[논문]편마비 환자를 위한 EMG 기반의 상지재활보조훈련기기 개발

이민현; 김영호; 손종상; 김정윤

편마비 환자를 위한 EMG 기반의 상지재활보조훈련기기 개발
Development of an EMG-Based Exoskeleton Rehabilitation Device for Upper Extremity of Hemiplegic Patients 원문보기

이민현 (연세대학교 대학원 의공학과) , 김영호 (연세대학교 대학원 의공학과) , 손종상 (연세대학교 대학원 의공학과) , 김정윤 (연세대학교 대학원 의공학과)

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문제 정의

본 연구에서는 경직 증세를 가진 환자를 위한 마비환자의 근력 강화 시 자율 의지를 반영하기 위하여 EMG 신호의 되먹임이 가능한 EMG 기반 상지재활보조훈련기기를 개발하였다. 운동 모방 방식으로 수의운동이 불가능한 환자도 재활 치료를 가능하게 하였다.
본 연구에서는 편마비 환자의 빠른 회복을 위하여 자택에서도 재활치료가 가능하도록 한 EMG 기반의 능동적인 상지재활보조 훈련기기를 개발하였다. 이는 환자의 의지를 적극 반영하여 수동적인 치료보다 재활의 효과를 높여줄 것이라 기대된다.

가설 설정

EMG와 관절 토크의 상관관계를 확인하기 위하여 등속성 운동 장비를 사용하여 정상인의 팔꿈치를 90°로 고정시킨 상태에서 이두박근의 MVC(Maximal Voluntary Contraction)를 측정하였다. 모터의 문턱치 레벨을 결정하기 위하여 이두박근의 MVC 신호를 100%로 가정하여 문턱치 레벨을 설정하였다.

제안 방법

4). EMG 문턱치는 환자마다 측정되는 수치가 다르므로 정규화 후 이두박근 MVC의 10%, 30%, 60%, 100%로 설정하였다(Fig.5)
, USA)은 각각 팔꿈치 관절 부근의 이두근과 삼두근 표면에 부착하였다. EMG 신호 수집 및 처리는 자체 제작한 EMG 측정 모듈을 사용하여 기존의 EMG 측정 시스템보다 휴대하기 편리하도록 제작하였으며, 건식전극을 사용함으로써 신호의 질을 높였다(Fig.2). EMG와 토크는 1000Hz로 측정되었으며, EMG 신호는 전파 정류하여 2Hz 2차 Butterworth Filter로 Linear Envelope하였다[4].
EMG와 관절 토크의 상관관계를 확인하기 위하여 등속성 운동 장비를 사용하여 정상인의 팔꿈치를 90°로 고정시킨 상태에서 이두박근의 MVC(Maximal Voluntary Contraction)를 측정하였다.

대상 데이터

외골격에 사용되는 모터는 등속성 운동 장비(BIODEX, Biodex Medical System, USA)를 이용하여 정상인 3명을 대상으로 100deg/sec의 일정한 속도로 0~100°의 운동범위 내에서 굽힘을 3회 반복하여 측정된 토크 데이터를 바탕으로 RE40(Maxon, Switzland)를 선정하였다(Table 1).

후속연구

이는 환자의 의지를 적극 반영하여 수동적인 치료보다 재활의 효과를 높여줄 것이라 기대된다. 또한 기기의 크기가 작고 사용하기 편리하여 환자가 병원을 찾지 않아도 시간과 장소에 구애받지 않고 주기적으로 반복적인 치료가 가능할 것이다. 차후 환자를 대상으로 개발된 훈련기기를 적용하여 효과를 검증할 것이다.
본 연구에서는 편마비 환자의 빠른 회복을 위하여 자택에서도 재활치료가 가능하도록 한 EMG 기반의 능동적인 상지재활보조 훈련기기를 개발하였다. 이는 환자의 의지를 적극 반영하여 수동적인 치료보다 재활의 효과를 높여줄 것이라 기대된다. 또한 기기의 크기가 작고 사용하기 편리하여 환자가 병원을 찾지 않아도 시간과 장소에 구애받지 않고 주기적으로 반복적인 치료가 가능할 것이다.
또한 기기의 크기가 작고 사용하기 편리하여 환자가 병원을 찾지 않아도 시간과 장소에 구애받지 않고 주기적으로 반복적인 치료가 가능할 것이다. 차후 환자를 대상으로 개발된 훈련기기를 적용하여 효과를 검증할 것이다.

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