KR101542543B1 - 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템 - Google Patents

시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101542543B1
KR101542543B1 KR1020140127816A KR20140127816A KR101542543B1 KR 101542543 B1 KR101542543 B1 KR 101542543B1 KR 1020140127816 A KR1020140127816 A KR 1020140127816A KR 20140127816 A KR20140127816 A KR 20140127816A KR 101542543 B1 KR101542543 B1 KR 101542543B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
muscle
unit
emg
electromyogram
visual
Prior art date
Application number
KR1020140127816A
Other languages
English (en)
Inventor
이충휘
손재익
임원빈
용준형
한해림
전호준
양길태
Original Assignee
연세대학교 원주산학협력단
주식회사 시드테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 원주산학협력단, 주식회사 시드테크 filed Critical 연세대학교 원주산학협력단
Priority to KR1020140127816A priority Critical patent/KR101542543B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101542543B1 publication Critical patent/KR101542543B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/035Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
    • A63B23/12Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for upper limbs or related muscles, e.g. chest, upper back or shoulder muscles
    • A63B23/1245Primarily by articulating the shoulder joint
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2230/00Measuring physical parameters of the user
    • A61H2230/60Muscle strain, i.e. measured on the user, e.g. Electromyography [EMG]
    • A61H2230/605Muscle strain, i.e. measured on the user, e.g. Electromyography [EMG] used as a control parameter for the apparatus
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B2071/0694Visual indication, e.g. Indicia
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/50Force related parameters
    • A63B2220/51Force
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/83Special sensors, transducers or devices therefor characterised by the position of the sensor
    • A63B2220/836Sensors arranged on the body of the user

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

본 발명의 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템은, 표면 근전도를 활용하여 재활치료 환자의 근전도를 측정하고, 측정된 근전도 신호를 처리하는 근전도 신호처리부; 상기 근전도 신호를 이용하여 재활치료 환자의 후삼각근 및 극하근의 최대 등척성 수축(MVIC)을 측정하는 최대 근수축 측정부; 상기 평균 최대 등척성 수축값(MVIC)을 이용하여 재활치료 환자 개인별 역치값 및 운동 시간을 설정해주는 역치 설정부; 및 상기 역치 설정부에서 설정된 역치값을 모니터로 제공함으로써, 재활치료 환자가 모니터를 바라보며 재활치료 훈련을 할 수 있도록 해주는 시각적 근전도 바이오피드백 훈련부를 포함하는 기술을 제공함에 기술적 특징이 있다.

Description

시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템{SELECTIVE MUSCLE RE-EDUCATION SYSTEM USING VISUAL EMG BIOFEEDBACK}
본 발명은 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 어깨근육 재활치료 시 재활치료 환자의 후삼각근 및 극하근의 최대 등척성 수축(MVIC)을 이용하여 역치값을 재활치료 환자에게 실시간으로 모니터를 통해 시각적으로 제공함으로써, 지속적인 흥미와 동기유발을 일으켜 재활치료 환자의 적극적인 근 재교육을 유도하고, 또한 재활치료 환자에게 맞춤형 근 재교육 난이도를 제공함으로써, 점진적인 근력향상과 어깨근육 근활성도의 불균형을 교정할 때, 시각적 근전도 바이오피드백을 이용하여 선택적으로 근 재교육이 가능한 시스템에 관한 것이다.
어깨 통증은 성인 인구의 모든 근 골격계 통증의 16%를 차지하며, 어깨 통증의 발생률은 1.1 ~ 3.0%로 보고되었으며, 유병률은 0.4 ~4.7%로 보고되었다.
어깨 관절은 손으로 다양한 작업을 수행할 수 있도록 높은 수준의 운동성을 가지고 있으며, 운동성을 손상 없이 기능적 안정성을 향상시키기 위하여, 어깨 관절은 주변 근육의 동적 지지에 의존하게 된다.
