본 연구에서는 하지마비 장애인의 족하수 방지를 위하여 족배굴곡 보조를 위한 외골격 보조기를 개발하였다. 본 보조기는 인공 근육형 공압 액추에이터를 이용한 동력 전달부, 동력부의 고정을 위한 무릎 관절 착용부 및 보행 신호 검출을 위한 발목 관절 착용부로 구성되었다. 보조기는 무릎 관절 착용부와 발목 관절 착용부에 고정되어 족배굴곡 토크를 발생시켰으며, 발바닥 압력센서를 통해 사용자의 보행 단계를 검출하고, 족배굴곡 보조 타이밍을 감지하도록 하였다. 보행에 이상이 없는 건강한 65세 이상 고령자 7명과 20대 성인 10명을 대상으로 외골격 보조기의 족배굴곡 보조에 대한 성능을 확인한 결과, 인공 근육형 공압 액추에이터의 보조 시 전경골근의 근활성이 감소하는 결과가 나타났다. 향후 연구에서는 하지마비 환자를 대상으로 외골격 보조기의 효과를 검증할 것이다.
의족의 자동 보행 모드 변경 알고리즘 개발에는 주로 사용되는 패턴 인식 또는 퍼지 추론 기법을 이용하지만 즉각적인 보행 환경 변화에는 대응하기 어렵다는 단점을 가진다. 이러한 한계점을 해결하고자 본 논문에서는 한 보행 주기 내 특정 보행단계에서의 보행 환경 추정을 통해 다음 걸음의 보행 모드를 자동으로 변환하는 알고리즘을 개발하였다. 제안하는 알고리즘은 마이크로 컨트롤러 내에 이식되어 운용되어야 하므로 계산량과 추정 소요 시간을 고려하여 랜덤포레스트 기반을 사용하여 개발하였다. 개발된 랜덤포레스트 기반의 보행 단계 및 환경 추정 모델은 마이크로 컨트롤러 내에 이식되어 유효성 평가를 진행하였다.
BACKGROUND: This study aimed to determine the changes in muscle strength and walking ability in patients who complained of knee instability due to excessive pronation of the foot. METHODS: Twenty patients (ten men and ten women) who complained of instability of the knee joint due to excessive pronation of the foot participated in the experiment. In the experimental group, the internal rotation of the tibia caused by excessive adduction of the foot was maintained as external rotation, and the joint state was to recognize the movement of the joint position changed through maintenance of the muscle. This exercise was performed five times for each patient, and the muscle strength maintenance was performed for 20 seconds. In the control group, stretching and range of motion (ROM) exercises were performed. For the stretching exercise, one specific motion was performed for 20 second, and the ROM exercise was performed to confirm the change in muscle strength in the knee joint area and walking ability. RESULTS: The knee flexion and extension strength in the patients with excessive pronation of the foot differed significantly from those in the subjects from the control group (p<.05). Further, the before-after comparison of the step time and length in the evaluation of walking ability, which affects overall postural movement due to knee joint instability, revealed a significant difference between the experimental and control groups (p<.05). CONCLUSION: The patients that were subjected to manual therapy and ROM exercise for the knee joint showed improved knee joint muscle strength and walking ability compared to the subjects from the control group.
Objective: The purpose of this study was to investigate the effect of neck traction and foot type on plantar pressure distribution during walking. Method: Total of 24 data were collected from women working with a computer for more than 6 hours every day. Three groups by foot type were divided: Pes Planus, normal foot, and Pes Cavus. Depending on the foot type and cervical traction, plantar pressure variables were measured; CA, MF, PP, and CT. Each variable was divided into 12 masks. MANOVA was performed for the difference of plantar pressure variables by foot type, and a paired t-test was performed for the cervical traction within groups. Results: The total CA decreased in the Pes Planus (p<.001) and Pes Cavus (p<.05) groups. MF increased in the big toe (p<.01) and 2nd toe (p<.05) of the normal foot, and MF-3rd metatarsal decreased (p<.01). The MF-2nd toe (p<.01) and 3rd toe (p<.05) of Pes Cavus decreased. The PP decreased in 2nd toe (p<.05), 3rd toe (p<.01), and 4th toe (p<.05) of the Pes Cavus. In normal foot, the PP-3rd metatarsal (p<.05) and PP-4th metatarsal (p<.01) reduced. In Pes Planus, PP decreased in the hindfoot (p<.05). In Pes Cavus group wearing a neck-tractor, the CT-hindfoot increased (p<.05). Conclusion: There was a significant change in the plantar pressure change by foot type after neck traction. When walking with a neck-tractor, the heel impact was alleviated in the Pes Planus, and the Pes Cavus showed the smooth and effective propulsion in the push-off. Overall, weight acceptance was effectively performed when walking with neck-traction. It was also found that the neck-tractor corrects the alignment of the neck, thereby creating a more stable gait pattern.
