[논문]만성 뇌졸중 환자에서 스마트폰을 이용한 보행변수 평가의 신뢰도와 타당도

박진; 김태호

doi:10.13066/kspm.2018.13.3.19

만성 뇌졸중 환자에서 스마트폰을 이용한 보행변수 평가의 신뢰도와 타당도
Reliability and Validity of a Smartphone-based Assessment of Gait Parameters in Patients with Chronic Stroke 원문보기

대한물리의학회지 = Journal of the korean society of physical medicine, v.13 no.3, 2018년, pp.19 - 25

박진 (대구대학교 대학원 물리치료학과) , 김태호 (대구대학교 물리치료학과)

Abstract ▼ AI-Helper

PURPOSE: Most gait assessment tools are expensive and require controlled laboratory environments. Tri-axial accelerometers have been used in gait analysis as an alternative to laboratory assessments. Many smartphones have added an accelerometer, making it possible to assess spatio-temporal gait parameters. This study was conducted to confirm the reliability and validity of a smartphone-based accelerometer at quantifying spatio-temporal gait parameters of stroke patients when attached to the body. METHODS: We measured gait parameters using a smartphone accelerometer and gait parameters through the GAITRite analysis system and the reliability and validity of the smartphone-based accelerometer for quantifying spatio-temporal gait parameters for stroke patients were then evaluated. Thirty stroke patients were asked to walk at self-selected comfortable speeds over a 10 m walkway, during which time gait velocity, cadence and step length were computed from smartphone-based accelerometers and validated with a GAITRite analysis system. RESULTS: Smartphone data was found to have excellent reliability ($ICC2,1{\geq}.98$) for measuring the tested parameters, with a high correlation being observed between smartphone-based gait parameters and GAITRite analysis system-based gait parameters (r = .99, .97, .41 for gait velocity, cadence, step length, respectively). CONCLUSION: The results suggest that specific opportunities exist for smartphone-based gait assessment as an alternative to conventional gait assessment. Moreover, smartphone-based gait assessment can provide objective information about changes in the spatio-temporal gait parameters of stroke subjects.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 병적보행을 나타내는 뇌졸중 환자에게 누구나 쉽게 구할 수 있고 쉽게 사용이 가능한 스마트폰에 내장되어 있는 3축의 가속도계를 바탕으로 측정된 시공간적 보행변수의 신뢰성, 타당성에 대한 검증을 실시하고 임상에서 뇌졸중 환자의 보행 훈련 전과 후 시공간적 보행변수의 변화에 대한 측정의 방법을 제공하고자 하였다.
본 연구는 병적보행을 나타내는 뇌졸중 환자의 보행 변수를 측정함에 있어 간편하고, 편리하며 누구나 쉽게 적용할 수 있는 측정방법을 제시하고자 실시하였다. 이를 위해 스마트폰에 내장되어 있는 3축의 가속도계를 바탕으로 측정된 시공간적 보행변수가 GAITRite 보행분석 시스템을 통해 측정된 보행변수와 비교하여 신뢰할 수 있고, 타당한지 검증하였다.
본 연구에서는 스마트폰을 통해 측정되는 보행변수의 신뢰도와 타당도를 검증하기 위하여 GAITRite 보행 분석 시스템을 통하여 측정되는 시공간적 보행변수와 상관관계를 분석하였다. 그러나 GAITRite 보행분석 시스템을 통한 보행분석은 높은 수준의 신뢰도와 타당도를 나타내지만 족저압을 받아들이는 입력판의 길이가 정해져 있기 때문에 10m의 보행을 실시하여 분석된 스마트폰 보행변수와의 직접적인 비교에서 차이가 있을 수 있다.