특히 회전근개 근육(이하 "회전근", 이는 극상근, 극하근, 어깨밑근, 그리고 작은 원근을 포함)은 어깨관절에서 동적 안정 기능을 제공하는 가장 중요한 근육이다.
정상 어깨 관절 움직임은 오목 관절과 위팔뼈머리의 안정성을 확보하기 위한 회전근의 공동수축에 따라 달라진다.
관상면에서, 하방이동(inferior translation)과 압축력(compressive force)은 극하근, 어깨밑근, 그리고 작은 원근에 의해 발생하고, 하방이동과 압축력에 대응하기 위해 삼각근과 극상근이 상방으로 당기는 기능을 한다.
이러한 동시수축은 어깨운동을 하는 동안 위팔뼈머리가 상방으로 이동하는 것을 제한한다. 후삼각근의 과활성과 극하근의 저활성은 위팔뼈 전방활주를 증가시키는데 기여한다. 따라서, 회전근은 위팔뼈 상방 이동을 막기 때문에 견봉 아래 부위 충돌증후군 환자에게 중요한 역할을 한다.
회전근 재교육 프로그램의 목표는 관절 오목에 위팔뼈머리를 안정시키는 회전근과 삼각근 사이의 균형을 회복하는 것이다.
보통, 물리치료 중재에서 회전근 재교육을 위한 어깨 내전을 유지하면서 극하근의 안정화와 근력을 증가시키기는 어깨 외회전 운동프로토콜이 포함되어 있다.
어깨 내전과 함께 어깨 외회전 운동 시 후삼각근을 동원하는 경향이 감소함으로서, 원하지 않는 위팔뼈의 상방이동을 제한시킬 수 있다. 또한, 어깨 내전과 함께 어깨 외회전 운동 시 후삼각근으로부터 선택적으로 극하근만 강화시킬 수 있다.
Reinold 등(2004)에 의하면 옆으로 누운 자세에서 어깨 외회전 운동이 극하근의 근활성도를 증가시키기 위한 가장 효과적인 운동이라고 제시한 바 있다.
한편 재활프로그램에서 운동 조절과 운동 학습을 향상시키기 위해 추천할 만한 운동방법 중 하나는, 근전도 바이오피드백 훈련이다. 시각적 근전도 바이오피드백 훈련은 컴퓨터 모니터를 통해 수의적 근수축을 조절하여 근 재교육을 시키는 방법이다.
시각적 근전도 바이오피드백 훈련은 사용자가 근육의 활동을 제어하는 방법을 배울 수 있다. 이와 같은 근전도를 이용한 사례는 근피로, 근지구력, 능동형 상지 재활 같은 각종 재활분야에 적용되어 활용되고 있다.
하지만, 종래기술은 후삼각근의 근활성도를 감소시키고, 극하근의 근활성도를 증가시키기 위해 시각적 근전도 바이오피드백을 적용한 시스템 및 이를 활용한 어깨근육 재활치료 방법에 대하여 제공하지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0021558호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 어깨근육 재활치료 시 재활치료 환자의 후삼각근 및 극하근의 최대 등척성 수축(MVIC)을 이용하여 역치값을 재활치료 환자에게 실시간으로 모니터를 통해 시각적으로 제공함으로써, 지속적인 흥미와 동기유발을 일으켜 재활치료 환자의 적극적인 근 재교육을 유도하고, 또한 재활치료 환자에게 맞춤형 근 재교육 난이도를 제공함으로써, 점진적인 근력향상과 어깨근육 근활성도의 불균형을 교정할 때, 시각적 근전도 바이오피드백을 이용하여 선택적으로 근 재교육이 가능한 시스템을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템은, 표면 근전도를 활용하여 재활치료 환자의 근전도를 측정하고, 측정된 근전도 신호를 처리하는 근전도 신호처리부; 상기 근전도 신호를 이용하여 재활치료 환자의 후삼각근 및 극하근의 최대 등척성 수축(MVIC)을 측정하는 최대 근수축 측정부; 상기 평균 최대 등척성 수축값(MVIC)을 이용하여 재활치료 환자 개인별 역치값 및 운동 시간을 설정해주는 역치 설정부; 및 상기 역치 설정부에서 설정된 역치값을 모니터로 제공함으로써, 재활치료 환자가 모니터를 바라보며 재활치료 훈련을 할 수 있도록 해주는 시각적 근전도 바이오피드백 훈련부를 포함하는 기술을 제공한다.
