체중심 가속도를 이용한 정상보행과 편마비보행 분석

Abstract

[한글]

가속도계를 사용하면 기존에 계산에 의한 것보다 운동학 및 동역학 자료의 정확한 검출이 가능하다. 또한 삼차원 보행분석시스템보다 간단하여 그 유용성에 관한 연구가 몇 십년간 계속 되어오고 있다.이에 본 연구에서는 삼차원 보행분석시스템과 동기를 유지하며 체중심의 가속도를 무선으로 측정하는 장치를 개발하고, 20대의 정상인 대상자 10명과 뇌졸중 환자 17명을 대상으로 수직 및 좌우 가속도를 측정하였다.정상보행을 대상으로 한 실험에서 체중과 가속도는 통계적으로 유의한 상관관계를 보이지 않았다. 매 보마다 반복되는 수직 가속도와 매 활보마다 반복되는 좌우 가속도의 일부 특징점들은 삼차원 보행분석시스템에서 검출된 보행단계 중, 초기 접지 시점과 하지 들림 시점을 매우 정확히 반영하였다. 그 외에 입각기에 있는 하지의 최대 무릎 굴곡점을 반영하는 특징점도 발견하였다. 또한 가속도 신호가 지면 반발력을 반영하고 있음도 확인하였다. 편마비보행을 대상으로 한 실험에서 보행 속도와 가속도 크기 간에 통계적으로 유의한 상관관계가 있었다. 이 보행 속도는 Brunnstrom 회복 단계와도 유의한 상관관계가 있는 것이었다. 한 활보장에서 환측 보장이 차지하는 비율과, 환측 주정점의 크기에 대한 주정점 간의 차이 사이에도 통계적으로 유의한 상관관계가 있었다. 환측 유각기에 대한 유각기 시간차는 경직 정도 및 Bunnstrom 회복 단계와 통계적으로 유의한 상관관계가 있었다. 주정점 간의 시간 간격은 실제 보 간의 시간 간격과 통계적으로 매우 높은 상관성을 보였다. 이를 통해 대상자 보의 시간적 대칭성의 검사도 가능할 것으로 생각된다.본 연구를 통해, 체중심의 가속도를 측정하여 정상보행시 각 하지의 입각기와 유각기를 구분하는 것이 가능하며, 그 외의 생체역학적 특성들도 다수 검출할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 편마비보행시 경직 및 Brunnstrom 회복 단계 그리고 보행시 양 하지의 대칭성의 호전 정도를 가속도 측정을 통하여 평가할 수 있음을 알 수 있었다. 가속도 측정기를 이용한 보행 분석은 삼차원 보행분석시스템과 달리 충분히 긴 연속적인 보행을 측정할 수 있는 장점을 가지고 있다. 더 많은 대상에 대한 연구를 통해 타당성이 입증되면 임상에서 복잡한 삼차원 보행분석시스템을 사용하지 않고도 필요한 평가를 할 수 있을 것으로 기대된다.

[영문]

With the accelerometric device, the kinematic and the kinetic aspects could be analyzed more precisely at desired location. The accelerometry is a more convenient method to use than 3D gait analysis system. Therefore in the last several decades there have been many studies on the utility of the accelerometry in the gait analysis field.In this study the telemetry accelerometer which was synchronized with the 3D gait analysis system was developed. Also this device was applied to ten normal volunteers and seventeen hemiplegic patients for measuring the vertical and lateral accelerations.In the normal group, there was no significant correlation between the body weight and the vertical acceleration. The specific peak points in the measured acceleration curve were matched closely with the initial-contact and the toe-off. There was the other peak point which reflected the maximum knee flexion instant in the stance phase. And the acceleration curves during the single limb support period resembled the ground reaction curves. In the hemiplegic group, there was a significant correlation between the velocity and the vertical acceleration value. There were significant correlations between several elements of hemiplegic gait and the correspondent acceleration values. Furthermore there was no significant difference between the interval of the successive main peaks in the vertical acceleration curve and the duration of the corresponding steps. By using this results, the clinicians would be able to evaluate the symmetricity of the hemiplegic gait by the acceleration data.This study showed that detecting the initial-contact and the toe-off, and the capability of the accelerometry to extract several biomechanical aspects would be possible in normal gait. Also another results about hemiplegic gait showed that the improvements in spasticity, Brunnstrom recovery stage and the symmetricity could be assessed. The capability for the successive gait cycle measurement is the distinct advantage of the accelerometry, unlike 3D gait analysis system. Further studies would make it possible for the accelerometry to replace partly the use of the 3D gait analysis system in clinics.