임상현장에서 압력 바이오피드백 장치는 요통 환자들의 척추재활운동에 사용되고 있으나, 여러 가지 단점을 갖고 있다. 본 연구는 사용자에게 신체의 움직임과 균형을 센싱하고 모니터링하여 사용자에게 바이오피드백을 제공함으로써 척추재활운동시 실시간으로 정확한 운동방법과 자세를 제공하는 디지털화된 압력 바이오피드백 장치를 개발하고자 하였다. 그 후 사용성 평가를 진행하여 안전성, 수행성, 조작성, 만족성 등의 문제점을 파악하고 개선방향을 제시하고자 한다. 본 연구에 참여한 대상자는 총 33명으로 전문가 평가 집단 11명, 사용자 평가 집단 22명으로 실제 개발된 장비를 사용 후 5점 척도로 평가하였다. 사용자 집단에서는 안전성 3.59점, 조작성 4.38점, 만족성 4.49점으로 나타났으며, 전문가 집단에서는 안전성 2.86점, 조작성 3.91점, 수행성 4.28점으로 나타났다. 본 사용성 평가를 바탕으로 태블릿PC 거치대의 안정성 문제, 공기주입, 화면 표시 등의 문제점을 개선한다면 척추안정화 운동을 하면서 실시간 자신의 운동상태를 확인하여 정확한 운동과 기능 평가가 가능한 운동장치가 될 것이다.
임상현장에서 압력 바이오피드백 장치는 요통 환자들의 척추재활운동에 사용되고 있으나, 여러 가지 단점을 갖고 있다. 본 연구는 사용자에게 신체의 움직임과 균형을 센싱하고 모니터링하여 사용자에게 바이오피드백을 제공함으로써 척추재활운동시 실시간으로 정확한 운동방법과 자세를 제공하는 디지털화된 압력 바이오피드백 장치를 개발하고자 하였다. 그 후 사용성 평가를 진행하여 안전성, 수행성, 조작성, 만족성 등의 문제점을 파악하고 개선방향을 제시하고자 한다. 본 연구에 참여한 대상자는 총 33명으로 전문가 평가 집단 11명, 사용자 평가 집단 22명으로 실제 개발된 장비를 사용 후 5점 척도로 평가하였다. 사용자 집단에서는 안전성 3.59점, 조작성 4.38점, 만족성 4.49점으로 나타났으며, 전문가 집단에서는 안전성 2.86점, 조작성 3.91점, 수행성 4.28점으로 나타났다. 본 사용성 평가를 바탕으로 태블릿PC 거치대의 안정성 문제, 공기주입, 화면 표시 등의 문제점을 개선한다면 척추안정화 운동을 하면서 실시간 자신의 운동상태를 확인하여 정확한 운동과 기능 평가가 가능한 운동장치가 될 것이다.
In the clinical setting, the pressure bio-feedback device is used for the spinal rehabilitation of patients with back pain, but it has several disadvantages. The purpose of this study was to develop a digitalized pressure biofeedback system that provides precise exercise method and posture in real t...
In the clinical setting, the pressure bio-feedback device is used for the spinal rehabilitation of patients with back pain, but it has several disadvantages. The purpose of this study was to develop a digitalized pressure biofeedback system that provides precise exercise method and posture in real time during the spinal rehabilitation exercise by sensing and monitoring body movements and balance of users and providing biofeedback to users. After that, the usability testing for a digitalized pressure biofeedback system will be conducted to identify problems such as safety, performance, operability, and satisfaction, and suggest improvement directions. A total of 33 subjects were participated in the usability testing. The experts group and the users group evaluated the developed digitalized pressure biofeedback system on a scale of 5 points after using the equipment. In the user group, safety was 3.59, operability was 4.38, satisfaction was 4.49. In the expert group, safety was 2.86, operability was 3.91, and performance was 4.28. Based on the usability evaluation, if the problems of stability of the cradle for tablet PC, air injection, screen display, etc. are solved, it becomes a exercise device capable of accurately exercising and evaluating the function of the spine by checking its own motion state while the spinal stabilization exercise.
