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초록
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본 논문에서는 기존의 보행 분석의 제한점을 개선한 보행분석 방법으로 보행불균형을 판단하기 위해 자체 제작한 좌 우측 고관절, 슬관절의 각도 측정 장비SI 지표를 활용한 판단 시스템과 개인별 보행 상태의 양상을 분석하기 위해 DTW 유사도 분석 알고리즘을 이용한 보행 분석 방법을 제한한다. 실험은 보행 장애가 없는 총 12명의 피험자를 대상으로 정상 보행 및 불균형 보행 실험을 진행하였다. 실험결과 좌 우측 고관절과 슬관절의 각도 측정을 통한 불균형 판단 SI 지수 산출을 통해 정상 보행과 불균형 보행 모두 판단을 할 수 있었다. 개인별 보행특성 분석에서는 실험에 참여한 12명의 피험자를 대상으로 정상보행과 불균형 보행 시 허리 중앙, 좌 우측 허벅지, 발등의 측정 부위에 대한 유사도를 각각 비교하였다. 피험자별 정상 보행 및 불균형 보행 시 측정한 값에 대한 유사도 분석을 통해 보행 동작을 수행하는 동안 항시 같은 패턴의 보행 동작을 유지하는 것이 아니라는 점을 분석 결과 판단할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the present study, to determine walking imbalance using the walking analysis method, where limitations in the existing walking analysis have been minimized, we propose a new walking analysis method that adopts the following: self-developed equipment to measure the angles of left-right hip joints ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 장에서는 하지 보행 불균형 상태에 따른 보행 불균형의 판단을 위해 자체 제작한 엔코더 측정 장비 및불균형을 판단하는 데 사용되는 불균형 판단 SI(symmetry index) 지표에 관해 기술한다. 또한, 개인별 보행특성의 양상을 살펴보기 위해 사용된 DTW(dynamic time warping) 알고리즘에 관해 기술한다.
  • 평가지를 활용한 기능적 보행 평가방법의 경우 앞서 제기한 제한사항에는 크게 영향을 받지 않지만, 해당 전문의의 진단 및 평가에 의존하는 성향이 큰 특성상 평가 시 주관적인 입장 반영이 매우 큰 요소로 작용하기 때문에 객관적이고 정형화된 수치를 제시하는 측정 및 평가 방법보다는 객관성이 떨어지는 제한점이 있다. 본 논문에서는 하지 보행 불균형 상태에 따른 개인별 보행특성 분석을 위해 불균형 판단 방법과 보행 간 유사도 특성분석 방법을 제안한다. 자체 제작한 엔코더 장비와 보행 불균형 판단 SI(symmetry index) 지표를 통해 보행 불균형 평가를 진행한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
체계적인 보행분석의 접근은 언제 시작되었는가? 보행은 인류가 지구상에 존재하면서부터 있는, 가장 기본적인 동작 수행 행위 중 하나로 신경 근육, 생역학적, 운동기능 학적 변화의 절정 등으로 이루어진 복잡한 운동의 유형이라 할 수 있다 [1] . 생체역학에서 체계적인 보행분석의 접근은 1880년대 사진작가 에드워드 마이브리지(Edweard Muybrige)로부터 시작된 것으로 알려져 있다. 당시 획기적으로 고안된 사진기를 이용하여 인간의 다양한 기울임 동작 및 동물들의 질주 모습을 연속 사진으로 촬영하여 남겼다.
연령이 증가함에 따라 이상 보행으로 인한 질병의 발생률 및 유병률은 어떠한가? 이상 보행에 따른 불균형 보행은 하지의 선천적 또는 후천적인 구조상의 이상으로 발생하는 경우와 중추신경계 또는 말초신경계의 이상, 근육이나 전정 기관 등의 이상을 비롯해 매우 다양하고 복합적인 요인에 의해 발생할 수 있다. 또한, 연령이 증가함에 따라 발생률과 유병률이 증가하는 것으로 알려져 있으며 [4] , 노인 보행에 대한 Sudarsky의 보고에 따르면 60세까지 인구의 85%가 정상 보행 추이를 보이게 되고, 이후 85세에서는 18% 정도만이 정상 수준의 보행을 유지하는 것으로 알려져 있다 [5] . 이와 같은 이상 보행에 따른 보행 불균형의 진단과 판단을 위한 노력은 지금까지도 계속 이어져 오고 있으며, 국내의 경우 90년대 후반부터 3차원적 보행분석에 관한 논문이 발표되는 등 [6~9] 현재까지도 다양한 측정 도구와 방법 그리고 수학적 기법을 사용한 연구에 이르기까지 각각의 영역을 이루며 발전해 오고 있다.
보행이란? 당시 획기적으로 고안된 사진기를 이용하여 인간의 다양한 기울임 동작 및 동물들의 질주 모습을 연속 사진으로 촬영하여 남겼다. 보행은 하지의 여러 관절에서 잘 조화된 역학운동이 동시 다발적으로 일어나 몸의 중심을 완만하게 전환하는 복잡한 과정으로서 입각기(stance phase)와 유각기(swing phase)를 교대로하는 양 하지의 신체를 한 지점에서 다른 지점으로 옮겨가는 행위이다 [2] . 이러한 복합적인 요소가 반영된 보행 동작 수행에 있어 이상 보행은 생리학적, 역학적인 관점에서 관절, 근육, 신체구조의 변형 및 이상에 따른 다양한 질병을 유발 시킬 수 있다 [3] .
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참고문헌 (22)

  1. Andriacchi TP, Andersson GB, Fermier RW, et al. "A study of lower-limb mechanics during stair-climbing," J Bone Joint Surg Am. vol. 62, no. 5, pp. 749-757, 1980. 

