표제지
요약문
목차
제1장 연구 배경 및 필요성 11
제1절 연구배경 11
1. 연구배경 11
제2절 연구의 필요성 25
1. 발목근육훈련 연구의 필요성 25
제2장 연구목표 및 범위 27
제1절 연구목표 27
1. 최종 연구목표 27
2. 연차별 연구목표 28
3. 당해년도 연구목표 29
제2절 연구범위 31
1. 발목근육훈련기(AMT) 시제품 개발 및 구동 검증 31
2. AMT 시제품 예비임상실험 진행 31
제3절 연구방법 및 내용 32
1. 발목근육훈련기(AMT) 개발 32
2. 임상연구 34
제3장 연구수행 내용 및 결과 47
제1절 발목근육훈련기 개발 및 구동 검증연구 47
1. 발목근육훈련기 시제품 설계 및 제작 47
2. AMT 시제품의 예비 실험 결과 분석 57
제2절 비장애인의 발목관절평가 및 균형능력 임상측정연구 61
1. 발목관절 임상 평가를 위한 실험수행 61
제3절 발목근육훈련기 신뢰도 검증(Test Retest Reliability) 연구 66
1. 발목근육훈련기(AMT) 신뢰도 검증연구를 위한 실험설계 66
2. 예비임상실험 결과(Preliminary Results) 72
제4절 보행환경에 따른 보행능력 분석연구 85
1. 보행능력평가를 위한 환경조건 설계 85
2. 피험자 보행특성 분석 86
3. 보행 운동역학적 데이터 결과 88
4. 하지관절각도범위 98
제5절 발목근육훈련기와 보행능력간의 연관성 분석연구 104
1. 임상평가데이터기반의 발목근육훈련기 ROM의 차이 비교 104
2. 발목근육훈련기 ROM기반의 보행 시 발목 ROM의 차이 비교 104
제4장 연구사업 목표 달성도 및 대외기여도 106
제1절 연구사업 목표 달성도 106
1. 발목근육훈련기(AMT)의 개발 및 발명 106
2. 발목근육훈련기(AMT)를 이용한 임상실험 실시 106
3. 발목의 특성과 보행의 상관관계 연구를 위한 장치 구현 및 분석 106
제2절 대외기여도 107
1. 국내 특허 출원 107
제5장 연구사업 결과의 활용계획 108
1. 발목근육훈련기의 설계개선에 관한 연구 108
2. 발목근육훈련기를 이용한 다양한 바이오피드백에 관한 연구 108
3. 보행 및 균형능력에 대한 효과 검증을 위한 임상시험 실시 108
4. 보급형 발목근육훈련기 개발을 위한 기초 설계 실시 108
5. 단하지 보조기 개발을 위한 기초 연구 실시 108
6. 향후 활용 방안 109
제6장 참고문헌 110
판권기 114
〈표 1-1〉 국내 개발 발목근육훈련기 18
〈표 1-2〉 국내 수입 발목근육훈련기 19
〈표 1-3〉 국내외 특허기술 현황 22
〈표 1-4〉 국외 강직 측정 관련 특허기술 현황 23
〈표 2-1〉 연차별 연구목표 28
〈표 2-2〉 Effect of Age on MVC in Ankle Isometric Tests 평균(표준편차) 36
〈표 3-1〉 국내외 발목훈련기기와 발목근육훈련기(AMT)간의 기술비교 50
〈표 3-2〉 임상측정 결과(DF: dorsiflexion, PF:plantarflexion, IN: inversion, EV: eversion) 65
〈표 3-3〉 발목 움직임 실험조건 70
〈표 3-4〉 수정된 발목 움직임 실험조건 70
〈표 3-5〉 피험자 정보 72
〈표 3-6〉 시상면 조건의 신뢰도 검증 분석결과 74
〈표 3-7〉 관상면 조건의 신뢰도 검증 분석결과 76
〈표 3-8〉 반복된 시상면 동작의 신뢰도 검증 분석결과 79
〈표 3-9〉 반복된 관상면 동작의 신뢰도 검증 분석결과 83
〈표 3-10〉 비장애인과 뇌졸중장애인의 보행 분석 결과 89
[그림 1-1] 뇌졸중 편마비 장애인과 비장애인의 보행 중 하지 움직임 특성 12
[그림 1-2] 뇌졸중 편마비 장애인 근력증강그룹(흰색)과 대조군(검정색)의 계단오르기 차이점(p=0.000) 13
[그림 1-3] 하지근력증강 뇌졸중 편마비 장애인의 훈련 전후 운동에서의 차이점 13
[그림 1-4] 트레드밀 보행주기에 따른 양하지 지지기(Double support period) 근활동 분석 14
