KR20140091381A - 뇌신호와 기능적 전기자극을 결합한 자기주도형 재활 훈련 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 재활이 필요한 환자에게 재활 운동을 제공하되 환자의 의지에 따라 재활 훈련을 제공하는 자기주도형 재활 훈련 방법에 관한 것으로서, 환자에게 재활 의도 유발 환경을 제공하고 환자의 상태를 측정하여 환자에게 적합한 재활 운동을 제공하는 재활 훈련 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 환자의 뇌신호를 측정하여 재활 운동의 시간 또는 세기 등을 조절해줌으로써, 환자가 능동적인 환경에서 재활 운동을 할 수 있게 한다.
Description
본 발명은, 뇌손상이나 척추손상으로 인한 중추신경계 손상 환자, 근골격계 질환 환자 또는 스포츠 재활이 필요한 환자 등이 재활 운동을 할 수 있도록 재활 운동을 제공하는 재활 훈련 제공 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 능동적인 자가 훈련을 통해 재활에 이르게 하는 자기주도형 재활 훈련 방법에 관한 것이다.
재활 치료란, 질병, 사고 또는 재해 등으로 인하여 신체 부위에 손상을 입거나 심한 수술을 받고 회복기에 접어든 환자가 손상 부위 또는 기능이 약화된 부위의 기능적 회복을 위하여 수행하는 일련의 처치 과정을 의미한다.
종래의 재활 치료는 치료사, 로봇 또는 전기 자극기 등에 의하여 실시되고 있어 환자에게 일방적이고 수동적으로 실시되는 것이 일반적이다.
따라서, 뇌신경학적 관점에서 볼 때 완전한 감각-운동 선순환 재활이 이루어지지 않고 있으므로, 급성기 또는 아급성기 환자에게는 적용이 가능한 방법이라고 볼 수 있지만, 재활의 정체기(Plateau : 수동적인 재활로는 더 이상 재활 효과가 증진되지 않고 그 상태를 그대로 유지하는 시기)를 겪는 만성기 환자에게는 적합하지 않은 치료 방법이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 환자에게 적절한 재활 훈련을 시각 등의 감각 정보로 제시하고 그에 따른 중추신경계, 근골격계 또는 감각계 등과 관련된 생체신호를 측정하여 환자의 상태를 추정하며, 이 상태에 적합한 자극 또는 운동을 제공할 수 있는 방법들을 활용함으로써 뇌가소성, 근골격회복성 및 운동가능범위를 개별 혹은 동시에 향상시킬 수 있도록 하는 자기주도형 재활 훈련 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 환자의 두피에 측정용 탐침이 꽂혀 있는 캡을 착용하게 하고, 재활 부위에 패치를 부착하는 단계; 상기 환자에게 재활 동작 화면을 제공하는 단계; 상기 캡을 이용하여 상기 환자의 뇌피질의 혈류대사를 측정하고, 측정 신호를 생성하는 단계; 상기 측정 신호의 특징을 추출하고, 상기 특징에 따른 재활 의도를 분류하는 단계; 상기 재활 의도를 자극 제시 명령으로 전환하고, 상기 환자에게 상기 자극 제시 명령에 따라 재활 운동을 제공하는 단계; 및 상기 환자의 뇌피질의 혈류대사 측정을 통해 획득한 상기 환자의 뇌의 활성도를 뇌영상 형태로 표시하는 단계를 포함하는 자기주도형 재활 훈련 방법을 제공한다.
본 발명의 일면에 따르면, 상기 재활 부위에 패치를 부착하는 단계는, 상기 재활 부위와 근접한 피부 부위에 근전도 측정을 위한 패치를 부착하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, 상기 환자에게 재활 동작 화면을 제공하는 단계는, 기설정된 시간 동안 반복해서 상기 환자에게 상기 재활 동작 화면을 제공한다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, 상기 측정 신호를 생성하는 단계는, 상기 혈류대사에 따른 산화헤모글로빈과 불산화헤모글로빈의 농도를 측정하여 상기 측정 신호를 생성하는 단계; 상기 생성된 측정 신호에서 전처리기법을 통해 잡음을 제거하는 단계; 및 상기 재활 의도 분류를 위한 특징 추출시 상기 잡음이 제거된 측정 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 환자에게 재활 운동을 제공하는 단계는, 상기 자극 제시 명령에 따른 기능적전기자극의 세기 및 시간을 상기 환자에게 허용된 최대 크기로 인가하여 상기 환자의 재활 부위를 동작시키는 단계; 상기 기능적전기자극을 상기 환자에게 인가한 후 상기 환자의 근수축 정도를 측정하여 근활성도가 기설정된 값을 초과하면 상기 기능적전기자극의 세기 및 시간을 점차적으로 완화하는 단계; 및 상기 근활성도의 크기를 화면에 표시하여 상기 환자에게 제공하는 단계를 포함하는 것인 자기주도형 재활 훈련 방법을 제공한다.
