일상생활 속 바른 자세 관리를 위해서는 객관적 자세 평가 방법과 적절한 처방 및 관리가 필요하다. 자세 평가 프로그램은 비교적 쉽고 안전하게 자세를 평가 할 수 있는 방법으로 많이 사용 되고 있다. 하지만 기존 자세 평가 프로그램은 골격계 위치를 활용해 평가가 이루어지지만 자세 이상의 원인이 되는 근육 정보가 부족하고 평가 결과에 대한 피드백이 부족해 프로그램의 효율이 떨어진다. 그래서 기존 자세평가 프로그램을 개선하여 객관적인 결과를 SOAP 메시지를 통해 서버가 평가 결과를 측정하고 저장 한 피드백을 바탕으로 적절한 운동 처방으로 바른 자세 관리를 도와주는 시스템 설계를 다룬다.
일상생활 속 바른 자세 관리를 위해서는 객관적 자세 평가 방법과 적절한 처방 및 관리가 필요하다. 자세 평가 프로그램은 비교적 쉽고 안전하게 자세를 평가 할 수 있는 방법으로 많이 사용 되고 있다. 하지만 기존 자세 평가 프로그램은 골격계 위치를 활용해 평가가 이루어지지만 자세 이상의 원인이 되는 근육 정보가 부족하고 평가 결과에 대한 피드백이 부족해 프로그램의 효율이 떨어진다. 그래서 기존 자세평가 프로그램을 개선하여 객관적인 결과를 SOAP 메시지를 통해 서버가 평가 결과를 측정하고 저장 한 피드백을 바탕으로 적절한 운동 처방으로 바른 자세 관리를 도와주는 시스템 설계를 다룬다.
본 연구에서는 자세균형 훈련 효과를 향상시킬 수 있는 게임 콘텐츠를 적용한 시각 피드백 자세균형 훈련 프로그램을 이용하여 정상 20대 성인을 대상으로 자세균형 조절 능력의 향상에 관한 유효성을 검증하고자 한다. 힘판 기반 자세균형 훈련 장치를 이용하여 23명의 피험자들이 일주일에 3일, 하루에 15분씩 4주간의 자세균형 훈련을 받았다. 게임기반의 시각 피드백 자세균형 훈련에 대한 평가는 Balance SD(Biodex, medicalscience Inc., USA)의 자세 균형 평가를 통하여 자세안정성과 자세한계성을 분석하였으며, 실험자의 자세균형 능력의 증진을 통한 유효성을 검증하였다. 그 결과 자세안정성과 자세한계성 모두 훈련 전후로 유의한 차이가 있었음을 확인하였다(p<0.05). 이번 연구 결과는 게임기반의 시각 피드백 자세균형 훈련이 자세균형 능력 향상을 위한 운동에 적용될 수 있음을 의미하며, 향후 다양한 자세균형 훈련의 프로그램 종류, 강도 및 각 질환별 최적 콘텐츠 개발에 대한 정량적인 데이터 수집 및 분석연구가 필요하다.
목적 : 환자의 호흡에 의한 움직임 및 부정확한 환자 자세 setup 때문에 3 차원 전신 정위 방사선치료,3 차원 입체조형 방사선치료 IMRT와 같은 방사선 치료기술에서 병소에 대한 정확한 표적 위치측정은 매우 어려운 실정이다. 그러므로 본 연구는 방사선 치료시 환자의 움직임을 최대한 고정시켜 줄 수 있으며 환자 자세에 대한 setup 오차를 감소시키고 환자 전신에 산재한 병소의 위치를 좌표화할 수 있는 전신 정위 프레임 제작과 제작한 프레임에 대한 고정효과 및 재현성을 나타내는 환자 자세의 setup 오차를 평가하는데 있다. 재료 및 방법 : 자체 제작한 전신 정위 프레임 구조는 CT 영상 촬영 가능성에 중점을 두고 병소 표적의 좌표실현 및 환자체형에 따른 다양성 그리고 프레임에 대한 견고성 및 안정성 확인에 초점화하여 제작하였다. 이렇게 제작된 전신 정위 프레임에 대한 방사선 투과율 측정 실험과 CCTV 카메라와 DVR(Digital Video Recorder)를 이용해 환자 자세 변화에 대한 영상을 획득하여 matlab으로 구현한 오차분석용 프로그램으로 환자 외부자세에 대한 오차 비교 평가하고 CT 촬영에 의한 가상표적 위치측정 실험을 수행하였다. 또 한 고정벨트 추가 사용으로 인한 환자의 고정효과 정도를 살펴보았다. 결과 : 제작된 전신 정위 프레임에 대한 방사선 투과율은 마그네트론 10, 21 MeV의 에너지에서 95, 96% 의 투과율이 측정되었고 30 $^{\circ}$. 60 。