연구목적: 본 논문에서는 스마트 디바이스의 높은 보급률을 활용하여 근감소증을 추정 및 예측하는 딥러닝 알고리즘을 제안과 연구를 수행한다. 연구방법: 딥러닝 학습을 위해 스마트 디바이스에 내장된 관성센서를 활용하여 실험 데이터를 수집하였다. 데이터를 수집하는 테스트용 어플리케이션 구현하여 '정상'과 '비정상'걸음과 '달리기', '낙상', '스쿼트' 자세의 5 가지 상태를 구분하여 데이터를 수집하였다. 연구결과: LSTM, CNN, RNN model 사용 시 예측 정확도를 분석했고 CNN-LSTM 융합형 모델을 활용하여 이진분류 정확도 99.87%, 다중 분류 92.30%의 정확도를 보였다. 결론: 근감소증이 있는 사람의 경우 걸음걸이의 이상이 생긴다는 점에 착안하여 스마트 디바이스를 활용한 연구를 진행하였다. 본 연구를 활용하여 근감소증으로 인해 생기는 재난안전을 강화 할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 고령 보행자의 안전한 보행을 위한 새로운 팔 스윙 보행 패턴 기반 보행안전 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 스마트 밴드, 스마트 워치 등 햅틱 기반의 디바이스를 활용한 고령 보행자용 보행 안전 시스템으로 기존의 하지 운동의 보행 패턴으로 보행자의 낙상 상황을 인지하기 어려운 문제점을 해결하기 위해 팔 스윙 기반의 보행 패턴을 활용한다. 팔 스윙 기반 보행 패턴은 디바이스의 가속도 센서를 이용한 팔의 스윙을 통해 걸음수 및 보행자의 낙상 상황을 인지하며 낙상 상황이 발생하는 위치를 데이터베이스화하여 고령 보행자에게 낙상 발생 예상 위치 근처를 보행할 시 경고 메시지를 전달하여 고령자에게 보행 안전을 제공한다. 이러한 시스템을 통해 고령자의 안전한 보행 권리 및 환경 개선할 수 있을 것으로 기대한다.
Objectives: This study investigated the pattern identification (PI) and clinical index of Parkinson's disease (PD) for personalized diagnosis and treatment. Methods: This prospective observational multi-center study recruited 100 patients diagnosed with PD from two Korean medicine hospitals. To cluster new subtypes of PD, items on a PI questionnaire (heat and cold, deficiency and excess, visceral PI) were evaluated along with pulse and tongue analysis. Gait analysis was performed and blood and feces molecular signature changes were assessed to explore biomarkers for new subtypes. In addition, unified PD rating scale II and III scores and the European quality of life 5-dimension questionnaire were assessed. Results: The clinical index obtained in this study analyzed the frequency statistics and hierarchical clustering analysis to classify new subtypes based on PI. Moreover, the biomarkers and current status of herbal medicine treatment were analyzed using the new subtypes. The results provide comprehensive data to investigate new subtypes and subtype-based biomarkers for the personalized diagnosis and treatment of PD patients. Ethical approval was obtained from the medical ethics committees of the two Korean medicine hospitals. All amendments to the research protocol were submitted and approved. Conclusions: An objective and standardized diagnostic tool is needed for the personalized treatment of PD by traditional Korean medicine. Therefore, we developed a clinical index as the basis for the PI clinical evaluation of PD. Trial Registration: This trial is registered with the Clinical Research Information Service (CRIS) (KCT0008677)
The purpose of this study was to compare the ring lock type knee-ankle-foot orthosis (KAFO) with newly developed 4-bar linkage KAFO on the gait characteristics of persons with poliomyelitis clinically. This 4-bar linkage is the stance control type KAFO which provide the stability during stance phase and knee flexion during swing phase. Two subjects participated in this study voluntarily. We provided the customized 4-bar linkage KAFO then asked the subjects to walk in level surface and stairs under the two different KAFO conditions. The characteristics of gait in the persons with poliomyelitis were evaluated using a 3D motion analysis system and force plate. Additionally 6 minute walk test for physiological cost index were conducted using pulse oximeter to measure the energy consumption. In the results of this study, the differences of 4-bar linkage KAFO compared with ring lock type KAFO are as follows: (1) Walking speed, stride length, and step length on level increased in subjects, (2) The gait symmetry was improved by generated knee flexion and decreased pelvic external rotation on level and stairs walking, (3) Decreased vertical excursion of center of mass and pelvic elevation during swing phase was decreased on level, (4) Knee extension moment, hip flexion moment, hip and knee internal rotation moment of non-braced limb were decreased on level walking, (5) Walking speed in 6-minute walk test was increased and physiological cost index was decreased. These findings indicate that 4-bar linkage KAFO compared with ring lock type KAFO is effective in enhancing pattern, endurance, and energy consumption in level surface and stairs walking.
