● 연구 목적
- 뇌성마비로 인한 병적 이상 보행 특성을 가진 환자를 대상으로 트레드밀 케이지를 통한 보행 훈련을 통해 환자의 보행 자세와 보행 능력이 얼마나 나아지는지를 평가하고자 함
● 연구 방법
- 뇌성마비로 인해 이상 보행 특성을 가진 영/소아 20명을 모집하고, 총 3개월 동안 일주일에 2번 정기적으로 보행 훈련을 실시함
- 훈련을 진행하기 전에, 연구대상자는 편안한 자세를 유지하고 실험자는 연구대상자의 하지에 EMG-IMU 유닛과 영상분석용 마커를 장착한 뒤 종아리의 비복근, 넙치근의 근전도 데이터에 대해 Maximal voluntary contractino(MVC)값 측정
- 정지된 트레드밀 위에서 능동 케이블을 장착하고 장력에 따른 무릎 비틀림 각도 측정 후 트레드밀의 속도를 조금씩 높이며 연구대상자의 기준 트레드밀 보행 속도 측정
- 측정된 연구대상자의 트레드밀 보행 속도에 따라 보행을 시작하고, 실시간으로 연구대상자의 상태에 따라 보행 속도 및 능동 케이블의 장력을 조절하며 15분간 운동, 5분 휴식 후 15분간 운동
- 보행을 시작하고 5분 후 10분 동안 연구대상자의 보폭, 걸음 너비, 보행 속도, 근전도 수치, 관절 및 무릎 비틀림 각도 측정
- 훈련 후 연구대상자의 고관절, 무릎, 발목 관절의 능동적 가동범위 측정
- 훈련 중에 연구대상자가 실제로 어떻게 운동하였는지 기록을 남기도록 함
● 평가 방법
- 훈련 전과 중간, 훈련 기간 후 연구대상자의 보행 능력을 GMFCS 평가에 따라 분류하고 측정
- EMG를 이용하여 연구대상자의 비복근과 넙치근의 근전도 수치를 측정하고 보행 중 최대값 비교
- IMU 및 마커를 이용한 영상분석을 통해 고관절, 무릎, 발목의 관절 각도와 능동적 가동범위(ROM) 무릎 비틀림 각도를 측정하여 변화 수준을 비교
- 연구대상자의 보행 능력을 보폭, 걸음 너비, 보행 속도를 이용하여 평가하고 훈련 전후로 비교
- 측정한 각 평가 요소는 분산분석 및 비모수 검정을 사용하여 훈련주차에 따라 비교함
● 예측 부작용 및 조치
- 트레드밀 케이지 장치를 사용하는 경우에는 만약의 경우(기계의 오작동, 연구대상자에게 적합한 능동 케이블 스테이지 위치 재조정 등)에 대비하여 항상 실험자가 연구대상자의 옆에 위치해야 함
- 보행 훈련을 함으로써 하지에 평소와는 다른 힘이 가해지므로, 일시적으로 골반 및 무릎 관절이 뻐근하거나 주변 근육에서 근육통이 발생할 수 있음
- 연구대상자의 요청이나 예기치 못한 부작용이 발생한 경우 즉각 실험을 중단하고 의료 전문가(카이스트 클리닉, 인근 병원 등)의 도움을 받아 진단 및 치료를 받도록 지원
● 안전 및 개인정보보호 대책
- 실험을 하는 동안 실험자는 응급처치용품을 구비한 채로 항상 연구대상자의 옆에 대기함
- 수집된 데이터는 연구책임자의 동의에 의해서만 접근할 수 있도록 보관하며 연구 종료 후 일괄 파기함
- 참여수당 지급 등 불가피한 경우를 제외하고는 원칙적으로 개인식별정보는 수집하지 않음

이상보행 증세를 보이는 뇌성마비 환자를 대상으로 트레드밀 케이지 장치를 적용, 측면에서 일정한 크기의 장력을 환자의 무릎에 가하여 이상보행 자세가 교정되고 보행 운동의 질이 높아질 수 있는지 확인한다.

실험은 3개월간 주당 2회, 회당 1시간씩 진행되며 대조군은 따로 모집하지 않고 뇌성마비 환자로 구성된 단일군의 보행 변화를 관측한다.
이때 각 회당 실제 환자의 보행 운동시간은 15분씩 두 번으로 구성되며, 각 운동 간에는 5분의 휴식시간이 주어진다.

실험에 사용되는 트레드밀의 속도는 환자의 자기결정 보행 속도로 결정되며, 환자의 무릎에 가해지는 측면 방향 장력은 정지 상태에서 환자의 골반 내전 각도가 0이 되도록 하는 크기로 결정된다.

상세내용

이상보행 증세를 보이는 뇌성마비 환자를 대상으로 트레드밀 케이지 장치를 적용, 측면에서 일정한 크기의 장력을 환자의 무릎에 가하여 이상보행 자세가 교정되고 보행 운동의 질이 높아질 수 있는지 확인한다.

실험은 3개월간 주당 2회, 회당 1시간씩 진행되며 대조군은 따로 모집하지 않고 뇌성마비 환자로 구성된 단일군의 보행 변화를 관측한다.
이때 각 회당 실제 환자의 보행 운동시간은 15분씩 두 번으로 구성되며, 각 운동 간에는 5분의 휴식시간이 주어진다.

실험에 사용되는 트레드밀의 속도는 환자의 자기결정 보행 속도로 결정되며, 환자의 무릎에 가해지는 측면 방향 장력은 정지 상태에서 환자의 골반 내전 각도가 0이 되도록 하는 크기로 결정된다.

골반 내전 및 무릎 부딛힘 증세와 같은 이상 보행 증세를 보이는 GMFCS level 1~3 이내의 마비성 뇌성마비 환자

- 소아 뇌성마비(Cerebral Palsy)로 진단되어 보행 능력이 충분히 발달하지 못한 사람 
- GMFCS 평가 기준상 level 1~3 사이의 사람
- 수동적 관절가동범위(ROM)가 기준 범위 내인 사람 :
무릎 굴곡 : 0-120°, 고관절 굴곡 : 0-90°, 고관절 신전 : 0-10°
- 최근 6개월간 보조기 및 신경 수술 이력이 없는 사람.
- 낙상 방지를 위한 하네스를 착용하고 불편함 없이 평소대로의 보행이 가능한 사람
- 보행 시 하지 장치 착용부에서의 통증의 유무를 스스로 판단할 수 있는 사람
- 본 연구의 참여를 환자 자신과 보호자가 판단하고 동의할 수 있는 사람

- 연구 책임자의 지도 학생 및 소속 연구원
- 뇌성마비로 인한 발달 장애 이외의 이유로 이상 보행 특성을 보인 사람
- 하지에 극심한 통증을 느끼거나, 골절 및 골다공증 증세가 있거나, 양 하지 골격 성장이 극심한 비대칭을 보이거나, 심혈관 증세로 인해 훈련을 진행할 수 없는 사람
- 스트레스 및 기타 요인으로 인한 자해 증세를 보이는 사람
- 실험을 위한 간단한 의사소통이 불가능한 사람

고관절 내전 각도

0주차, 4주차, 8주차, 12주차

골반 전방, 측방 경사 각도

0주차, 4주차, 8주차, 12주차

하지 근육의 근전도 신호 (햄스트링, 대퇴사두근, 골반 내전근, 종아리 근육)

0주차, 4주차, 8주차, 12주차

하지 동일축 띠 마커를 사용한 관절 각도 데이터와 적외선 반사마커를 사용한 각도 데이터

0주차, 4주차, 8주차, 12주차