본 발명은 지속적인 흥미와 동기유발을 일으켜 재활치료 환자의 적극적인 근 재교육을 유도하고, 또한 재활치료 환자에게 맞춤형 근 재교육 난이도를 제공함으로써, 점진적인 근력향상과 어깨근육 근활성도의 불균형을 교정하는 기술적 효과가 있다.
또한 본 발명은 견관절 통증의 원인인 되는 견관절충돌증후군의 치료를 위하여, 후삼각근보다는 극하근만을 선택적으로 강화시켜 증상을 완화하고 호전시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 구성 중 근전도 신호 처리부의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예로, 역치 설정부에 의한 역치 설정 방법을 나타낸 것이다.
도 4a는 본 발명에 따른 시각적 근전도 바이오피드백 훈련 과정에 참여하는 환자를 뒤쪽에서 바라본 상태를 나타낸 것이다.
도 4b는 본 발명에 따른 시각적 근전도 바이오피드백 훈련 과정에 참여하는 환자를 앞쪽에서 바라본 상태를 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템의 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템(100)은, 입력부(110), 근전도 신호처리부(120), 최대 근수축 측정부(130), 역치 설정부(140), 시각적 근전도 바이오피드백 훈련부(150), 저장부(160), 디스플레이부(170) 및 제어부(180)를 포함한다.
이하 도 1 ~ 도 4a를 참조하여, 본 발명에 따른 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템(100)의 각각의 구성을 설명한다.
입력부(110)는 키보드, 마우스 등의 입력 수단을 통해 문자, 숫자, 기호 등을 시스템에 입력한다.
근전도 신호처리부(120)는 표면 근전도를 활용하여 사용자의 근전도를 측정하기 위한 근전도 신호를 처리하는데, 이하 도2를 참조하여 신호처리 하는 과정을 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 근전도 신호처리부(120)는 Raw EMG 추출부(121), 필터링부(122), 정류부(123) 및 평활부(124)를 포함한다.
Raw EMG 추출부(121)는 환자의 후삼각근 및 극하근에 부착된 전극으로부터 측정되는 후삼각근과 극하근에 대한 Raw EMG(Electromyogram) 데이터 값을 추출하는데, 이 때 추출된 Raw EMG 데이터로부터 근육의"활성화-비활성화"또는"많은-적음"과 같은 정성적 특성을 분석할 수 있게 된다.
이 경우 환자에게 부착하는 전극은 바이오피드백 훈련을 적용하였을 때, 환자에게 사용하기에 적합한 것이면 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 경우 일회용 전극(이를테면, SEED EMG Single Electrode)을 이용하였으며, 하드 젤 방식으로 전도성 Ag/AgCl, 외경크기로 24mm X 46mm, 전극크기로 15 X 15mm 사각 형태, 2개의 활성전극(active electrode) 사이의 거리는 20mm의 일정한 간격을 두었고, 근섬유방향으로 나란히 붙였다.
한편 전극 부착 위치는 도 4a, 도 4b에 도시된 바대로, 근육수축에 따라 근복(muscle belly)의 위치가 변하는 것을 고려하여, 후삼각근은 견갑골근의 뒷부분으로부터 1.5cm ~ 2.5cm (바람직하게는 2cm) 정도 떨어진 지점에 표면전극을 부착하였고(20, 22), 극하근은 견갑골근으로부터 아래로 3.5cm ~ 4.5cm (바람직하게는 4cm) 정도 떨어진 지점(19, 21)에 표면전극을 부착한다.
