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누운 자세에서 조기재활 자전거 시스템의 하지 운동 근 활성도 분석
Muscle Activity Analysis of Lower Limb Training for Early Rehabilitation Cycling System in Supine Position 원문보기

한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society for Precision Engineering, v.33 no.9, 2016년, pp.753 - 760  

신선혜 (전북대학교 헬스케어공학과) ,  서신배 ((주)싸이버메딕 부설연구소) ,  유미 (전북대학교 R&BD 전략센터) ,  정호춘 ((주)싸이버메딕 부설연구소) ,  조광수 (전북대학교 산업디자인학과) ,  홍정표 (전북대학교 산업디자인학과) ,  홍철운 (전북대학교 바이오메디컬공학과) ,  권대규 (전북대학교 바이오메디컬공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was undertaken to develop a bed-type cycling system of lower limbs for rehabilitation. This system consists of two modes of cycling: active and passive. Different velocity and loads are provided for improving the muscle function recovery and increasing the muscular strength. To analyze th...

주제어

#하지 재활훈련   #침대형 자전거 시스템   #하지 운동  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 입원 및 재활 초기 단계에서 환자가 이동하지 않고 침대에 누운 상태에서 하지 재활 훈련이 가능한 침대형 자전거 시스템을 개발하였으며, 개발된 시스템을 이용한 자전거 운동 시 20대와 50대의 정상 성인을 대상으로 페달구동 방향에 따른 하지 근육의 근 활성도를 분석하고자 하였다.
  • 6은 자전거 시스템의 소프트웨어 화면 구성이다. 본 소프트웨어는 운동 패턴 생성 모듈과 연동 할 수 있는 동기유발 콘텐츠로써 효율 지향성과 현실성 있는 시스템 운영 콘텐츠를 개발하고자 하였다. 모든 훈련 프로그램은 사용자의 운동능력에 맞게 난이도를 조절할 수 있도록 개발하였다.
  • Korea)을 개발하였다. 본 시스템은 침대에 누워있는 환자들의 재활을 위해 시스템을 침대까지 이동시켜 침대에 고정한 후 전동으로 높낮이와 암 길이를 조절하고, 수동 또는 능동으로 하지 자전거 훈련을 통하여 근기능 회복 및 근력 을 증진 할 수 있는 시스템이다. 또한 본 시스템은 4채널 기능적 전기자극기(Functional Electrical Stimulus, FES)와 동기화되어 페달 회전 각도에 따라 하지에 전기 자극을 제공함으로써 근력이 약한 환자의 효과적인 재활 운동에 도움을 준다.
  • 본 연구에서는 개발된 침대형 자전거 시스템을 이용하여 누운 상태에서의 자전거 페달 운동 시 하지 근육의 활성 패턴을 분석하고자, 20대와 50대의 정상 성인을 대상으로 페달 구동 방향에 따른 하지 근육의 근 활성도를 측정하였다.
  • 본 연구에서는 입원 및 재활 초기 단계에서 환자가 이동하지 않고 침대에 누운 상태에서 하지 재활훈련이 가능하도록 개발된 침대형 자전거 시스템을 이용한 페달 운동 시 근 활성 패턴을 분석하기 위하여, 20대와 50대의 정상 성인을 대상으로 페달 구동방향에 따른 하지 근육의 근 활성도를 측정하였다.
  • 본 연구에서는 침대에 누워있는 환자들의 하지 재활 운동을 위하여 침대형 재활자전거 시스템 (Q Health MUL, Cybermedic Co., Ltd. Korea)을 개발하였다. 본 시스템은 침대에 누워있는 환자들의 재활을 위해 시스템을 침대까지 이동시켜 침대에 고정한 후 전동으로 높낮이와 암 길이를 조절하고, 수동 또는 능동으로 하지 자전거 훈련을 통하여 근기능 회복 및 근력 을 증진 할 수 있는 시스템이다.
  • 운동 보조모드는 기능적 전기자극기 (FES)와 연동하여 운동함으로써 강직 또는 근육 마름 현상을 완화시켜 조기재활의 효과를 높이고자 하였다. 운동 원리는 수동 모드와 같으며, Fig.
  • 8은 실험 사진으로, 피험자들은 하지의 근육에 전극을 부착한 뒤, 병원에서 사용되는 침대에 누워 자전거 운동을 실시한다. 피험자 간 신장차이를 고려하여 자전거와 피험자간의 간격은 피험자가 편안함을 느낄 수 있는 범위로 조절하였으며 충분한 연습을 통하여 페달 구동에 대한 불편함을 제거하고자 하였다. 피험자는 각 조건마다 2분 동안 30 rpm의 속도를 유지하며 자전거 페달운동을 실시하였으며, 운동 부하는 5단계로 설정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
노화의 진행은 무엇을 야기하는가? 0%로 점차 증가하는 추세이다.1 노화의 진행은 근력 저하, 감각계 손상과 그로 인한 예민성 감퇴, 관절의 유연성 제한을 야기하며, 이로 인하여 사회활동이 제한되고 보행 및 일상생활을 하는데 있어서 낙상 등과 같은 위험에 노출되게 된다.2,3 즉, 고령자 인구 증가와 함께 노화로 인한 노인성 질환 환자들이 증가함에 따라 조기 재활을 통한 지속적인 건강 관리 및 건강 유지를 위한 운동 기기나 훈련 방법에 대한 관심이 높아지고 있다.
조기 재활 중 자전거 운동의 특징 및 장점은? 또한 손상 부위의 마비 및 강직을 이완시킴으로써 운동 기능을 회복시키고, 전체적인 신체균형 유지와 심폐기능 및 혈액순환 강화에 도움을 준다.4 특히, 자전거 운동은 재활 훈련에 사용되는 대표적인 유산소 운동 방법으로, 실외뿐만 아니라 실내에서도 간편하게 운동 가능하며, 심폐능력 향상과 근력 증진, 골반과 무릎, 발목 등의 관절 가동 범위를 증가시키는 등의 복합적인 효과를 가지고 있다.
2014년 고령자 통계에 따르면 65세 이상 고령 인구는 얼마나 되는가? 2014년 고령자 통계에 따르면, 65세 이상 고령 인구는 전체 인구 중 12.7%를 차지하며, 2024년에는 19.0%로 점차 증가하는 추세이다.
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참고문헌 (14)