In the clinical setting, the pressure bio-feedback device is used for the spinal rehabilitation of patients with back pain, but it has several disadvantages. The purpose of this study was to develop a digitalized pressure biofeedback system that provides precise exercise method and posture in real time during the spinal rehabilitation exercise by sensing and monitoring body movements and balance of users and providing biofeedback to users. After that, the usability testing for a digitalized pressure biofeedback system will be conducted to identify problems such as safety, performance, operability, and satisfaction, and suggest improvement directions. A total of 33 subjects were participated in the usability testing. The experts group and the users group evaluated the developed digitalized pressure biofeedback system on a scale of 5 points after using the equipment. In the user group, safety was 3.59, operability was 4.38, satisfaction was 4.49. In the expert group, safety was 2.86, operability was 3.91, and performance was 4.28. Based on the usability evaluation, if the problems of stability of the cradle for tablet PC, air injection, screen display, etc. are solved, it becomes a exercise device capable of accurately exercising and evaluating the function of the spine by checking its own motion state while the spinal stabilization exercise.
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문제 정의
본 연구는 사용자에게 정확한 운동방법과 자세를 제시하고 훈련 방법을 제공, 운동 상태 및 신체 움직임과 균형을 센싱하고 모니터링하여 바이오피드백을 통하여 스스로 운동과 평가할 수 있는 장점을 지닌 디지털화된 압력 바이오피드백 장치를 개발 후 그에 따른 전문가 집단과 사용자 집단에 사용성 평가를 진행하고자 한다.
본 연구는 체계적인 운동프로그램을 통하여 자세교정과 정확한 자세에서의 예방운동과 치료 훈련시 운동 상태와 신체의 움직임, 균형 등을 센싱하고 모니터링하는 척추재활운동을 위한 디지털 압력 바이오피드백 장치를 개발하였다.
본 연구에서는 안정성, 조작성, 만족성, 수행성 등 여러 측면에서 문제점을 파악하고 개선 방향을 제시하고자 한다.
사용자 사용성 평가에서 안전성과 조작성, 만족성 등 여러 측면에서 문제점을 파악하고 향후 제품 업그레이드 시 개선 방향을 제시하고자 하였다.
제안 방법
전문가 사용성 평가에서는 직접 사용과 체험하면서 디자인과 설계상의 문제점을 발견하고 수정사항과 해결 방안을 제시하도록 하였다.
1mmHg 간격으로 표시가 이루어지고, 20mmHg에서 45mmHg까지의 범위에서 18개의 압력을 시험 압력으로 주입하고 압력계로 측정하였다.
개발 후 그에 따른 전문가 집단과 사용자 집단에 사용 평가를 진행하였다.
전문가 사용성 평가는 물리치료사 면허증과 물리치료 전공 박사학위가 있으며, 근골격계 관련 분야에서 임상경력 5년 이상인 자를 대상으로 선정하였다. 또한 직접 임상에서 압력 바이오피드백장치를 사용해본 자에 한하여 전문가 사용성 평가를 진행하였다. 전문가 사용성 평가에서는 직접 사용과 체험하면서 디자인과 설계상의 문제점을 발견하고 수정사항과 해결 방안을 제시하도록 하였다.
또한 펌프에서 압력을 가하지 않을 때 역방향(쿠션에서 모터펌프)으로 공기가 유입되어(공기 누수), 중간에 밸브를 설치하여 공기 유입을 차단하였다.
사용성 평가의 방법은 평가 목적이나 가용자원에 따라 다를 수 있으나, 본 연구에서는 사용자 기반평가(user based evaluation)와 검사 기반 평가(inspection based evaluation)를 수행하였다.
사용자 사용성 평가의 설문지는 안전성, 조작성, 만족성 세 영역으로 설정하였으며 세부 문항은 총 17문항이며, 전문가 사용성 평가의 설문지는 안전성, 조작성, 수행성 세 영역으로 세부 문항은 총 22 문항과 같다.
사용자 사용성 평가자는 근골격계 질환이 없는 일반인을 대상으로 압력 바이오피드백 장치를 사용해 본 적 없는 대상자 22명에게 디지털 압력 바이오피드백 장치를 직접 사용하여 운동 후 장비의 안전성과 조작성 등 설문평가를 실시하였다.
압력센서에 의해서 화면에 표시되는 압력의 정확성을 위해 한국기계전기전자시험연구원에 의뢰하여 공기압력 오차 시험을 실시하였다.