이 경우 의학지식이 없는 일반인이 후삼각근 또는 극하근의 위치를 쉽게 찾을 수 있도록, 전극부착위치 자동 감지 기술을 이용하여 실시 할 수 있음은 당연하다.
여기서 근육 부착 기준은 [Cram's introduction to surface electromyography(Criswell E, 2nd ed, Massachusetts: Jones and Bartlet Publishers, 2011)] 추천한 근육 부착부위를 참고하였으며, 전극을 부착하기 직전에 반드시 알코올 솜으로 피부 소독을 하는 것이 바람직하다.
필터링부(122)는 좀 더 신뢰성 있는 근전도 신호 진폭 분석을 위해 특정 주파수 대역에 대해 필터링을 수행하는 것으로, 이를테면 안티 에이징(anti-aging) 효과를 피하기 위한 증폭기의 대역필터(band-pass filter)로 10~450Hz를 수행하며, 특정 대역의 신호 잡음을 제거하기 위해 노치 필터(notch filter)로 60Hz, 120Hz를 수행한다.
정류부(123)는 음(-)의 근전도 신호진폭을 양(+)의 근전도 신호진폭으로 변환시키는 정류(rectification) 작업을 수행한다.
평활부(124)는 근전도 신호의 평활화 알고리즘(digital smoothing algorithm)을 적용하여 기준진폭에 비해 오버하는 진폭을 제거하거나 최소화시킨다.
한편, 본 발명의 근전도 신호 처리단계에서는, 근전도 신호에 대한 제곱근(square root) 계산을 통해 신호의 평균 크기(mean power)를 산출하는 방법으로 평균제곱(Root Mean Square, RMS)을 100ms로 수행하였고, 샘플링 레이트(sampling rate)는 1024Hz로 근전도 신호를 처리하여 수집하였다.
다음으로, 도 1을 참조하면, 최대 근수축 측정부(130)는 상기 근전도 신호처리부(120)에서 처리된 근전도 신호를 이용하여 환자의 후삼각근 및 극하근의 최대 등척성 수축(Maximal Voluntary Isometric Contraction, MVIC)을 측정한다.
이 경우, 최대 등척성 수축(MVIC) 측정 자세는 [Muscles: Testing and function with posture and pain(Kendall et al, 5th ed, Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins, 2005)]에서 제시한 방법으로 실시하였다.
도 4a 및 도 4b를 참조하여, 이를 구체적으로 설명하면, 후삼각근은 환자가 엎드린 자세에서 어깨관절 90도 벌림, 회전 중립자세로, 팔꿈치 관절에 바닥을 향하는 방향으로 저항을 주도록 한다.
극하근은 환자가 앉은 자세에서 어깨 회전 0도, 회전 중립, 팔꿈치 관절 90도로 한 상태에서, 어깨 내 회전 방향으로 손등에 저항을 주도록 한다.
이 때 후삼각근 및 극하근 각 근육 모두 5초간 측정하며, 앞, 뒤 1초를 제외한 중간 3초를 3번 반복 측정한 평균값을 사용자의 최대 등척성 수축값으로 사용하며, 측정된 환자의 평균 최대 등척성 수축값(MVIC)은 향후 역치 설정 과정, 시각적 근전도 바이오피드백 훈련 과정 및 정규화(normalization) 과정에서 이용되는데, 상세한 내용은 후술한다.
하기 표1은 후삼각근과 극하근의 최대근수축을 측정하고, 평균 최대 등척성 수축값(MVIC)을 구하는 과정을 나타낸 것이다.
Figure 112014090928254-pat00001
역치 설정부(140)는 상기 최대 근수축 측정부에서 측정한 평균 최대 등척성 수축값(MVIC)을 이용하여 환자 개인별 역치값(threshold value) 설정 및 운동시간을 설정해준다.
이 경우, 환자의 역치값은 최대 근수축 측정부에서 측정한 평균 최대 등척성 수축값(MVIC)의 10%로 설정하며, 재활 운동 초기에는 앞에서 설정된 역치값으로 세팅 하는 것이 바람직하다.
