뇌성마비아동의 시공간적 보행능력에 미치는 증강현실기반 운동 프로그램의 임상적 유용성 연구 = The Clinical Usefulness of Augmented Reality Based on Exercise Program for Spatiotemporal Parameters in Children with Cerebral Palsy

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 가상현실에서 게임이 아닌 두부 장착형 디스플레이(head mounted display)를 착용한 증강현실 기반 운동프로그램을 뇌성마비아동 17명에게 적용한 후 시공간적 보행능력에 미치는 중재 효과를 알아보고자 4주 동안, 주 3회, 1회 30분씩
적용하였으며, 보행 유형에 대한 양적인 보행 분석의 자료를 수집하기 위하여 보행 분석기를 이용하여 시간적ᆞ공간적 보행 능력을 측정하였다. 측정된 자료의 집단 및 범주간 차이를 알아보기 위해 대응표본 t-test를 이용하여 분석하였으며, 통계적 유의도 수준은 .05로 한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 증강현실기반 운동프로그램을 실시한 후 시간적 보행특성인 보행속도는 사전 65.99cm/s에서 사후 72.83cm/s로 (p<.01), 분속수는 사전 95.08steps/min에서 사후 100.70steps/min으로 통계적으로 유의하게 증가되었다(p<.01). 둘째, 증강현실기반 운동 프로그램을 실시한 후 공간적 보행특성인 보장은 왼발 사전 37.68cm에서 사후 41.93cm로(p<.001), 오른발은 사전 36.38cm에서 사후 40.90cm로 통계적으로 유의하게 증가하였으며(p<.001), 활 보장은 왼발 사전 74.58cm에서 사후 82.94cm로(p<.001), 오른발은 사전 72.26cm에서 사후 83.49cm로 통계적으로 유의하게 증가하였으며(p<.001), 기능적 보행 지수는 사
전 74.00점에서 사후 79.98점으로 통계적으로 유의하게 증가하였다(p<.01). 그러므로 증강현실기반 운동프로그램은 뇌성마비 아동의 시공간적 보행능력 향상에 효과적이라 할 수 있으며, 또한 움직임 재교육과 함께 흥미와 동기부여를 느끼고 시각과 청각, 촉각의 피드백으로 운동에 대한 접근과 조절이 쉬운 프로그램이라 생각됨으로 추후 물리치료사, 학부모, 특수교사 등의 장애아동 운동발달, 재활훈련, 치료지원 및 건강관리 등
을 지도할 때 유용하게 사용될 것 이라고 생각된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Augmented reality(AR) is a field of computer research which deals with the combination of real-world and computer-generated data(virtual reality), where computer graphics objects are blended into real footage in real time. The purpose of this study was to evaluate the AR based
exercise programs with head mounted display(HMD) in children with cerebral palsy(CP). Total of 17 children with CP were selected based on predetermined selection criteria among the CP children from rehabilitation hospital. Measurements of spatiotemporal parameters of gait with GaitRite computerized gait analysis system were evaluated.
The results of this study were presented as follows: Firstly, there was significantly different of temporal gait parameters as gait velocity and cadence in the CP. Secondly, following AR based exercise programs with HMD, the spatial gait parameters was significantly increased step length and stride length on right and left side. Lastly, there was significantly different of functional ambulation performance. In conclusion, AR based exercise programs was effective on spatiotemporal parameters of gait and AR is feasible and suitable for individuals with CP. Therefore, further studies employing AR based exercise programs with HMD were recommended.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 2
• Ⅱ. 연구 방법 4
• 1. 연구 대상 4
• 2. 연구 절차 5
• 3. 측정 도구 9
• 4. 자료 처리 10
• Ⅲ. 연구 결과 10
• 1. 증강현실기반 운동 프로그램 전⋅후 시간적 보행 능력 변화 10
• 2. 증강현실기반 운동 프로그램 전⋅후 공간적 보행 능력 변화 11
• Ⅳ. 논 의 12
• Ⅴ. 결론 및 제언 15

참고문헌 (Reference)

1 최완,, "적외선 LED를 이용한 실시간 동작인식 방법에 관한 연구" 1 (1): 19-25, 2006

2 최완, "재활 훈련 서비스를 위한 실시간 모션인식 알고리즘" 한국멀티미디어학회 10 (10): 1143-1152, 2007

3 구봉오, "신경물리치료학" 대학서림 2000

4 김찬규, "뇌졸중 환자의 재활치료 후 보행능력과 관련된 요인" 24 (24): 1999

5 안소윤, "뇌성마비의 평가와 물리치료" 대학출판사 1993

6 이정림, "뇌성마비 아동에서 대동작기능평가(GMFM)와 보행의 시공간적 변수와의 관계" 8 (8): 20-34, 2001

7 Yavuzer, G., "“Playstation eyetoy games”improve upper extremity-related motor functioning in subacute stroke: a randomized controlled clinical trial" 44 (44): 237-244, 2008