제안 방법

대상자들은 편안한 속도로 10m의 거리를 총 2번 보행을 실시하였다. 10m의 거리를 시작지점과 끝지점에 각 각 테이프를 표시한 후 중간지점에 GAITRite 보행분석 시스템을 위치시켰다. 스마트폰은 대상자들의 요추 3번에 허리밴드를 이용하여 고정하였다.
보행동안 시공간적 보행변수의 측정은 GAITRite 보행분석 시스템(GAITRite, CIR Systems Inc, USA)을 통하여 실시하였다. GAITRite 보행분석 시스템의 보행판을 따라 수직으로 배열되어 있는 센서를 통하여 시공간적 보행변수를 측정하고 수집된 정보는 전산화 프로그램(GAITRite GOLD, Version 3.2b CIR Systems Inc, USA)으로 처리하였다. 대상자들은 편안한 속도로 10m의 거리를 총 2번 보행을 실시하였다.
대상자들은 시작지점에 선 후 연구자가 “시작”하라고 구령하면 보조 연구자가 스마트폰 어플리케이션을 실행과 동시에 편안한 속도로 보행을 실시하였다.
2b CIR Systems Inc, USA)으로 처리하였다. 대상자들은 편안한 속도로 10m의 거리를 총 2번 보행을 실시하였다. 10m의 거리를 시작지점과 끝지점에 각 각 테이프를 표시한 후 중간지점에 GAITRite 보행분석 시스템을 위치시켰다.
2018년 1월부터 2018년 2월까지 재활운동치료를 받는 뇌졸중 환자 중에서 연구의 목적을 이해하고 연구에 참여하겠다고 동의한 30명의 대상자에게 동의서를 받은 후 실시하였다. 대상자의 진단명, 나이, 성별, 손상 부위 그리고 기간 등은 대상자와의 면접과 의무 기록을 통해 조사하였으며, 연구대상자의 선정 기준은 다음과 같다.
10m의 거리를 시작지점과 끝지점에 각 각 테이프를 표시한 후 중간지점에 GAITRite 보행분석 시스템을 위치시켰다. 스마트폰은 대상자들의 요추 3번에 허리밴드를 이용하여 고정하였다. 대상자들은 시작지점에 선 후 연구자가 “시작”하라고 구령하면 보조 연구자가 스마트폰 어플리케이션을 실행과 동시에 편안한 속도로 보행을 실시하였다.
스마트폰을 통해 측정되는 보행변수의 신뢰도와 타당도 검증을 위하여 스마트폰을 통한 보행변수의 측정과 GAITRite 보행분석 시스템을 통한 보행변수의 측정을 동시에 실시하였다. 스마트폰을 이용한 보행변수의 측정은 스마트폰(iPhone 6s, Apple Inc, USA)에 내장되어 있는 가속도계를 바탕으로 측정되는 어플리케이션인 Gait Analysis Pro(Gait Analysis Pro, YTA K K, Japan)를 이용하였다.
일반인을 대상으로 스마트폰을 몸통, 가방, 허리띠, 손, 주머니에 각 각 위치시키고 측정된 보행변수의 신뢰도와 GAITRite 보행분석 시스템과의 상관관계 분석결과 몸통에 스마트폰을 위치시키는 것이 높은 신뢰도와 강한 상관관계를 나타냈다(Silsupadol 등, 2017). 이를 바탕으로 본 연구에서는 뇌졸중 환자에게 몸통에 해당하는 요추 3번에 스마트폰을 위치시키고 보행변수를 측정하였다. 그 결과 높은 수준의 신뢰도와 타당도를 나타냈는데, 뇌졸중 환자에게 스마트폰을 통하여 보행변수를 측정하고자 한다면 요추 3번에 스마트폰을 고정시키고 측정하는 것을 고려해야 할 것이다.
본 연구는 병적보행을 나타내는 뇌졸중 환자의 보행 변수를 측정함에 있어 간편하고, 편리하며 누구나 쉽게 적용할 수 있는 측정방법을 제시하고자 실시하였다. 이를 위해 스마트폰에 내장되어 있는 3축의 가속도계를 바탕으로 측정된 시공간적 보행변수가 GAITRite 보행분석 시스템을 통해 측정된 보행변수와 비교하여 신뢰할 수 있고, 타당한지 검증하였다.

