초록 ▼

최근 교통량의 증가로 인한 교통사고의 증가와 노령인구의 증가로 인한 뇌졸중 및 외상성 뇌 손상 등의 중추신경계의 손상과 근골격계의 질환에 따른 자세균형 제어력의 손실이 환자의 재활치료에 많은 어려움을 초래함에 따라 자세균형 재활에 관한 관심이 높아지고 있다. 이들의 빠른 사회로의 환원을 위해서는 평형감각을 회복시킬 수 있는 효율적인 재활훈련이 필요하다.
그동안 자세균형제어에 관한 많은 연구가 진행되어왔다. Shumway-Cook과 Winstein, Lehman 등은 힘판을 이용한 압력중심의 변화를 뇌졸중으로 인한 반신마비환자와

최근 교통량의 증가로 인한 교통사고의 증가와 노령인구의 증가로 인한 뇌졸중 및 외상성 뇌 손상 등의 중추신경계의 손상과 근골격계의 질환에 따른 자세균형 제어력의 손실이 환자의 재활치료에 많은 어려움을 초래함에 따라 자세균형 재활에 관한 관심이 높아지고 있다. 이들의 빠른 사회로의 환원을 위해서는 평형감각을 회복시킬 수 있는 효율적인 재활훈련이 필요하다.
그동안 자세균형제어에 관한 많은 연구가 진행되어왔다. Shumway-Cook과 Winstein, Lehman 등은 힘판을 이용한 압력중심의 변화를 뇌졸중으로 인한 반신마비환자와 외상성 뇌손상 환자에게 바이오피드백으로 활용한 결과, 자세의 안정 및 보행능력 향상에 큰 효과가 있음을 입증하였다. 그러나, 기존의 측정장치는 자세균형 재활에 필요한 시각, 전정기관, 그리고 체성감각 등을 통합적으로 자극하지 못할 뿐 아니라 피 훈련자가 단조로움을 느끼게 되는 단점이 있다. 또한 임상에서는 재활 균형 훈련에 있어서 치료사의 주관적인 관찰이 많이 이뤄지고 있으며, 분석 시스템 이용에 있어서도 균형에 미치는 요인이 매우 복잡하여 소홀히 하는 부분도 있다. 따라서, 효과적인 재활훈련을 위해서는 모의환경의 제공과 함께 정량적 분석이 가능한 새로운 재활 훈련장치가 필요하다.
따라서 본 연구에서는 시각, 전정기관, 그리고 체성감각 등을 통합적으로 자극하면서도 균형에 필요한 가장 효율적인 장비로서 자전거를 선택했다. 단순히 서있는 상태01서의 평형뿐만 아니라 사람들은 이동을 위해서 보행으로 이어지게 된다. 이때 보행시 COM(the body center of mass)와 신체가 움직인다. 그래서 이와 같은 동작을 자전거를 탈 때 보행과 유사하게 수행하게 된다. 따라서 평형감각 측정 및 진단시스템에 자전거를 응용하였다.
자전거 시뮬레이터는 주행시, 가상현실 주행 시나리오 환경과 상호작용이 가능하므로 기존 방식에 비해 훈련의 단조로움을 피할 수 있고, 흥미를 유발시켜 자발적인 훈련이 가능하여 더 높은 재활효과를 기대할 수 있다. 기존 연구에서 개발되어진 자전거 시뮬레이터는 단순히 근력을 길러주는 레져, 오락용에 불과하였다. 또한, 우리의 앞선 연구에서는 평형감각훈련 장비임에도 체중이동에 관한 센서 및 파라미터가 없었다.
본 연구에서는 가상현실기술과 자전거를 이용하여 평형감각 실조환자의 시각, 전정감각, 체성 감각을 정량적으로 진단하고 자극, 훈련시킬 수 있는 자전거 시뮬레이터를 개발하였다. 이를 위해, 네 개의 로드 셀(road ceil)을 이용하여 피험자에가 자신이 체중 이동상태를 실시간으로 피드백시켜 자세제어훈련에 사용하도록 하였다. 또한 가상환경 주행 시 주행거리, 핸들움직임 각도, 주행속도, COP, 도로 중심이탈도, 체중이동, 주행시간, 도로를 벗어나는 횟수 등을 이용하여 자세균형 상태를 모니터링하며, 평형감각 측정 및 훈련하는 소프트웨어를 개발하였다. 이들 파라미터 및 시각적 피드백 정보를 분석함으로서, 적용한 시스템의 평형감각 측정, 분석, 진단 및 재활훈련 장치로서 유용한지 검토하였다 본 연구를 종합해본 결과 본 시스템은 평형감각의 장OH가 있는 자세균형환자에서 평형상태의 정량적 측정, 분석을 가능하게하고, 반복 훈련으로 평형감각의 조절과 그 기능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 결론적으로, 본 시스템은 통합평형감각 분석, 진단 및 훈련용 재활장비로 유용함을 알 수 있었다.

Abstract ▼

Recently, traffic accidents have been increased due to an increase in the traffic volume, and the old aged population has been also increased. Such increase in traffic accidents and the old aged population is one of the causes for many cases of damage to the central nervous system, such as stroke, t

Recently, traffic accidents have been increased due to an increase in the traffic volume, and the old aged population has been also increased. Such increase in traffic accidents and the old aged population is one of the causes for many cases of damage to the central nervous system, such as stroke, traumatic brain injury and the like, and various diseases in the musculoskeletal system. Further, due to such damage to the central nervous system and diseases in the musculoskeletal system, the ability to control the postural balance gets to be lost. Such loss of the ability to control the postural balance causes many difficulties in rehabilitative treatment of patients, So, rehabilitation of the postural balance is getting to attract a great interest.
Many methods for assessing the postural balance control by the clinical assessment index have been suggested. Drowatzkey, at ai. demonstrated the reliability of the method for measuring the postural balance control using the force plate in normal persons, and Shumway-cock, et at. and Lehmann, et al. demonstrated the reliability thereof in patients with brain dysfunction, and Nor, et al. demonstrated the reliability thereof in patients with vestibular function disorder.
But, the conventional measurement system has the shortcoming that it not only fails to stimulate senses required for rehabilitation of the postural balance in integration but also makes a subject trainee feel monotonous. A new rehabilitation training system, which not only provides a simulative environment but also enables such factors to be analyzed quantitatively, is therefore needed.
In this study, a new system for stimulating the postural balance sense in integration and analyzing results has been suggested for improving the problems of the conventional rehabilitation training system by using bicycle. The ability to control the postural balance and the rehabilitation training effect were assessed quantitatively.
In this study, a new rehabilitation training system, designated as a virtual cycling system, was developed to improve postural balance control by combining virtual reality technology with an unfixed bicycle, Several parameters including path deviation, cycling velocity, cycling time, head movement, and weight shift of subjects are extracted and evaluated to quantify the extent of postural balance control. Also, to improve the effect of balance training, the visual feedback information related to the subject's weight shift was assessed to identify whether it was useful.From the experimental results of this study, it could be also known that as a result of conducting the repeated training, not only the balance and weight shift control ability but also the cycling ability including the degree of path deviation degree, the cycling speed was improved together.
It was concluded that the system was effective as a training device and, in addition, the technology might have a wider applicability to the rehabilitation field.

목차 Contents

• II. 총괄연구개발과제 연구결과 ... 8
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 8
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과 ... 19
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 99
• 4. 총괄연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 101
• 5. 총괄연구개발과제의 활용계획 ... 107
• 6. 참고문헌 ... 109
• 7. 첨부서류 ... 113