하기 표2는 후삼각근과 극하근에 대한 평균 최대 등척성 수축값(MVIC)의 10%를 역치값으로 설정하는 예를 나타낸 것이다.
Figure 112014090928254-pat00002
도 3은 본 발명의 일 실시예로, 역치 설정부에 의한 역치 설정 방법을 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바대로, Threshold setting 항목에 환자의 개인 별 역치값(이를테면, 30)을 직접 입력할 수 있으며, 입력란 옆에 있는 화살표를 이용하여 역치값을 상하로 조절 할 수 있고, Time setting 항목에 운동 시간을 초 단위(이를테면, 30초)로 입력할 수 있으며, 입력란 옆에 있는 화살표를 이용하여 운동 시간을 상하로 조절 할 수 있다.
한편 환자의 개별 난이도에 맞게 역치값을 조절하여 점진적인 운동 훈련을 진행할 수 있도록 함이 바람직하며, 이를 통해 후삼각근의 근활성도를 감소시키고, 극하근의 근활성도를 증가시켜 환자의 어깨근육 재활치료에 도움을 주도록 한다.
다음으로, 시각적 근전도 바이오피드백 훈련부(150)는 상기 역치 설정부(140)에서 설정된 역치값을 모니터로 제공함으로써, 환자가 모니터를 바라보며 시각적으로 근 재교육 훈련을 할 수 있도록 해준다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 시각적 근전도 바이오피드백 훈련 과정에 참여하는 환자를 뒤쪽 및 앞쪽에서 각각 바라본 상태를 나타낸 것이다.
이하 도 4a 및 도 4b를 참조하여 환자가 시각적 근전도 바이오피드백 훈련 과정을 수행하는 과정을 설명한다.
우선, 상기 역치 설정부(140)에서 역치값과 운동시간을 설정한 뒤, 환자는 옆으로 누운 자세에서 어깨를 중립으로 놓고, 팔꿈치를 90도 굽힌다.
다음 과정으로, 환자는 타겟바(15)를 환자 뒤쪽에 위치시켜 어깨 외회전 방향과 외회전 각도 양을 조절한다.
다음 과정으로, 재활담당자는 환자에게 90도 팔꿈치 굽힘과 손목 중립을 유지한 상태에서 외회전 하라고 지시한다.
다음 과정으로, 환자의 손목이 미리 설치해 놓은 타겟바(15)에 닿을 때, 환자에게 외회전 자세를 유지할 것을 지시한다.
다음 과정으로, 환자가 어깨 외회전을 실시하는 동안 몸통과 팔꿈치 사이에 보상작용을 막고, 안정성을 높이기 위해 수건(23)을 받친다.
마지막 과정으로, 환자가 시각적 근전도 바이오피드백 훈련을 하는 동안 휴식이 필요한 경우 휴식시간을 갖도록 한다.
한편, 환자가 시각적 근전도 바이오피드백 훈련을 하는 동안 환자가 보기 쉬운 방향에 출력 모니터(17)를 배치하며, 시각적 근전도 바이오피드백 훈련을 하기 전에 환자가 운동방법을 충분히 이해할 수 있도록 설명한다.
시각적 근전도 바이오피드백 훈련 종료 후, 데이터 수집은 총 3번을 실시하며, 환자에게 어깨 외회전 운동을 끝마치는데 8초(이를테면, 초기 구간에서 3초, 마지막 위치 구간에서 5초 유지)의 시간을 제공한다.
또한 메트로놈을 이용하여 환자의 움직임 속도와 시간을 조절하며, 시작 신호는 시각적 근전도 바이오피드백 훈련부(150)에서 제공하는 "삐" 등의 경고음(beeper sound)을 사용한다.
