Background: Exercise equipments and assistive devices for the disabled are being developed, but improvements for usability are still needed. The purpose of this study was to improve and utilize the developed exercise equipment and assistance devices by conducting usability test for people with spinal cord injury. Design: Cross-sectional Study. Methods: Scenarios and usability indicators were derived by conducting a preliminary usability test, 5 non-disabled men and women aged 19 or older. In the scenario, a total of 9 tasks were sequentially performed, including 2 tasks of entry and exit, 5 tasks of assistance devices and weight stack adjustment, and 2 tasks of pre exercise and exercise. The usability indicators were task success (success or fail), execution time (sec), safety, and convenience. For safety, 7 questions (Likert scale, 1~5 point) related to safety, stability and hazard were derived, and for convenience, the system usability scale (SUS score) was used (range: 0~100, 50 percentile rank is 68 point). Results: As a result of the usability test of people with spinal cord injury, there was a large variation among subjects in the task of adjusting the position of the pulley and support in the execution time (11.64~25.44 seconds), and one person failed to adjust the pulley. The safety level showed a lower score (score = 3 points) than other items in the item of entrapment or skin pressure, and in the case of SUS, the average score was 64.5 points, which was close to the acceptable level. Conclusion: Through the usability test, it was confirmed that exercise equipment for the disabled needs improvement in operability, pinching, and pressure, and that it is necessary to develop an assistive device that provides unrestrained posture information (biofeedback) to maintain correct posture during exercise.
The number of joint disease patients is increasing every year. Currently, the most CPM(Continuous Passive Motion) equipment uses expensive imported equipment, and one CPM equipment is designed to be used only in one joint, medical personnel or hospitals who are the main users of the medical equipment need to have several types of CPMs for joint rehabilitation. To solve this problem, this paper designed a multifunctional joint medical equipment that enables rehabilitation of knee, shoulder, and elbow joints in one CPM equipment and includes general, intensive, and adaptive exercise functions for effective treatment according to the patient's condition. The patient's condition was diagnosed using a load cell and a current sensor. In this paper, effective rehabilitation methods were presented and high reliability and precision of medical equipment was confirmed through experiments using potentiometer, encoder, and PI controller.
본 연구에서는 공압 액추에이터를 이용하여 보다 안전하고 편리하게 사용자가 원하는 맞춤형 운동 프로그램을 선택할 수 있는 공압용 슬관절 운동시스템을 개발하였고, 재활운동 시 운동효과에 대한 유효성을 검증하고자 한다. 피험자는 평소 운동을 주 1회 이하로 실시하며 슬관절 신전과 굴곡에 이상이 없는 대학생 수준의 20대 남녀 10명을 대상으로 실시하였다. 실험방법은 기존의 유압식 슬관절 운동장비와 개발된 운동시스템을 이용하여 하루 12회씩 3세트의 슬관절 신전 및 굴곡운동을 실시하고, 주 3회 실시하며 실험은 총 4주간 반복되었다. 운동부하 프로그램은 유압식의 수동형 운동부하와 본 연구에서 개발된 시스템의 능동형 운동부하로 나누어 제공하였다. 운동부하 프로그램에 따른 실시간 근육활성 패턴과 운동 전 후 근육활성도를 비교함으로써 재활운동에 대한 운동효과를 검증하였다. 실험결과 수동형 운동부하보다 능동형 운동부하에 보다 높은 근육활성도를 이끌어 냈으며 운동 4주 후 더 큰 근력증진 효과를 나타냈다. 장비 중심의 운동부하 보다 사용자 중심의 운동부하가 더 효과적으로 근력을 증진할 수 있음을 알 수 있었다. 향후 재활환자나 노약자들에게 안전하고 효율적인 재활운동프로그램으로 활용 될 것이며 또한 재활장비에 적용되어 재활치료관련 종사자들에게 보다 쉽고 편리한 재활운동처방이 가능할 것이라 사료된다.
Purpose: This study was conducted to verify the effect of applying a pressure biofeedback unit on walking ability and knee joint function while performing knee joint extensor strengthening exercises using resistance exercise equipment in total knee replacement (TKR) patients. Methods: This study was conducted on twelve patients receiving rehabilitation treatment after being admitted to a rehabilitation hospital post-TKR. Of these, six were allocated to a feedback group with a pressure biofeedback unit, and the other 6 were allocated to a control group without a pressure biofeedback unit. The subjects performed an exercise program for 45 minutes per session, five times a week, for two weeks. Walking ability and knee joint function were evaluated and analyzed before and after exercise. Results: The feedback group showed significantly better improvements in walking speed, gait cycle, step length on the non-operation side, time on the foot on the operation side, K-WOMAC stiffness, and K-WOMAC function than the control group (p<0.05). Conclusion: When strengthening the knee joint extensor muscles using resistance exercise equipment in TKR patients, the provision of a pressure biofeedback unit was found to improve walking ability and knee joint function by inducing concentric-eccentric contraction of the knee joint extensor muscles. Therefore, the study shows that exercise based on the provision of a pressure biofeedback unit should be considered when strengthening knee joint extensor muscles to improve the walking ability and knee joint function of TKR patients in clinical practice.