앞서 개발된 디지털 압력 바이오피드백 장치에 대한 사용성 평가를 위해 일반인 사용자와 임상에서 실제 압력 바이오피드백 장치를 사용해본 적 있는 전문가 집단에게 직접 디지털 압력 바이오피드백 장치를 사용해 보도록 하고 구조화된 설문지 응답을 통해 평가하도록 요청하였다.
운동 프로그램은 총 30개의 운동이 있으며, 자세에 따라 바로 누운 자세, 엎드려 누운 자세, 옆으로 누운 자세로 구성되고, 각 운동은 초급, 중급, 고급으로 난이도를 조절하였다.
사용성 평가에 사용된 설문지는 국제표준화기구(ISO)와 Nielsen (1994)의 사용성에 대한 의미와 개념을 안전성(safety), 조작성(manipulability)을 기본으로 하였다[23][24]. 하지만, 사용자와 전문가의 평가 기준과 방법이 다른 만큼 사용자 사용성 평가에서는 만족성(satisfaction)을, 전문가 사용성 평가에는 수행성(performability)을 추가하여 구성하였다.사용자 사용성 평가의 설문지는 안전성, 조작성, 만족성 세 영역으로 설정하였으며 세부 문항은 총 17문항이며, 전문가 사용성 평가의 설문지는 안전성, 조작성, 수행성 세 영역으로 세부 문항은 총 22 문항과 같다.
대상 데이터
개발된 디지털 압력 바이오피드백 장치는 본체, 에어쿠션, 태블릿PC, 거치대로 구성이 되어있다. 본체는 제어 보드, 압력센서, 펌프 모터, 솔레노이드 밸브, 블루투스를 포함하고 있다.
본 연구에 참여한 대상자는 총 33명으로 전문가평가 집단 11명, 사용자 평가 집단 22명이다. 전문가 사용성 평가는 물리치료사 면허증과 물리치료 전공 박사학위가 있으며, 근골격계 관련 분야에서 임상경력 5년 이상인 자를 대상으로 선정하였다.
본체는 제어 보드, 압력센서, 펌프 모터, 솔레노이드 밸브, 블루투스를 포함하고 있다.
앞서 개발된 디지털 압력 바이오피드백 장치에 대한 사용성 평가를 위해 일반인 사용자와 임상에서 실제 압력 바이오피드백 장치를 사용해본 적 있는 전문가 집단에게 직접 디지털 압력 바이오피드백 장치를 사용해 보도록 하고 구조화된 설문지 응답을 통해 평가하도록 요청하였다. 설문에 앞서 작성된 사용성 설문지의 타당도를 알아보기 위해 전문가 집단 11명을 대상으로 타당도 검정을 실시하였다. 내용타당도는 측정하고자 하는 내용에 대한 전문가의 전문지식에 의하여 검토되며[22], 전문가 조사에 의해 수집된 결과는 통계적 처리를 거쳐 평균과 표준편차, 내용 타당도 지수(content validity index, CVI)로 나타낼 수 있다.
전문가 사용성 평가는 물리치료사 면허증과 물리치료 전공 박사학위가 있으며, 근골격계 관련 분야에서 임상경력 5년 이상인 자를 대상으로 선정하였다.
제어 보드는 8bit 마이크로프로세서를 사용하였으며, 전원 스위치 입력과 현재 상태 디스플레이를 위한 표시용 LED를 부착하였다. 압력센서는 MPXV-5050 센서가 2개 사용되어 각각의 쿠션 압력을 측정할 수 있으며, 단일 쿠션(목 쿠션) 사용시에도 사용이 가능하다.
이론/모형
사용성 평가에 사용된 설문지는 국제표준화기구(ISO)와 Nielsen (1994)의 사용성에 대한 의미와 개념을 안전성(safety), 조작성(manipulability)을 기본으로 하였다[23][24]. 하지만, 사용자와 전문가의 평가 기준과 방법이 다른 만큼 사용자 사용성 평가에서는 만족성(satisfaction)을, 전문가 사용성 평가에는 수행성(performability)을 추가하여 구성하였다.
성능/효과
CVI는 측정 문항이 측정하고자 하는 내용을 얼마나 잘 반영하고 있는지를 나타내는 것으로 본 연구의 설문지 문항의 경우 모두 CVI 기준 .80 이상으로 내용타당도를 잘 반영하고 있는 것으로 나타났다(표 2).
