초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 최근 4차산업기술의 산물인 ICT와 MEMS가 융합된 모션트래킹 기술과 신호처리 기술을 활용하여 파킨슨병과 같이 운동장애 질병을 가진 환자를 효과적으로 진단하하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 연구는 총 3년을 계획으로 다음과 같이 년차별 목표를 두고 있다. 1차 년도에서는 기존의 모션트래킹 기술을 응용하거나 조합하여 파킨슨병 환자의 움직임을 정량적으로 측정하고 진단하는 프로세스를 개발하는 것이 목표이다. 2차 년도에서는 앞에서 개발한 진단 프로세스를 적용한 진단용 키트를 제작하고 환자와 정상인을 대상으

□ 연구개요
본 연구는 최근 4차산업기술의 산물인 ICT와 MEMS가 융합된 모션트래킹 기술과 신호처리 기술을 활용하여 파킨슨병과 같이 운동장애 질병을 가진 환자를 효과적으로 진단하하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 연구는 총 3년을 계획으로 다음과 같이 년차별 목표를 두고 있다. 1차 년도에서는 기존의 모션트래킹 기술을 응용하거나 조합하여 파킨슨병 환자의 움직임을 정량적으로 측정하고 진단하는 프로세스를 개발하는 것이 목표이다. 2차 년도에서는 앞에서 개발한 진단 프로세스를 적용한 진단용 키트를 제작하고 환자와 정상인을 대상으로 시험을 실시하고 이를 통하여 정량적 진단지표와 전문의사의 진단 사이의 상관성 분석을 실시한다. 3차년도에서는 환자 스스로가 운동장애의 정도를 손쉽게 점검할 수 있고, 재활 정도를 정량적으로 모니터링 할 수 있는 프로그램 개발을 최종 목표로 하고 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
3년의 연구기간으로 수행된 본 연구의 년차별 목표에 따른 연구결과는 다음과 같이 정리한다. 1차 년도에서는 파킨슨병 환자의 움직임을 정량적으로 측정하고 진단하는 프로세스를 개발하는 것을 목표로 하였다. 본 연구진은 진단프로세스로 적용할 진단 시험방법을 파킨슨병 의료진의 자문을 근거로하여 결정하였으며, 상용 IMU 센서를 구조물 더미에 적용하여 예비 시험을 실시하였다. 예비 시험을 통하여 각속도 신호와 특정방향의 가속도 신호를 저역통과필터 및 주기적분법 등을 이용하여 움직임의 각도를 추정하는 알고리듬을 개발하였다. 2차 년도에서는 1차 년도에서 개발한 프로세서를 기반으로 진단용 키트를 제작하는 것이 주된 목표였으며, 환자와 정상인을 대상으로 시험을 실시하여 얻은 정량적 진단지표를 전문의사의 진단 결과 사이의 상관성 분석을 실시하는 기초를 마련하는 것이 추가적인 목표이다. 본 연구진은 우선 연구윤리를 준수하기 위하여 IRB 승인을 획득하였으며, 환자의 손에 착용하여 움직임을 센싱하는 IMU 센서 키트를 제작하였다. 그리고 샘플링한 집단에 대하여 수행한 임상 시험에 서 11가지의 정량적 진단지표들을 선정하였다. 최적화 기법인 최소자승법을 이용하여 피시험자 움직임의 동영상으로 진단한 의료진의 결과와 상관성이 높은 진단지표들의 가중치를 구하였다. 3차 년도에서는 운동장애의 정도를 손쉽게 점검할 수 있고, 재활 정도를 모니터링 할 수 있는 프로그램 개발을 최종 목표로 하였다. 본 연구진은 최근 4차산업의 산물인 인공지능 딥러닝 알고리듬을 이용하여 환자와 정상인을 분류하고, 운동장애의 중증도를 분류하는 프로그램을 개발하였다. 그 결과, 환자와 정상인을 매우 정확하게(0.9 < AUC < 1) 분류하는 것을 확인하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구의 결과물은 모션트래킹 기술을 이용한 운동량 정량화에 대한 것과 운동장애 정도를 평가하는 객관적 진단지표, 그리고 환자와 정상인을 분류해낼 수 있는 딥러닝 모델의 개발이다. 정량적 진단지표와 그 것을 이용한 딥러닝 모델을 통한 파킨슨병 진단은 전문 의료진의 진단에 비하여 정량적인 평가가 가능하고 주관적인 편차를 제거할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 손의 움직임 외의 다양한 증후를 바탕으로 진단하는 전문의료진의 진단을 대신하기 위해서는 더욱 다양한 신호를 획득하여 더욱 고도화된 프로세스가 요구된다. 이 프로세스의 정확성이 보장되면, 쉽고 간단하게 진단하여 질병을 조기에 발견할 수 있고 효과적인 처방이 가능하다. 그럼으로써 사회적 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 환자 삶의 질을 높일 수 있다. 또한 질병의 정도를 정량적으로 모니터링하여 시간에 따른 재활의 정도를 확인할 수 있다는 장점이 있다. 그리고 운동장애 환자들의 재활운동에 대한 의지를 증폭시킴으로써 재활의 효과 또한 향상시킬 수 있다. 운동량의 정량화 기술을 각종 스포츠분야에 적용하여 운동자세 교정 및 효율적인 운동 방법을 제시하는 데에도 유용하다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 13