바람직하게는 후삼각근과 극하근의 근활성도 증가를 위하여, 환자는 어깨 외회전 운동을 실시하는 동안 1.5kg 아령(16)을 잡고 실시하는데, 아령(16)이 환자가 느끼기에 가볍거나 무거운 경우, 환자에게 맞는 아령 무게를 선택하여 실시한다.
다음으로 도 1을 참조하면, 저장부(160)는 근전도 신호처리부(120), 최대 근수축 측정부(130), 역치 설정부(140) 및 시각적 근전도 바이오피드백 훈련부(150)에서 처리한 데이터를 저장하며, 저장 매체로 이를테면, 플래시 메모리 등의 불활성 메모리를 사용할 수 있다.
특히 저장부(160)는 시각적 근전도 바이오피드백 훈련부(150)에서 얻은 훈련정보를 저장하는데, 여기서 훈련정보란 이를테면, 환자의 훈련 측정값, 평균 최대 등척성 수축값(MVIC), %MVIC 값 등이 포함된다.
여기서 %MVIC 값은 하기 수학식1로 표현된다.
Figure 112014090928254-pat00003
이 경우 환자는 시각적 근전도 바이오피드백 훈련 중에 저장부(160)에 저장된 훈련 측정값, 평균 최대 등척성 수축값(MVIC), %MVIC 값을 수시로 확인할 수 있고, 또한 환자는 운동효과 결과를 %MVIC 값으로 정규화(normalization)된 자료를 제공받음으로써, 운동 전, 후 비교 및 후삼각근과 극하근 근육 간의 불균형을 비교 할 수 있게 된다.
디스플레이부(170)는 선택적 근 재교육 시스템에서 수행된 결과를 모니터로 화면 출력하는데, 디스플레이 장치로 이를테면, 엘이디(LED), 엘씨디(LCD) 등을 사용할 수 있다.
제어부(180)는 입력부(110), 근전도 신호처리부(120), 최대 근수축 측정부(130), 역치 설정부(140), 시각적 근전도 바이오피드백 훈련부(150), 저장부(160) 및 디스플레이부(170)를 제어한다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
110 : 입력부
120 : 근전도 신호처리부
121 : Raw EMG 추출부 122 : 필터링부
123 : 정류부 124 : 평활부
130 : 최대 근수축 측정부
140 : 역치 설정부
150 : 시각적 근전도 바이오피드백 훈련부
160 : 저장부
170 : 디스플레이부
180 : 제어부

Claims (7)

  1. 표면 근전도를 활용하여 재활치료 환자의 근전도를 측정하고, 측정된 근전도 신호를 처리하는 근전도 신호처리부;
    상기 근전도 신호를 이용하여 재활치료 환자의 후삼각근 및 극하근의 최대 등척성 수축(MVIC)을 측정하는 최대 근수축 측정부;
    평균 최대 등척성 수축값(MVIC)을 이용하여 재활치료 환자 개인별 역치값 및 운동 시간을 설정해주는 역치 설정부; 및
    상기 역치 설정부에서 설정된 역치값을 모니터로 제공함으로써, 재활치료 환자가 모니터를 바라보며 재활치료 훈련을 할 수 있도록 해주는 시각적 근전도 바이오피드백 훈련부를 포함하고,
    상기 근전도 신호처리부는,
    재활치료 환자의 후삼각근 및 극하근에 부착된 전극으로부터 후삼각근과 극하근에 대한 Raw EMG 데이터를 추출하는 Raw EMG 추출부;
    상기 Raw EMG 추출부에서 추출된 후삼각근과 극하근에 대한 근전도 신호를 입력받아, 특정 주파수 대역에 대해 필터링을 수행하는 필터링부;
    상기 필터링부로부터 필터링 된 후삼각근과 극하근에 대한 근전도 신호를 입력받아, 음(-)의 근전도 신호진폭을 양(+)의 근전도 신호진폭으로 변환시키는 정류부; 및
    상기 정류부로부터 정류된 후삼각근과 극하근에 대한 근전도 신호를 입력받아, 기준진폭에 비해 오버하는 진폭을 제거하거나 최소화시키는 평활부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전극은,
    상기 후삼각근에 부착 시 견 갑골근의 뒷부분으로부터 1.5cm ~ 2.5cm 떨어진 지점에 부착하고, 상기 극하근에 부착 시 견 갑골근으로 부터 아래로 3.5cm ~ 4.5cm 떨어진 지점에 부착하는 것을 특징으로 하는 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 최대 근수축 측정부는,
    상기 후삼각근 및 상기 극하근에 대한 최대 등척성 수축(MVIC)을 5초간 측정하고, 앞, 뒤 1초를 제외한 중간 3초를 3번 반복 측정한 평균값을 최대 등척성 수축값으로 정하는 것을 특징으로 하는 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 역치 설정부는,
    상기 후삼각근 및 상기 극하근에 대한 평균 최대 등척성 수축값(MVIC)의 10%를 운동 초기의 역치값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 근전도 신호처리부, 상기 최대 근수축 측정부, 상기 역치 설정부 및 상기 시각적 근전도 바이오피드백 훈련부에서 처리한 데이터를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 시각적 근전도 바이오피드백 훈련부에서 처리한 데이터는,
    재활 환자의 훈련 측정값, 평균 최대 등척성 수축값(MVIC) 및 %MVIC 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템.