대상 데이터

2018년 1월부터 2018년 2월까지 재활운동치료를 받는 뇌졸중 환자 중에서 연구의 목적을 이해하고 연구에 참여하겠다고 동의한 30명의 대상자에게 동의서를 받은 후 실시하였다. 대상자의 진단명, 나이, 성별, 손상 부위 그리고 기간 등은 대상자와의 면접과 의무 기록을 통해 조사하였으며, 연구대상자의 선정 기준은 다음과 같다.

데이터처리

0 ; SPSS Inc, Chicago, USA)를 통하여 분석하였다. GAITRite 보행분석 시스템과 스마트폰을 통해 측정된 보행변수의 측정자내 신뢰도를 분석하기 위해 급내상관계수(ICC2,1)를 실시하였다. 또한 스마트폰으로 측정된 보행변수의 타당도를 분석하기 위해 Pearson 상관분석을 실시하였다.
대상자들의 측정된 값에 대한 통계처리를 위하여 SPSS software (ver 18.0 ; SPSS Inc, Chicago, USA)를 통하여 분석하였다. GAITRite 보행분석 시스템과 스마트폰을 통해 측정된 보행변수의 측정자내 신뢰도를 분석하기 위해 급내상관계수(ICC2,1)를 실시하였다.
GAITRite 보행분석 시스템과 스마트폰을 통해 측정된 보행변수의 측정자내 신뢰도를 분석하기 위해 급내상관계수(ICC2,1)를 실시하였다. 또한 스마트폰으로 측정된 보행변수의 타당도를 분석하기 위해 Pearson 상관분석을 실시하였다. 자료의 모든 통계학적 유의 수준(p)은 .
대상자들은 시작지점에 선 후 연구자가 “시작”하라고 구령하면 보조 연구자가 스마트폰 어플리케이션을 실행과 동시에 편안한 속도로 보행을 실시하였다. 총 2회 보행을 실시하였으며 측정된 보행변수 중 보행속도, 분속수, 보장의 평균값을 통계처리 하였다.

이론/모형

Gait Analysis Pro의 표본 추출률은 100Hz이며, 체중심의 움직임과 보행변수는 스마트폰에서 자동으로 분석되어 화면에 표시된다. 보행동안 시공간적 보행변수의 측정은 GAITRite 보행분석 시스템(GAITRite, CIR Systems Inc, USA)을 통하여 실시하였다. GAITRite 보행분석 시스템의 보행판을 따라 수직으로 배열되어 있는 센서를 통하여 시공간적 보행변수를 측정하고 수집된 정보는 전산화 프로그램(GAITRite GOLD, Version 3.
스마트폰을 통해 측정되는 보행변수의 신뢰도와 타당도 검증을 위하여 스마트폰을 통한 보행변수의 측정과 GAITRite 보행분석 시스템을 통한 보행변수의 측정을 동시에 실시하였다. 스마트폰을 이용한 보행변수의 측정은 스마트폰(iPhone 6s, Apple Inc, USA)에 내장되어 있는 가속도계를 바탕으로 측정되는 어플리케이션인 Gait Analysis Pro(Gait Analysis Pro, YTA K K, Japan)를 이용하였다. Gait Analysis Pro의 표본 추출률은 100Hz이며, 체중심의 움직임과 보행변수는 스마트폰에서 자동으로 분석되어 화면에 표시된다.