8 "http://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_Reality"

9 Burdea, G. C., "Virtual rehabilitation-benefits and challenges" 42 (42): 519-523, 2003

10 Jack, D., "Virtual reality-enhanced stroke rehabilitation. Neural Systems and Rehabilitation Engineering" 9 (9): 308-318, 2001

11 Merians, A. S., "Virtual reality-augmented rehabilitation for patients following stroke" 82 (82): 898-915, 2002

12 Rizzo, A., "Virtual reality and cognitive assessment and rehabilitation: the state of the art" 44 : 123-145, 1997

13 Holden, M., "Virtual environments for motor rehabilitation: review" 8 (8): 187-211, 2005

14 Weiss, P. L., "Video capture virtual reality as a flexible and effective rehabilitation tool" 1 (1): 1-12, 2004

15 Kim, C. M., "The relationship of lower-extremity muscle torque to locomotor performance in people with stroke" 83 (83): 49-57, 2003

16 McDonough, A. L., "The Validity and Reliability of the GaitRite System’s Measurement: A Preliminary Evaluation" 82 (82): 419-425, 2001

17 Russell, D. J., "The Gross Motor Function Measure: A means to evaluate the effects of physical therapy" 31 (31): 341-352, 1989

18 Van Uden, C. J., "Test-retest reliability of temporal and spatial gait characteristics measured with an instrumented walkway system (GAITRite)" 17 (17): 1-4, 2004

19 Page, S. J., "Stroke patients’and therapists’opinions of constraint-induced movement therapy" 16 (16): 55-60, 2002

20 Jaffe, D. L., "Stepping over obstacles to improve walking in individuals with poststroke hemiplegia" 41 (41): 283-292, 2004

21 Bax, M., "Proposed definition and classification of cerebral palsy" 47 (47): 571-576, 2005

22 Scheker, L. R., "Neuromuscular electrical stimulation and dynamic bracing as a treatment for upper extremity spasticity in children with cerebral palsy" 24 (24): 226-232, 1999

23 Carr, J., "Neurological Rehabilitation" Butterworth- Heinemann 1998

24 Bohannon, R. W., "Nature, reliability, and predictive value of muscle performance measures in patients with hemiparesis following stroke" 73 (73): 721-725, 1992

25 Lowes, L. P., "Muscle force and range of motion as predictors of standing balance in children with cerebral palsy" 24 (24): 57-77, 2004

26 Sveistrup, H., "Motor rehabilitation using virtual reality" 1 (1): 1-10, 2004

27 Olney, S. J., "Hemiparetic gait following stroke. Part I: characteristics" 4 (4): 136-148, 1996

28 Perry, J, "Gait Analysis" 도서출판 영문출판사 1992

29 Bryanton, C., "Feasibility, motivation, and selective motor control: virtual reality compared to conventional home exercise in children with cerebral palsy" 9 (9): 123-128, 2006

30 Flynn, S., "Feasibility of using the Sony PlayStation 2 gaming platform for an individual poststroke: a case report" 31 (31): 180-189, 2007

31 Forkan, R., "Exercise adherence following physical therapy intervention in older adults with impaired balance" 86 (86): 401-410, 2006

32 McClenaghan, B. A., "Effects of seat-surface inclination in postural stability and function of the upper extremities of children with cerebral palsy" 34 (34): 40-48, 1992

33 You, S. H., "Cortical reorganization induced by virtual reality therapy in a child with hemiparetic cerebral palsy" 47 (47): 628-635, 2005

34 Davis, R. B., "Clinical Gait Analysis and Its Role in Treatment Decision-Making" 2 (2): 1999

35 Beck, R. J., "Changes in the gait patterns of growing children" 63 (63): 1452-1457, 1981

36 Olney, S. J., "Cerebral Palsy in: Physical Therapy for Chidren" W. B. Saunders Company 533-570, 2000

37 Patla, A. E., "Assessment of balance control in the elderly" 42 (42): 89-97, 1995

38 Butler, C., "AACPDM evidence report: effects of neurodevelopmental treatment(NDT) for cerebral palsy" 43 (43): 778-790, 2001