Objective: Resistance exercise is a necessary element to improve quality of life, and measurement and evaluation of muscle strength provide important information for prescription and management of rehabilitation and exercise programs. This study analyzed the correlation between direct and indirect 1RM for isokinetic maximum torque of the knee joint in order to provide useful information in the field of exercise programs. In addition, the flexion-extension ratio and the difference in left-right deviation were verified. Design: A cross-sectional study Methods: The subjects of this study were 33 healthy adult men and women without medical problems who participated in the health exercise class program at S University in Seoul. The correlation between isokinetic maximum torque and direct and indirect 1RM was analyzed, and a dependent t-test was performed to analyze the flexion-extension ratio and left-right deviation. Results: There was a high correlation between the isokinetic maximum torque and direct and indirect 1RM, and no statistically significant difference was shown between the test methods in the analysis of the flexion-extension ratio and left-right deviation. Conclusions: Isokinetic muscle function measuring equipment is expensive, so it is difficult to use it in local exercise rehabilitation and training sites. Through this study, it was found that direct and indirect 1RM isokinetic maximum torque showed a high correlation, and there was no difference in evaluating muscle function such as flexion-extension ratio and left-right deviation. Therefore, it is considered that the muscle function evaluation using 1RM in general field can be usefully utilized.
기존의 3차원 동적 운동기기를 통한 연구는 체간 안정화 운동에 주목하였으나, 본 연구에서는 이러한 연구들이 자세균형에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 훈련에 참여한 피험자는 요부와 하지 근육에 이상이 없는 20대 남녀 24명을 대상으로 하였으며, 체간 안정화 및 자세균형 훈련은 주 3회 15분씩 4주간에 걸쳐 진행되었다. 자세균형능력평가는 Balance System SD을 이용하였으며, 20초 동안 신체의 중심이 흔들리지 않고 한 점에 유지하는 능력인 자세 안정성 검사와 8가지 방향으로의 이동능력 평가인 자세 한계성 검사로 이루어졌다. 연구 결과 3차원 동적 운동기기를 이용한 4주간의 훈련이 자세균형 향상에 도움을 주었으며, 이는 3차원 동적 운동기기를 낙상 위험이 높은 고령자나 자세균형 훈련이 필요한 운동선수들에게 적용하기 위한 기초자료로써 활용될 수 있을 것이나 예상된다.
The aim of this study is to design and develop the gait rehabilitation equipment that judge patient's movement of his/her center of gravity using pressure sensors, and to aid hemiplegic patients to balance themselves using an automatic stepper that changes the patient's center of gravity. It is hard to bear the weight on the affected side for hemiplegic patients. The gait rehabilitation equipment detects the footing phase of hemiplegic patient during training and moves the unaffected footing side of the stepper up and moves the affected footing side down simultaneously so that the patient's center of gravity can shift from unaffected side to affected side. The gait rehabilitation system was developed and applied for hemiplegic patients during exercise. Eight hemiplegic patients and one normal adult were studied. The developed gait rehabilitation system could judge not only the normal adult's intention but also the patient's intention to move his/her center of gravity. Even though the most of hemiplegic patients exercised in automatic mode and a few hemiplegic patients exercised in manual mode, the developed gait rehabilitation system can aid the hemiplegic patients to train more easily.
노인의 평형성 향상과 근력강화 운동을 병행할 수 있는 운동기기 개발을 위해 병렬형 구형관절 모듈을 채택하였다. 병렬형 구형관절 모듈은 링크 2개, 회전관절 3개의 조합으로 된 다이애드 3조가 병렬로 설치되어 있고 모든 회전축은 모듈의 중간 위치에 교차하여 3자유도 회전운동이 가능하다. 본 연구에서는 구형관절 모듈의 기구학 및 동역학 해석을 실시하였으며 제어프로그램을 위한 순방향 및 역방향 위치해석에 대한 수학적 해석해를 도출하였다. 속도 및 가속도해석에서는 임의의 다이애드 내의 관절속도 및 가속도에 대한 상판 속도 및 가속도의 관계식을 유도하였다. 본 연구에서는 재활운동기구로서 사용하기 위해서 50대 이상 한국인 표준 남성에 대한 모델을 선정하여 동역학 모델 시뮬레이션을 통하여 이러한 결과의 유효성을 검증하였다.
This paper presents upgraded equipment to assist a patient in rehabilitating of their knee-joint by themselves. A new automatic mechanism is suggested and developed in order to add functions for enforcing the leg muscles, which were absent in previous rehabilitation machines. Using the Pro-engineer software, we analyze the displacements and speeds of several moving points of the equipment during various planned exercises. In addition, an appropriate control panel for operation is developed. Three motors andthree motor drivers are used in a tilting part for the ankle joint, sliding guide part for the knee joint, and up-down moving part for the whole leg. Finally, various newly upgraded motions can be generated by controlling the three motors simultaneously. we show that by using this equipment, we can adjust the proper length of the equipment according to the user's height and the intensity of the rehabilitation exercise.
The isokinetic exercise equipment generally allows a relatively safe application of maximal loading to a specific muscle group as well as an accurate and objective evaluation of muscle strength and endurance, it is more widely wing an the one of the important methods in rehabilitation and sports medicine. The aim of this paper was to compare the concept of the isometric and isotonic exercise and investigate the change of aerobic, anaerobic and fibers. In addition, the present study was designed to investigate the factors in measurement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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