뇌 손상 환자의 전신 협응 메커니즘 규명을 위한 공동운동 조직화 분석 및 재활 치료 프로토콜 개발, 2015 = Analysis of synergistic organization for investigation of whole body coordination mechanism in brain injury patients and development of rehabilitation protocol R&D Report(2015)

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose&Contents
General objectives: Identification of neurological mechanism on motor coordination pattern in brain injury patients and its application for neuro-rehabilitation
Contents:
- Development of synergistic organization algorism for motor neural activities patterns in brain injury patients
- Analysis of synergistic organization pattern in brain injury patients and healthy controls
- Motor coordination training based on synergistic organization analysis
Results
□ Analytical algorism for synergistic organization in brain injury patients
○ Development of basic algorism for muscle synergy analysis
○ Comparison of decision methods for the number of synergies
○ Development of a novel analytical method based on previous muscle synergy hypothesis
□ Synergistic organization of task-oriented movement in healthy adults
○ Basic structures of synergistic organization pattern during walking
○ synergistic organization during turning
□ Synergistic organization of task-oriented movement in brain injury patients
○ Assessment of motor abilities in stroke patients using HVD model
○ Muscle synergy in children with CP: suggestion of variable muscle synergy hypothesis and development of corresponding analytical algorism
□ Application of muscle synergy analysis for rehabilitation protocol
○ Rehabilitation training using muscle synergy information
Expected Contribution
- Utilization of UCM and muscle synergy hypotheses in the control of an wearable robot
- analysis of whole-body coordination patterns in individuals with brain injury patients
- Evaluation of individual motor patterns of brain injury patients in clinical fields
- Providing rehabilitation guide for improving untypical patterns of whole-body coordination

국문 초록 (Abstract)

연구의 목적 및 내용
연구 목적 : 뇌 손상 환자의 전신 협응 패턴에 대한 신경학적 기전 규명 및 기반 지식의 중추신경계 재활 치료 적용
연구 내용 :
- 뇌손상 환자의 운동 신경 활성화 패턴 분석을 위한 공동 조직화 분석 알고리즘 개발
- 뇌 손상 환자와 정상인의 공동 운동 조직화 패턴 분석
- 공동 운동 조직화 정보를 이용한 전신 협응 훈련
연구개발성과
□ 뇌 손상 환자의 공동운동 조직화 분석 알고리즘 개발
○ Hierarchical variability decomposition model 개발
○ 근육 시너지 분석 기본 알고리즘 검증
○ 근육 시너지 수 결정 방법 비교
○ 기존 근육 시너지 이론 기반 새로운 분석 알고리즘 개발
□ 정상인의 목적 지향적 공동운동 조직화 패턴 분석
○ 일반 보행 시 공동운동 패턴의 기본 구조
○ 회전 보행 시 공동운동 패턴
□ 뇌 손상 환자의 목적 지향적 공동운동 조직화 패턴 분석
○ HVD 모델을 이용한 뇌졸중 환자의 운동 능력 평가
○ 뇌성마비 아동의 근육 시너지: 가변적 근육 시너지 가설 제안 및 분석 알고리즘 개발
□ 근육 시너지 분석의 재활 프로토콜 적용
○ 근육 시너지 정보를 활용한 재활 훈련
연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
- 웨어러블 로봇 제어에서 UCM, 근육 시너지 이론 활용
- 뇌 손상 환자 개인 별 인체 전신 협응 패턴 분석
- 임상에서 뇌 손상 환자의 개별 운동 패턴 평가
- 비정상적 전신 협응 패턴 개선을 위한 재활 가이드 제공