KR1020140127816A 2014-09-24 2014-09-24 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템 KR101542543B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140127816A KR101542543B1 (ko) 2014-09-24 2014-09-24 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140127816A KR101542543B1 (ko) 2014-09-24 2014-09-24 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101542543B1 true KR101542543B1 (ko) 2015-08-06

Family

ID=53885575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140127816A KR101542543B1 (ko) 2014-09-24 2014-09-24 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101542543B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101960683B1 (ko) * 2017-12-05 2019-03-20 창명제어기술(주) 한계곡선 산출을 통한 능동 운동과 버팀 운동 기능을 갖는 어깨관절 재활 치료기기 및 이를 이용한 능동 운동과 버팀 운동의 제어 방법
CN112515915A (zh) * 2020-11-30 2021-03-19 重庆电子工程职业学院 可穿戴式手指康复机器人
KR20210085258A (ko) 2019-12-30 2021-07-08 (주)피지오랩 근전도 바이오피드백을 이용한 운동보조시스템
CN115944309A (zh) * 2022-12-22 2023-04-11 广州医科大学附属第一医院(广州呼吸中心) 吞咽肌障碍的检测装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008073339A (ja) 2006-09-22 2008-04-03 Npo Jukunen Taiiku Daigaku Research Center 運動効果予測システム、運動効果予測プログラムおよび運動効果予測方法
KR100822483B1 (ko) * 2007-06-08 2008-04-16 문창수 근육 강화와 근육 재활치료를 위한 근전도신호바이오피드백 게임을 이용한 근육 자가운동 시스템 및 그에사용되는 근전도신호 바이오피드백 게임방법
KR101315907B1 (ko) 2009-08-27 2013-10-08 주식회사 누가의료기 운동 처방 시스템 및 운동 처방 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008073339A (ja) 2006-09-22 2008-04-03 Npo Jukunen Taiiku Daigaku Research Center 運動効果予測システム、運動効果予測プログラムおよび運動効果予測方法
KR100822483B1 (ko) * 2007-06-08 2008-04-16 문창수 근육 강화와 근육 재활치료를 위한 근전도신호바이오피드백 게임을 이용한 근육 자가운동 시스템 및 그에사용되는 근전도신호 바이오피드백 게임방법
KR101315907B1 (ko) 2009-08-27 2013-10-08 주식회사 누가의료기 운동 처방 시스템 및 운동 처방 방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101960683B1 (ko) * 2017-12-05 2019-03-20 창명제어기술(주) 한계곡선 산출을 통한 능동 운동과 버팀 운동 기능을 갖는 어깨관절 재활 치료기기 및 이를 이용한 능동 운동과 버팀 운동의 제어 방법
KR20210085258A (ko) 2019-12-30 2021-07-08 (주)피지오랩 근전도 바이오피드백을 이용한 운동보조시스템
KR102424903B1 (ko) * 2019-12-30 2022-07-26 (주)피지오랩 근전도 바이오피드백을 이용한 운동보조시스템
CN112515915A (zh) * 2020-11-30 2021-03-19 重庆电子工程职业学院 可穿戴式手指康复机器人
CN112515915B (zh) * 2020-11-30 2023-01-17 重庆电子工程职业学院 可穿戴式手指康复机器人
CN115944309A (zh) * 2022-12-22 2023-04-11 广州医科大学附属第一医院(广州呼吸中心) 吞咽肌障碍的检测装置
CN115944309B (zh) * 2022-12-22 2023-07-18 广州医科大学附属第一医院(广州呼吸中心) 吞咽肌障碍的检测装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Castelein et al. Scapulothoracic muscle activity during elevation exercises measured with surface and fine wire EMG: a comparative study between patients with subacromial impingement syndrome and healthy controls
Castelein et al. Optimal normalization tests for muscle activation of the levator scapulae, pectoralis minor, and rhomboid major: an electromyography study using maximum voluntary isometric contractions
Dickie et al. Electromyographic analysis of muscle activation during pull-up variations
Hodges et al. Changes in intra-abdominal pressure during postural and respiratory activation of the human diaphragm