Background: This study was undertaken to observe the functional changes of the hind limb and histopathological changes in the sciatic nerve after an injection of alcohol or phenol, which are commonly used neurolytic agents, highlighting the time of recovery. Methods: Forty-eight Sprague-Dawley rats weighing 200-300 g were used for the experiment. Histopathological changes under the electron microscope, were observed in the distal part of the sciatic nerve, into which 0.1 ml of alcohol or phenol was injected. This was severed in 3 rats of each group at 10 minutes, 1 hour, 24 hours, 3 days, 1, 2, 4 and 6 weeks later. The functional changes in the hind limbs were observed for 6 weeks by noting their walking pattern. Results: Following the injection of alcohol or phenol into the right sciatic nerve, the right hind limb showed a severe pronounced motor weakness and obvious gait changes. About 2 weeks later, gradual improvement of gait changes began, and after 6 weeks, the motor weakness and gait changes were no longer perceptible in both groups. The findings of any histopathological change were similar in both alcohol or phenol groups. At 10 minutes after injection, destructive lesions were confined to the unmyelinated fibers and the myelin sheath of small the myelinated fibers. On the 3rd day and at 1 week, pathologic changes in axonal fibers and Schwann cells were in being phagocytized in spite of myelin restitution. From 2 to 4 weeks, axonal regeneration and remyelination appeared at the same time a myelin disintegration and axonolysis. At 6 weeks, neural regeneration was similar to that of the contralateral control group. Conclusions: These results suggest that functional and histopathological changes, after injection of neurolytics into the peripheral nerves, are quite similar in both alcohol and phenol groups. The progression of functional and histopathological changes become more obvious according to the time interval following the injection. Consequently, side effects that develop following the use of alcohol or phenol may begin to improve around the time that nerve regeneration occurs, i.e., two to four weeks later.
Objective : The purpose of this study was to investigate the changes of gait patterns and muscle activations with increased loads during stair walking. Also, it can be used as descriptive data about continuous stair walking in a real life setting. Method : Twelve sedentary young male adults(Age: $27.0{\pm}1.8yrs$, Weight: $65.8{\pm}9.9kg$) without any lower extremity injuries participated in this study. Participants performed stair walking up 7 floors and their ascending and descending motion on each floor was analyzed. A wireless electromyography(EMG) were attached on the Rectus Femoris(RF), Biceps Femoris(BF), Gastrocnemius(GN), Tibialis Anterior(TA) muscle to calculate integrated EMG(iEMG), median frequency(MDF) and co-contraction index(CI). Chest and left heel accelerometer signal were recorded by wireless accelerometer and those were used to calculate approximate entropy(ApEn) for analyzing gait pattern. All analyses were performed with SPSS 21.0 and for repeated measured ANOVA and Post-hoc was LSD. Results : During ascending stairs, there were a statistically significant difference in Walking time between 1-2nd and other floors(p=.000), GN iEMG between 2-3th and 6-7th(p=.043) floor, TA MDF between 1-2nd and 5-6th(p=.030), 6-7th(p=.015) floor and TA/GN CI between 2-3th and 6-7th(p=.038) floor and ApEn between 1-2nd and 6-7th(x: p=.003, y: p=.005, z: p=.006) floor. During descending stairs, there were a statistically significant difference in TA iEMG between the 6-5th and 3-2nd(p=.026) floor, and for the ApEn between the 1-2nd and 6-7th(x: p=.037, y: p=.000, z: p=.000) floor. Conclusion : Subjects showed more regular pattern and muscle activation response caused by regularity during ascending stairs. Regularity during the first part of stair-descending could be a sign of adaptation; however, complexity during the second part could be a strategy to decrease the impact.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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