기존 수동 바이오피드백 장치의 압력 표시가 2mmHg 간격으로 되어있고, 바늘로 움직이게 되어있어서 정확하게 압력을 확인하기 어려운 반면, 개발된 본 제품은 1mmHg 간격으로 디지털로 숫자로 표시가 되며, 그 오차 범위도 1mmHg보다 적어서 운동수행에 적합한 장비로 확인되었다.
이와 반대로 모든 항목에서 4점 이상으로 높은 점수를 받은 영역은 만족성으로 특히, 운동기기의 만족도 항목에서 정확한 몸통 안정화 운동에 4.5점을, 운동 프로그램 이해도 항목에서 동영상 시연과 자막 설명, 음성 안내 등 4.59점으로 운동프로그램의 이해도 측면에서 높은 수준을 나타내었다.
집단별 사용성 평가를 살펴보면, 사용자 집단에서는 안전성 영역 평균 3.59점(SD 1.57), 조작성 영역 평균 4.38(SD 1.00), 만족성 평균 4.49점(SD .84점)으로 나타났다.
후속연구
게다가, 공기 패드를 활용하여 운동시 실시간으로 몸의 좌우 균형과 대칭 등 다양한 사용자 자료 수집과 점수화 표현, 정확한 운동 수행시 활용에 필요하기 때문에 공기주입과 배출, 시간 등 개선이 필요한 부분에 대해 전문가들의 의견에 따라 개선되어야 한다. 또한, 프로그램 설정과 피드백에서 제공할 좌우 압력의 강도, 민감도, 화면 표시 설정, 음성 표현 등을 보완한다면 몸통 안정화 운동을 하면서 실시간 자신의 운동 상태를 확인하여 정확한 운동과 기능 평가가 가능한 운동장치가 될 것으로 사료된다.
이러한 결과를 바탕으로 볼 때 개발된 디지털 압력 바이오피드백 장치가 몸통 안정화 운동에 있어 정확한 운동과 자세를 제시하고 운동 상태와 움직임 등을 모니터링하여 스스로 운동할 수 있어 경쟁력을 확보할 수 있을 것이라 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
만성 허리 통증 환자가 겪는 문제들은 무엇인가?
일생 동안 전 인구의 80%가 허리 통증을 경험하며, 급성 허리 통증 환자 중 10~20%는 3 개월 이상의 통증과 장애를 일으키는 만성화를 초래하는 것으로 보고되고 있다[2]. 만성 허리 통증 환자는 정상인에 비해 자세조절의 손상[3], 근육 반응의 지연[4], 몸통 움직임의 감지 능력 손상[5], 자세 회복 시 오류 증가[6] 등 다양한 운동조절의 문제들이 허리 통증과 관련이 있는 것으로 보고되고 있다.
만성 허리 통증 환자에게 실시되는 운동방법에는 무엇이 있나?
만성 허리 통증 환자에게 실시되는 운동방법은 굽힘 운동[7], 폄 운동[8], 스트레칭, 유산소, 수중재활, 요가, 슬링 등 다양한 방법들이 적용되고 있다[9-10]. 그러나 이러한 운동방법들 중에는 환자에 따라 오히려 근육 손상을 일으킬 수 있으며 역학적 스트레스를 가하여 만성 허리 통증 환자에게는 몸통의 근력과 지구력 개선에 효과적이지 못하다는 지적이다[11].
만성 허리 통증 환자에게 실시되는 운동방법들의 문제점은 무엇인가?
만성 허리 통증 환자에게 실시되는 운동방법은 굽힘 운동[7], 폄 운동[8], 스트레칭, 유산소, 수중재활, 요가, 슬링 등 다양한 방법들이 적용되고 있다[9-10]. 그러나 이러한 운동방법들 중에는 환자에 따라 오히려 근육 손상을 일으킬 수 있으며 역학적 스트레스를 가하여 만성 허리 통증 환자에게는 몸통의 근력과 지구력 개선에 효과적이지 못하다는 지적이다[11]. 그러나, 일반적인 허리 통증에는 원인과 상관없이 척추의 안정성을 향상시키는 것이 치료와 재발에 더 효율적이라고 제시되고 있다[12].
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