  2. Perry J. Gait Analysis : Normal and pathological function. New Jersey, Slack Inc. pp. 3-47, 1992. 

  3. Nigg, B. M., Biomchanics of Rurring Shoe Champaign. IL : Human Kinetics, 1986. 

  4. Snijders AH, Van De Warrenburg BP, Giladi N, Bloem BR. "Neurological gait disorders in elderly people: clinical approach and classification," The Lancet Neurology. vol. 6, no. 1, pp. 63-74, 2007. 

  5. Sudarsky L. "Gait disorders: prevalence, morbidity, and etiology," Advances in Neurology. vol. 87, pp. 111-117, 2001. 

  6. Ahn JC, Koo JW and Ihn JC. "Gait analysis after total hip replacement," J Korean Orthop Assoc. vol. 27, pp. 1194-1202, 1992. 

  7. Chung CY, Seong SC, Lee MC, Moon YW, Kim TG and Lim ST, "Gait analysis after total knee arthroplasty," J Korean Orthop Assoc. vol. 32, no. 5, pp. 1290-1301, 1997. 

  8. Kim YM, Chung CY, Kim HJ, Ahn JH and Park MJ, "Gait analysis of the patients with unilateral avascular necrosis of the femoral head," J Korean Orthop Assoc. vol. 8, pp. 109-122, 1996. 

  9. Lee SH, Kim MY, Chang JS, Kim KY, Yoo JY and Ha SB. "Gait analysis in patients with unilateral hip ankylosis," J Korean Orthop Assoc. vol, 11, pp. 215-222, 1999. 

  10. Johnson, J. E., Kidder S. M., Abuzzahab F. S., et al. "Three-dimensional Motion Ana1ysis of the Adult Foot and Ankle," Human Motion Analysis, IEEE Press, New York, NY, 1996. 

  11. Boo-Hwan Lee, et al., "A Study on the Rehabilitation Training Induction Scheme for Improving the Gait Efficiency of Lower-Limb Amputee," The Institute of Electronics and Information Engineers, pp. 1061-1064, 2016. 

  12. Mi-Ran Lee, Jae-Hwan Ryu, Sang-Ho Kim, and Deok-Hwan Kim., "Gait Phase Recognition based on EMG Signal for Stairs Ascending and Stairs Descending," Journal of The Institute of Electronics and Information Engineers, vol. 52, no. 3, March 2015. 

  13. J. R. Perttinen, E. Anttila, J. Sodergard, J. Merikanto, and P. V. Komi, "Gait asymmetry in patients with limb length discrepancy," Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports. vol. 14, no. 1, pp. 49-56, 2004. 

  14. L. D. Alexander, S. E. Balck, K. K. Patterson, F. Gao, C. J. Dadells, and W. E. McIlroy, "Association Between Gait Asymmetry and Brain Lesion Location in Stroke Patients," Stroke. vol. 40, no. 2, pp. 537-544, 2009. 

  15. T. Karaharju-Huisman, S. Taylor, R. Begg, J. Cai, and R. Best, "Gait Symmetry Quantification During Treadmill Walking," Seventh Australian and New Zealand Intelligent Information Systems Conference, Perth, Western Australia. vol. 18, no. 21, pp. 203-206, Nov, 2001. 

  16. L. D. Alexander, S. E. Balck, K. K. Patterson, F. Gao, C. J. Dadells, and W. E. McIlroy, "Association Between Gait Asymmetry and Brain Lesion Location in Stroke Patients," Stroke. vol. 40, no. 2, pp. 537-544, 2009. 

  17. K. K. Patterson, I. Paraflanowicz, C. J. Danells, V. Closson, M. C. Verrier, W. R. Staines, S. E. Black, W. E. Mcllroy, "Gait asymmetry in community - ambulating stroke survivors," Arch Phys Med Rehabil. vol. 89, no. 2, pp. 304-310, 2008. 

  18. Minseok Jang, Seongbae Kong, Rakkyung Ko, Ju Young Chong, Sung-Kwan Joo, "Preliminary Study on Appliance Load Disaggregation Using Dynamic Time Warping Method," The Korean Institute of Electrical Engineers. pp. 45-46, 2015. 

  19. Seok-Woo Jang, Moon-Haeng Huh, Gey-Young Kim, "Effective HandwritingVerificationthrough DTW and PCA," Journal of the Korea Society of Computer and Information. vol. 14, no. 7, pp. 25-32, Jul 2009. 

  20. Jungik Cho, Yillbyung Lee, "Adult Contents Filtering using Voice Information and DTW," Korean Institute of Intelligent Systems. vol. 18, no. 1, pp. 432-434, April 2008. 

  21. Keogh, E. J., & Pazzani, M. J. "Scaling up dynamic time warping to massive dataset," European Conference on Principles of Data Mining and Knowledge Discovery. Springer Berlin Heidelberg. pp. 1-11, 1999. 

  22. Rita M. Kiss, "Comparison between kinematic and ground reaction force techniques for determining gait events during treadmill walking at different walking speeds," Medical Engineering & Physics. vol. 32, no. 6, pp. 662-667, 2010. 

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