  1. Statistics Korea, "2014 Statistics on the Aged," http://kostat.go.kr/portal/eng/pressReleases/11/3/index.board?bmodedownload&bSeq&aSeq331389&ord2 (Accessed 16 August 2016) 

  2. Funaki, K., Shintani, M., Takano, Y., Matsuse, H., Shiba, N., et al., "Basic Study on a Walking Assist System with Electrical Stimulation for Elderly People," Proc. of 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, pp. 6917-6920, 2013. 

  3. Shin, S. H., Yu, M., Jeong, G. Y., Yu, C. H., Kim, K., et al., "Effect on the Balance Ability After Four Week Training Using the System for 3-D Dynamic Exercise Equipment," Journal of Rehabilitation Welfare Engineering and Assistive Technology, Vol. 6, No. 2, pp. 1-8, 2012. 

  4. Cho, J. S., Song, S. M., Kwon, T. K., Cho, K. S., and Hong, J. P., "A Study on the Development of a Cycle Type Healthcare Rehabilitation Device Design for the Physically Handicapped," Proc. of Rehabilitation Engineering and Assistive Technology Society of Korea Conference, pp. 71-75, 2014. 

  5. Ozasa, N., Morimoto, T., Bao, B., Shioi, T., and Ki-Mura, T., "Effects of Machine-Assisted Cycling on Exercise Capacity and Endothelial Function in Elderly Patients With Heart Failure," Circulation Journal, Vol. 76, No. 8, pp. 1889-1894, 2012. 

    상세보기 crossref

  6. Penailillo, L., Blazevich, A., Numazawa, H., and Nosaka, K., "Metabolic and Muscle Damage Profiles of Concentric versus Prepeated Eccentric Cycling," Medicine and Science in Sports Exercise, Vol. 45, No. 9, pp. 1773-1781, 2013. 

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  7. Jun, J. W. and Joo, K. C., "The Effect of Bicycle-Pedaling Types on Lower Extremity Muscle Recruitment and Metabolic Variables," Journal of Applied Science Technology, Vol. 5, No. 1, pp. 47-62, 1996. 

  8. Seo, J. W., Choi, J. S., Kang, D. W., Bae, J. H., and Tack, G. R., "Relationship between Lower-Limb Joint Angle and Muscle Activity due to Saddle Height during Cycle Pedaling," Korean Journal of Sport Biomechanics, Vol. 22, No. 3, pp. 357-363, 2012. 

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  9. Park, Y. K., Bang, I. K., Kim, Y. J., Kim, C., Lee, J. B., et al., "Effect of Posture on Muscle Activity and Oxygen Uptake in Cycle Ergometer," The Korean Journal of Sports Medicine, Vol. 29, No. 1, pp. 37-42, 2011. 

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  10. Cho, K. S., Kwon, T. K., and Hong, J. P., "The Development of Design of a Berthable Bike for the Elderly and the Handicapped," Journal of Industrial Design, Vol. 9, No. 1, pp. 97-104, 2015. 

  11. Ericson, M., "On the Biomechanics of Cycling. A Study of Joint and Muscle Load during Exercise on the Bicycle Ergometer," Scandinavian Journal of Rehabilitation Medicine. Supplement, Vol. 16, No. 1, pp. 1-43, 1985. 

  12. Shin, Y. H., "A Study on the Application of Musculoskeletal Model for Cycle Fitting: 20's and 70's," M.Sc. Thesis, Biomedical Engineering, Konkuk University, 2015. 

  13. Drake, R., Vogl, A. W., and Mitchell, A. W. M., "Gray's Anatomy for Students," Elsevier Health Sciences, 3rd Ed., pp. 561-599, 2010. 

  14. Yu, M., Piao, Y. G., Kim, S. J., Jeong, G. Y., and Kwon, T. K., "Effect on Lower Limb Exercise by Various Angle Using Cycling on Supine Position," Proc. of the HCI Society of Korea, pp. 475-477, 2012. 

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