속도 센서를 이용하여 정상인과 뇌졸중 환자를 대상으로 체중심 이동의 특성을 비교하여, 스마트폰 기반의 보행 분석 가능성을 알아보고자 하였다. 연구 결과, 정상인에서 체중심의 전후측 움직임은 스마트폰 체중심의 전후 움직임과 체중심의 회전성 움직임은 스마트폰의 좌우 움직임, 그리고 뇌졸중 환자에서 체중심의 전후측 움직임은 스마트폰 체중심의 좌우 움직임과 회전성 움직임에서 통계적으로 유의한 상관관계를 나타내었다. 따라서, 스마트폰을 이용한 보행 평가는 움직임의 변위가 크게 발생하는 경우이거나 스마트폰의 내장되는 가속도계의 부품이 고급화 되고, 소프트웨어의 개발이 된다면 스마트폰의 편리성과 효율성으로 인한 보행 분석도 충분히 가능할 것 이라고 생각된다.

후속연구

연구 결과, 정상인에서 체중심의 전후측 움직임은 스마트폰 체중심의 전후 움직임과 체중심의 회전성 움직임은 스마트폰의 좌우 움직임, 그리고 뇌졸중 환자에서 체중심의 전후측 움직임은 스마트폰 체중심의 좌우 움직임과 회전성 움직임에서 통계적으로 유의한 상관관계를 나타내었다. 따라서, 스마트폰을 이용한 보행 평가는 움직임의 변위가 크게 발생하는 경우이거나 스마트폰의 내장되는 가속도계의 부품이 고급화 되고, 소프트웨어의 개발이 된다면 스마트폰의 편리성과 효율성으로 인한 보행 분석도 충분히 가능할 것 이라고 생각된다.
하지만, 스마트폰의 부착 부위와 체중심의 부착부위의 차이가 있어 대부분의 변수에서 상관관계가 없음을 보여주었지만, 정상인의 직선 방향의 체중심 움직임과 뇌졸중 환자의 좌우측에서는 통계적으로 유의한 차이를 보여주었다. 이는 스마트폰이 제시하는 표본 추출률이 적게 산출되었지만, 향후 표본 추출률이 움직임 분석에 필요한 만큼 제공되어준다면, 향후, 국내 스마트폰의 이용자가 점점 증가되고 있는 것을 고려하고, 많은 소프트웨어가 개발되고 있는 시점으로 보았을 때, 스마트폰의 장점은 편리성, 휴대성, 대중성을 고려한다면, 스마트폰 기반의 보행 분석도 가능하리라 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	3차원 보행 분석 시스템의 장점은 무엇인가?	이러한 환자의 보행 능력 개선을 위해 반드시 수행되어야 하는 평가 또는 분석은 필수적인 과정이며, 대부분의 보행 분석은 3차원 보행분석 시스템, 힘 판, 근전도 등을 사용하고 있다(Yook et al, 1999). 3차원 보행 분석 시스템은 작은 움직임의 양도 측정할 수 있는 장점이 있지만, 임상적으로 적용하고 하는데 있어 많은 공간과 비싼 장비, 그리고 사용자의 높은 숙련성을 요구 한다(Windolf, 2008). 그리고, 지면 반발력을 측정할 수 있는 힘 판은 명확한 값이 나올 수 있는 보행 분석 도구지만 힘과 방향에 대한 혼선으로 인하여, 분석 시 오류가 발생할 가능성을 가지고 있으며, 특정 구간에서의 보행만을 평가한다.
	효과적인 보행 재활을 위한 보행 평가가 재활 과정에서 반드시 이루어져야 하는 이유는 무엇인가?	많은 신경계 환자들은 하지 근육 약화(Neckel et al, 2006), 발목관절의 뻣뻣함과 움직일 때 발생하는 힘의 감소로 인하여(Chung et al, 2004), 정상적인 근육의 활동 패턴을 잃고, 안정감을 상실하게 된다(Hidler et al, 2007). 특히, 뇌졸중 환자는 지구력이 떨어지고 (Dean et al, 2001), 걷는 속도가 떨어지며(von Schroeder et al, 1995), 보행 주기에 비대칭을 보이며(Olney et al, 1991), 이런 보행 패턴의 비대칭으로 인하여 넘어짐과 넘어짐으로 인한 손상의 위험성이 높게 된다(Titianova et al, 1995). 따라서 효과적인 보행 재활을 위한 보행 평가는 치료의 결과 측정, 예후, 재활과 일상 생활 수행능력을 볼 수 있는 중요한 치료적 지표로서 재활 과정에서 반드시 이루어져야 한다(Park et al, 2012).
	대부분의 보행 분석은 무엇을 사용하고 있는가?	재활 영역에서 환자의 보행 능력은 기능적 회복을 위하여 필수적으로 향상시켜야 되는 가장 중요한 요소 중 하나이며, 치료 목표 중 하나가 되고 있다(Ng et al, 2008; Patterson et al, 2007). 이러한 환자의 보행 능력 개선을 위해 반드시 수행되어야 하는 평가 또는 분석은 필수적인 과정이며, 대부분의 보행 분석은 3차원 보행분석 시스템, 힘 판, 근전도 등을 사용하고 있다(Yook et al, 1999). 3차원 보행 분석 시스템은 작은 움직임의 양도 측정할 수 있는 장점이 있지만, 임상적으로 적용하고 하는데 있어 많은 공간과 비싼 장비, 그리고 사용자의 높은 숙련성을 요구 한다(Windolf, 2008).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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