각도의 경사로 빔이 전달될 때는 90.3, 94.4% 가 측정되었다. CCTV 카메라를 이용하여 흉부 및 복부의 움직임을 촬영한 영상을 Matlab프로그램으로 구현한 오차분석 프로그램을 적용한 결과, 환자 자세에 대한 오차의 평균값은 흉부의 lateral 방향에서는 3.63$\pm$1.4 mm, AP 방향에서는 2.1$\pm$0.82 mm이었다. 그리고 복부의 later의 방향에서는 7.0$\pm$2.1 mm, AP 방향에서는 6.5$\pm$2.2 mm 이었다. 또한 표적 위치측정을 위해서 환자의 피부에 임의의 가상표적을 부착하고 CT 촬영한 영상결과, 프레임으로 가상표 적에 대한 위치를 정확히 파악할 수 있었다. 결론 : 제작된 프레임을 적용하여 방사선투과율 측정실험, 환자 외부자세에 대한 오차 측정실험, 가상표적 위치측정 실험 등을 수행하였다. 환자 외부자세에 대한 오차 측정실험 경우, 더 많은 Volunteer를 적용하여 보다 정확한 오차 측정실험이 수행되어야 할 것이며 정확한 표적 위치 측정실험을 위해서 내부 마커를 삽입한 환자를 적용한 임상실험이 수행되어야 할 것이다. 또한 위치결정에서 획득한 좌표값의 정확성을 알아보기 위해서 팬톰을 이용한 방사선조사 실험이 추후에 실행되어져야 할 것이다. 그리고 제작된 프레임에 Rotating X선 시스템과 내부 장기의 움직임을 계량화하고 PTV에서의 최적 여유폭을 설정함으로써 정위 방사선수술 및 3 차원 업체 방사선치료에 대한 병소 위치측정과 환자의 자세에 대한 setup 오차측정 결정에 도움이 될 수 있을 것이라고 사료된다.
인체 CAD 모델링 시스템은 장비와 인체를 모델링하여설계 초기단계에서 부터 별도의 Mock-up 없이 전 벙위의 운용자에 대한 작업자세의 안락도(Comfort), 동작한계(Reach), 적 합성(Fit), 시계(Vision)등 제반 작업공간 설계 및 평가에 수반되는 고려요소들을 보다 과학적 이고 합리적으로 반영할 수 있는 도구로 인식되고 있다. 본 연구는 크게 한국군 전차병의 인체 CAD 모델의 설계와 설계된 인체 모델을 활용한 한국형 전차 작업공간 평가로 구성되었다. 한국 군 전차병의 인체 CAD 모델링에서는 전차병의 인체 측정자료를 이용하여 5%, 50%, 95%치 전차병 에 대한 선 자세와 앉은 자세의 인체 모델을 설계하였으며, 보다 정확한 인체 모델의 구현을 위 해인체의 기능적 치수에 대한 실측치와 CAD 설계치와의 차이를 비교, 보정하여 줌으로써 작업공 간 평가시 보다 정확한 결과를 얻을 수 있도록 하였다. 한국형 전차 작업공간 평가에서는 설계 된 인체 모델과 한국형 전차 주요 구성품의 CAD 모델을 활용하여 각 승무원의 작업역을 분석하였고, 승무원 해치, 주요 조종장치의 운용 적합성, 판넬류 등의 위치 적합성에 대해 분석, 평가하였다. 본 연구를 통해 무기체계를 대상으로 하여 CAD 프로그램을 이용한 Man-Machine Interface에 대한 검토가 이루어 졌으며, 기존의 도면이나, Mock-up, Prototype에 의존하던 작업공간 타당성 검토가 CAD를 이용하여 3차원적으로 이루어 질 수 있는 기반을 마련하였다는데 의의가 있다.
본 연구에서는 게임 콘텐츠를 적용한 시각 피드백 훈련 프로그램을 이용하여 정상 여성 고령자와 정상 20대 성인의 자세균형 조절의 효과를 분석 하였다. 실험은 힘판 기반의 자세균형 훈련 장치를 이용하여 20대 성인 23명과 60대 고령자 14명은 주 3일, 하루에 15분씩 총 4주의 자세균형 훈련을 받았다. 자세균형 훈련에 대한 평가는 Balance SD(Biodex, medicalscience Inc., USA)의 자세 안정성과 자세 한계성을 분석하였으며, 훈련 전, 중, 후의 각 시점에 대한 유효성을 검증하였다. 실험 결과, 젊은 성인과 고령자 모두 훈련 전, 후에 자세안정성과 자세한계성에 유의한 효과가 있었음을 확인하였다(p<0.05). 이는 자세 균형게임은 자세 균형과 관련된 전 후 좌 우 다양한 방향에서의 무게 이동 능력을 향상시켰음을 알 수 있었다. 게임 기반 시각적 피드백 훈련은 자세균형에 효과적으로 적용가능하며 개인과 다양한 연령층에 맞는 맞춤형 콘텐츠 개발이 필요할 것으로 사료된다.