Krol et al. The effect of whole-body vibration frequency and amplitude on the myoelectric activity of vastus medialis and vastus lateralis
Kim et al. Visual and kinesthetic locomotor imagery training integrated with auditory step rhythm for walking performance of patients with chronic stroke
Kang et al. Correlation between pulmonary functions and respiratory muscle activity in patients with forward head posture
Vera-Garcia et al. Abdominal muscle activation changes if the purpose is to control pelvis motion or thorax motion
Seitz et al. Reliability and minimal detectable change in scapulothoracic neuromuscular activity
Al-Qaisi et al. Electromyography analysis: Comparison of maximum voluntary contraction methods for anterior deltoid and trapezius muscles
Smith et al. Electromyographic activity in the immobilized shoulder girdle musculature during scapulothoracic exercises
Barbosa et al. Immediate electromyographic changes of the biceps brachii and upper rectus abdominis muscles due to the Pilates centring technique
CN110720908B (zh) 基于视觉-肌电生物反馈的肌肉损伤康复训练系统和应用该系统的康复训练方法
Hodder et al. Obtaining maximum muscle excitation for normalizing shoulder electromyography in dynamic contractions
KR101542543B1 (ko) 시각적 근전도 바이오피드백을 이용한 선택적 근 재교육 시스템
Castelein et al. Modifying the shoulder joint position during shrugging and retraction exercises alters the activation of the medial scapular muscles
Youdas et al. Recruitment of shoulder prime movers and torso stabilizers during push-up exercises using a suspension training system
Moore et al. Rehabilitation exercises for the gluteus minimus muscle segments: an electromyography study
Stampacchia et al. Gait robot-assisted rehabilitation in persons with spinal cord injury: A scoping review
Valadão et al. Exercise intervention protocol in children and young adults with cerebral palsy: the effects of strength, flexibility and gait training on physical performance, neuromuscular mechanisms and cardiometabolic risk factors (EXECP)
Yang et al. The effects of active scapular protraction on the muscle activation and function of the upper extremity
de Lima Boarati et al. Acute effect of flexible bar exercise on scapulothoracic muscles activation, on isometric shoulder abduction force and proprioception of the shoulder of individuals with and without subacromial pain syndrome
Kojović et al. Recovery of motor function after stroke: a polymyography-based analysis
Ha et al. A reliability of electromyographic normalization methods for the infraspinatus muscle in healthy subjects
Kai et al. Analysis of scapular kinematics during active and passive arm elevation

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180515

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190508

Year of fee payment: 5