성능/효과

GAITRite 보행분석 시스템을 통하여 측정된 보행변수의 측정자내 신뢰도 결과 보행속도는 .99, 분속수는 .99, 보장은 .97로 높은 수준의 신뢰도를 보였다. 스마트폰 어플리케이션을 통해 측정된 보행변수의 측정자내 신뢰도는 보행속도 .
그 결과 스마트폰을 통해 측정된 보행변수 중 보행속도, 분속수, 보장에서 모두 높은 수준의 신뢰도를 나타냈다. 이와 유사하게 Silsupadol 등(2017)의 연구에서도 일반인의 요추 3번에 부착된 스마트폰을 통해 수집되는 보행변수 중 보행속도의 급내상관계수는 .
본 연구에 참여한 대상자 총 30명의 평균 나이는 56.1±13세, 남자 20명과 여자 10명으로 구성되어 있으며, 평균 유병기간은 11.6±4.4개월, 평균 신장은 165.8±9.4cm, 평균 체중은 66.1±6.8kg이었다(Table 1).
스마트폰 어플리케이션을 통하여 측정된 보행변수와 GAITRite 보행분석 시스템을 통하여 측정된 보행변 수의 상관성을 분석한 결과 보행속도는 상관계수 .99로 강한 상관관계를 보였다(p<.01).
스마트폰을 통해 측정된 뇌졸중 환자의 보행변수중 보장은 GAITRite 보행분석 시스템을 통해 측정된 보장과의 상관관계 분석결과 다른 보행변수들보다 낮은 수준의 상관관계를 나타냈다. 그러나 An과 Woo(2016)의 연구에서는 일반인에게 스마트폰을 통해 측정된 보장과 족저압 기반 보행평가 장비를 통해 측정되는 보장과의 상관관계 분석결과 r= .
스마트폰을 통해 측정된 뇌졸중 환자의 보행변수중 보행속도, 분속수는 GAITRite 보행분석 시스템을 통해 측정된 보행속도, 분속수와 상관관계 분석결과 강한 상관관계를 나타냈다. 일반 노인의 요추 부위에 부착된 가속도계를 바탕으로 보행변수를 측정한 연구에서 보행변수 중 보행속도, 분속수는 GAITRite 보행분석 시스템을 통하여 측정된 보행속도, 분속수와 상관관계 분석결과 강한 상관관계를 나타냈다(Hartmann 등, 2009b).

후속연구

이를 바탕으로 본 연구에서는 뇌졸중 환자에게 몸통에 해당하는 요추 3번에 스마트폰을 위치시키고 보행변수를 측정하였다. 그 결과 높은 수준의 신뢰도와 타당도를 나타냈는데, 뇌졸중 환자에게 스마트폰을 통하여 보행변수를 측정하고자 한다면 요추 3번에 스마트폰을 고정시키고 측정하는 것을 고려해야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	뇌졸중은 어떤 문제를 유발하는가	뇌졸중은 뇌 영역의 손상으로 인해 사지마비와 근력 약화, 감각문제, 지각, 인지기능 소실 등 복합적인 문제를 유발한다(Gunaydin 등, 2011; Hoseinabadi 등, 2013). 특히 뇌 손상부위 반대편측의 마비에 따른 편마비 증상은 비정상적임 움직임과 비대칭적인 체중지지, 체중이동 능력 감소, 독립적인 기립자세 유지의 어려움 등을 관찰할 수 있다(Peurala 등, 2007).
	편마비 증상은 어떤 형태를 통해 관찰되는가	뇌졸중은 뇌 영역의 손상으로 인해 사지마비와 근력 약화, 감각문제, 지각, 인지기능 소실 등 복합적인 문제를 유발한다(Gunaydin 등, 2011; Hoseinabadi 등, 2013). 특히 뇌 손상부위 반대편측의 마비에 따른 편마비 증상은 비정상적임 움직임과 비대칭적인 체중지지, 체중이동 능력 감소, 독립적인 기립자세 유지의 어려움 등을 관찰할 수 있다(Peurala 등, 2007). 또한 움직임과 협응의 조절 문제로 인하여 정상적인 보행이 어려워지고 일상 생활의 문제를 유발한다(Januario 등, 2010).
	현재 임상에서 사용하는 보행평가가 가지는 단점은 무엇인가	임상에서 주로 실시하는 보행평가는 카메라를 이용하여 동작을 촬영한 후 평가하는 동작분석, 힘판을 이용한 보행평가, GAITRite 보행분석 시스 템과 같은 보행로 위를 걷는 동안의 보행평가 등이 이루어지고 있다(Bilney 등, 2003; Webster 등, 2005). 이러한 장비들은 높은 신뢰도와 타당도를 나타내지만 가격이 비싸고, 측정을 위한 실험 환경의 조절이 요구되며 무겁고 부피가 커서 휴대성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 또한 임상에서 치료사나 뇌졸중 환자가 직접 다루고 측정하기에는 복잡하고 어렵다는 단점을 가지고 있다(Silsupadol 등, 2017).

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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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