전정기관은 자세의 조절에 관여하지만, 전정기관의 손상은 현기증 및 자세부조화를 초래한다. 본 연구에서는 현기증의 원인을 규명할 목적으로 전정기능을 평가할 수 있는 정현파 회전자극시스템을 개발하고자 하였다. 정현파 회전자극시스템은 회전의자와 구동 및 분석프로그램으로 구성하였으며, DC 서보모터로 구동되는 회전의자는 0.01-0.64 Hz의 주파수범위에서 60 ˚/sec의 초고속도로 정현파 회전한다. 현기증 환자에서 전정기능을 평가하기 위하여 전정안구반사, 시운동성 전정안구반사 및 시각의 억제에 의한 전정안구반사를 측정하여 안구운동의 이득, 위상, 대칭성 등을 산출하도록 정현파 회전자극시스템을 개발하였으며, 정상 성인에서 시험한 결과 신뢰성있는 성적을 얻었다. 따라서 본 시스템은 현기증 환자의 진단 및 치료정도를 판정할 수 있으르로 임상적으로 널리 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 한국성인의 두경부자세와 두개안면형태를 두개내 및 두개외 기준선에 대하여 알아보고 그 상관성을 평가하여 향후 진단시 보조적 자료로 사용하고자하여 시행되었다. 양호한 안모와 1급 구치관계를 지닌 성인 남, 녀 각 25명씩 총 50명에 대하여 natural head position 측모 두부 X-선 계측사진을 촬영하여 투사도를 그린후 posterior nasal spine을 지나는 true vertical line과 sella를 지나는 true horizontal line을 기준으로하여 자세변수 및 형태변수를 계측, 계산하였다. SPSS통계처리 프로그램을 이용하여 남녀평균, 표준편차를 구하고 student t-test로 유의차를 검정한후 자세변수와 형태변수간의 상관관계를 보았으며, 또한 자세변수를 이용하여 두경부자세의 재현성을 평가하여 다음과같은 결과를 얻었다. 1. 한국성인에서의 두경부자세변수와 두개안면형태변수의 평균과 표준편차를 얻었다. 2. 한국성인은 OPT/CVT간 각에 있어서 $3.55{\pm}2.58^{\circ}$의 경추 전방만곡을 보였다. 3. 자세변수와 형태변수의 상관관계에서는 두경부자세와 안면의 수직적인 비율, 안면돌출도, 하악골의 회전이 높은 상관성을 보였다. 4. 두경부자세와 상하악간 관계, 전후방적 악골비율의 상관관계는 미약하였다. 5. Natural head position에서의 head positioning error는 $1.65^{\circ}$로 SN line의 개인간 변이도 $3.31^{\circ}$ 보다 작았다. 다른 자세변수도 head positioning error가 각 변수들의 개인간 변이도보다 작았다.
두부 전방 자세(FHP)는 머리와 목의 비정상적 자세로부터 기인한다. 이 자세에서는 깊은목굴곡근과 날개뼈 당김근이 약화되고 목 신전근과 가슴근은 짧아진다. 이 연구의 목적은 슬링운동이 두부전방자세의 근 활성도와 경추배열에 미치는 영향을 평가하기 위함이다. 실험은 25명의 학생에게 적용되었고 슬링 운동군과 대조군으로 나누었다. 근 수행력과 목뼈 배열을 위해 주 2회 4주간 운동을 실시하였다. 두부전방자세의 측정 요소로는 CVA, CRA, 근활성도, 경추 배열이 있다. 경추 배열에는 두개수직각도, 두 개경추각도, 경추수평각도, 상위경추각도를 측정하였다. 수집된 자료로 SPSS 10.0을 이용해 통계를 분석하였다. 4주간 운동 후 결과는 다음과 같다 : CVA의 양 그룹 간에는 유의한 차이가 있었다. 실험군에서 근활성도는 크게 증가하였으나 경추 배열에는 유의한 차이가 없었다. 이러한 결과에 따라, 우리는 슬링 운동과 근활성도, CVA, CRA 사이에 유의한 상관이 있다는 것을 발견했다.
본 연구는 사용자의 자세를 모니터링하고 수정하기 위해 3D 피트니스 프로그램에 사용할 수 있는 몇 가지 기술을 제안한다. 첫 번째로 사용자와 전문가의 레퍼런스 동작간의 차이를 알기위해 두 가지 다른 신체 구조 사이의 리타게팅 기법을 연구했다. 두번째로 복잡한 운동 동작을 표현하는데 생기는 저가형 깊이 센서의 문제인 자가가림(Self-occlusion) 문제를 예제 데이터베이스와 시간 일관성을 활용하여 해결하였다. 마지막으로 사용자가 취하는 자세가 코치의 자세와 얼마나 다른지 알 수 있도록 피드백 해주는 UI를 제작하였다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 사용자의 신체적 차이를 고려하여 사용자의 자세를 평가 한 다음 사용자의 자세에 대한 피드백을 받을 수 있도록 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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