[그림 1-5] 뇌졸중편마비 장애인과 비장애인의 보행중 발목근육의 활동 15
[그림 1-6] RMS of TA EMG 16
[그림 1-7] 보행속도 변화에 따른 TA EMG 측정 16
[그림 1-8] 중재 전후의 TA와 GCM EMG 변화 17
[그림 1-9] Rutgers Ankle 20
[그림 1-10] Anklebot 21
[그림 1-11] Examples of trajectory changes(Anklebot) 21
[그림 2-1] 발목근육훈련기 아이디어 스케치 27
[그림 2-2] 연구 개요도 34
[그림 2-3] 노인 남성과 여성의 발목 굽힘(Dorsiflexion) 최대 강도(Isometric Test) 36
[그림 2-4] 노인 남성과 여성의 발목 폄(Plantarflexion) 최대 강도(Isometric Test) 36
[그림 2-5] Force plate 상하판 설계도 37
[그림 2-6] 발목훈련기 기구부(왼쪽: Inversion(위)/Eversion(아래), 오른쪽: Neutral) 37
[그림 2-7] VICON Motion System 38
[그림 2-8] Noraxon Telemyo 2400R G2 38
[그림 2-9] AMTI OR-6 38
[그림 2-10] K4b2 39
[그림 2-11] 지면바나력기상 발목 최대회전력 측정 자세 40
[그림 2-12] a. Tibialis anterior, b. Gatrocnemius, c. Peroneus longus 41
[그림 2-13] 비평탄면의 보행 43
[그림 2-14] 실험용 운동화 및 족부 마커 부착 위치 44
[그림 2-15] 낙상예방 안전장치(Cobo R2, Easystep Korea) 45
[그림 3-1] 발받침 설계도면(왼쪽: 상판, 오른쪽: 하판) 48
[그림 3-2] Force Transducer(Wii Sensor) 48
[그림 3-3] Foot Axes 49
[그림 3-4] 발목훈련기 구동부(상:뒷면, 좌하:전우측면, 우하:측면) 49
[그림 3-5] Sagittal plane mechanical limit 51
[그림 3-6] Frontal(Coronal) plane mechanical limit 51
[그림 3-7] 발판 Type1 52
[그림 3-8] 발판 Type2 52
[그림 3-9] Boa Closure System을 이용한 발 고정 장치 53
[그림 3-10] 발목근육훈련기의 구동부 및 제어부 53
[그림 3-11] EPOS2 24/5 specification 54
[그림 3-12] EPOS2 24/2 specification 54
[그림 3-13] 발목근육훈련기 움직임 구현 55
[그림 3-14] 제어프로그램 인터페이스 부분 56
[그림 3-15] 발목근육훈련기 1차 시작품 56
[그림 3-16] Forxe transducer 교정 기울기 그래프 58
[그림 3-17] AMT와 VICON에 의한 시상면 움직임의 발목 행동 파라미터 59
[그림 3-18] AMT와 VICON에 의한 관상면 움직임의 발목 행동 파라미터 60
[그림 3-19] 뇌졸중 장애인 ABC scale 측정결과 62
[그림 3-20] 뇌졸중 환자의 BBS 측정결과 및 변화 63
[그림 3-21] 아급성기 및 만성 뇌졸중 환자의 BBS 측정결과 63
[그림 3-22] 비장애인과 뇌졸중 장애인의 구간별 TUG 시간 비교 64
[그림 3-23] 높낮이 조절 의자 66
[그림 3-24] 비측정부 발 받침대 66
[그림 3-25] 다이얼시스템을 이용한 발목 고정 장치 67
[그림 3-26] 발목고정 시 모습 67
[그림 3-27] 근전도(Tibialis Anterior, GCM, Med. Soleus, Peroneus Longus), 하지 반사마커 부착 위치 68
[그림 3-28] Baseline Ankle Muscle EMMG Measurements(Sitting vs Standing) 68
[그림 3-29] 발목근육훈련기 측정 기본자세 69
[그림 3-30] Dorsiflexion 71
[그림 3-31] Plantarflexion 71
[그림 3-32] Inversion 71
[그림 3-33] Eversion 71
[그림 3-34] Everted Dorsiflexion 71
[그림 3-35] Inverted Plantarflexion 71
[그림 3-36] Inverted Dorsiflexion 71
[그림 3-37] Everted Plantarflexion 71
[그림 3-38] 시상면에 대한 AMT ROM과 VICON ROM간의 상관관계 74
[그림 3-39] AMT & VICON ROM & active ROM간의 상관관계(시상면 조건) 75
[그림 3-40] AMT와 VICON의 raw data 저장 형식(시상면조건) 77
[그림 3-41] 발목회전속도에 따른 두 데이터간의 동일성 비교(시상면조건) 78
[그림 3-42] 발목운동속도에 따른 발목회전의 방향성 분류 기준(시상면조건) 78
[그림 3-43] 운동속도를 이용한 dorsiflexion(위)/plantarflexion(아래)구간 분류 79
[그림 3-44] AMT과 VICON의 raw data 저장 형식(관상면조건) 81
[그림 3-45] 1차함수식을 적용한 AMT 데이터와 VICON 데이터간의 비교 81
[그림 3-46] 발목회전속도에 따른 두 데이터간의 동일성 비교(관상면조건) 82
[그림 3-47] 발목운동속도에 따른 발목회전의 방향성 분류 기준(관상면조건) 82
[그림 3-48] 시상면 움직임에 대한 AMR의 발목 ROM의 수치 결과 84
[그림 3-49] 비평탄면 구축 과정 85
[그림 3-50] AnyWalker 86
[그림 3-51] Cobo R2 86
[그림 3-52] Heel strike-toe off-heel strike 보행주기 88
[그림 3-53] 평탄면과 비평탕면에 따른 비장애인의 평균 보행속도(짙은 흰색: dominannt/흰색: non-dominant) 90
[그림 3-54] 비장애인과 뇌졸중장애인의 보행환경별 평균 보행속도(흰색: 뇌졸중장애인/회색: 비장애인) 91
[그림 3-55] 평탄면과 비평탕면에 따른 비장애인의 보 길이(흰색 non-dominant/짙은 회색: dominant) 92
[그림 3-56] 비장애인과 뇌졸중장애인의 보행 환경별 평균 보 길이(흰색: 뇌졸중장애인/짙은 회색: 비장애인) 93
[그림 3-57] 평탄면과 비평탕면에 따른 비장애인의 평균 보 너비(흰색 non-dominant/짙은 회색: dominant) 94
[그림 3-58] 비장애인과 뇌졸중장애인의 보행환경별 평균 보 너비(흰색: 뇌졸중장애인/짙은 회색: 비장애인) 95
[그림 3-59] 평탄면과 비평탕면에 따른 비장애인의 평균 보 시간(흰색: dominannt/회색: non-dominant) 96
[그림 3-60] 비장애인과 뇌졸중장애인의 보행환경별 평균 보 시간(흰색: 뇌졸중장애인/짙은회색: 비장애인) 97
[그림 3-61] 평탄면/비평탄면 보행주기 시 뇌졸중장애인과 비장애인의 발목관절각 변화 98
[그림 3-62] 비평탄면/평탄면보행 시 뇌졸중장애인과 비장애인의 발목ROM 분포 99
[그림 3-63] 평탄면/비평탄면 보행주기 시 뇌졸중장애인과 비장애인의 무릎관절각 변화 100
[그림 3-64] 비평탄면/평탄면보행 시 뇌졸중장애인과 비장애인의 무릎 ROM 분포 101
[그림 3-65] 평탄면/비평탄면 보행주기 시 뇌졸중장애인과 비장애인의 엉덩관절각 변화 102
[그림 3-66] 비평탄면/평탄면보행 시 뇌졸중장애인과 비장애인의 엉덩관절 ROM 분포 103
[그림 3-67] ABC 상위그룹과 하위그룹 사이에 AMT dorsiflexion-plantarflexion ROM의 비교 104
[그림 3-68] AMT-dorsiflexion/plantarflexion ROM의 상위그룹과 하위그룹간의 평탄면/비평탄면 보행 시 발목ROM(sagittal plane)의 비교 105
[그림 4-1] 발목 근육 훈련 장치 출원번호통지서 107