본 발명은 뇌손상, 척수손상으로 인한 중추신경계손상환자 뿐만 아니라 근골격계 질환 및 스포츠 재활이 필요한 환자가 스스로 동기와 의도를 가지고 능동적인 자가 훈련을 할 수 있게 함으로써 환자의 효과적인 재활 운동을 제공한다.
또한, 환자가 자기 주도로 뇌의 운동 지령을 생성(Feedforward)하고 감각 정보를 되먹임(Feedback)하여 뇌의 감각-운동영역을 활성화시켜 환자 스스로 감각-운동 선순환 재활(Sensory-motor Looped Rehabilitation)을 가능하게 함으로써 뇌가소성, 근골격회복성 및 운동가능범위를 개별 혹은 동시에 향상시킬 수 있게 한다.
그리고, 환자의 상태에 따라 훈련의 강도와 시간을 환자 스스로 조절이 가능하도록 함으로써, 환자 맞춤형의 탄력적인 재활 훈련에 큰 효과를 제공한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기주도형 재활 훈련 방법의 과정을 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자기주도형 재활 훈련 방법에 따른 재활 운동 제공시 뇌피질의 혈류대사를 측정하여 표시한 뇌영상을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자기주도형 재활 훈련 방법에 따른 재활 운동 제공시 헤모글로빈 농도를 측정한 신호를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자기주도형 재활 훈련 방법에 따른 재활 운동 제공시 뇌피질의 혈류대사를 측정하여 표시한 뇌영상을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자기주도형 재활 훈련 방법에 따른 재활 운동 제공시 헤모글로빈 농도를 측정한 신호를 나타낸 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은, 재활이 필요한 환자들에게 수동적인 재활 운동을 제공하는 종래의 재활 훈련 방법을 보완하기 위한 것으로서, 환자는 정해진 재활 지침에 따라 화면에 제시되는 재활 동작을 관찰하거나 스피커 또는 치료사의 육성으로 제시되는 재활 동작을 상상함으로써 재활 의도를 스스로 유발하고, 재활의도를 유발하는 동안 뇌신호측정기에 의해 환자의 뇌피질신호를 비침습적 방법으로 측정하며, 측정된 뇌피질신호로부터 현재의 환자의 의도를 추출하여, 이 의도에 적합한 기능적전기자극을 적절한 재활 부위에 인가함으로써 자가 재활이 가능한 능동형 재활 방법을 제공한다.
이때, 화면에 재활 효과를 점수 등으로 수치화하여 환자에게 제시함으로써 환자의 재활 동기를 활성화시킬 수 있게 하고, 환자의 근수축 정도를 근전도로 측정하여 재활에 따른 근활성도에 맞도록 기능적전기자극의 세기를 조절할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자기주도형 재활 훈련 방법의 과정을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 자기주도형 재활 훈련 방법은, 뇌신호(Functional Near Infrared Spectroscopy; fNIRS 또는 electroencephalogram; EEG) 측정을 위해 환자의 두피에 측정용 탐침이 꽂혀 있는 캡을 착용하게 하고(S100), 재활이 필요한 신체의 부분에 기능적전기자극 인가를 위해 적절한 재활 부위를 찾아 피부에 패치를 부착한다(S110).
환자의 상태 측정을 위한 캡과 환자에게 재활 운동을 제공하기 위한 패치의 부착이 완료되면, 환자가 편안한 상태를 유지하도록 하고 재활 동작을 화면을 통해 환자에게 제시한다(S120).
환자에게 재활 동작 화면을 제공하는 단계는 환자에게 요구되는 재활 강도 또는 환자의 재활 운동 수준 등을 고려하여 기설정된 시간 동안 반복하여 환자에게 제공되도록 할 수 있고, 환자는 제시된 재활 동작을 일정 시간 동안 관찰 또는 상상을 반복한다. 또한, 재활 운동을 화면을 제공함에 있어서, 스피커 또는 치료사의 육성을 통해 소리에 의하여 환자의 재활 동기를 자극하도록 할 수도 있다.
재활 운동 화면을 환자에게 제공한 후, 환자에게 적합한 재활 운동을 제공하기 위하여 환자의 상태를 측정하는데, 환자의 상태 측정은 환자가 두피에 착용한 캡을 통한 뇌피질의 혈류대사 측정을 통해 이루어질 수 있다(S130).
환자의 뇌피질의 혈류대사 측정은 기능적근적외선분광법(fNIRS)을 활용하여 이루어질 수 있으며, 대뇌에서 일어나는 전위변동을 통한 뇌전도(EEG) 측정을 통해 환자의 상태를 측정할 수도 있다.
뇌피질의 혈류대사 측정을 하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 뇌의 활성도를 숫자와 색깔로 표시한 뇌영상 형태로 모니터링할 수 있다. 이는 수치가 클수록 활성화되는 빈도가 높음을 표시하는 것으로서, 환자가 재활 훈련을 하는 동안 부위별 뇌활성 정도를 육안으로 확인할 수 있게 한다.
또한, 뇌피질의 혈류대사 측정시 혈류대사에 따른 산화헤모글로빈과 불산화헤모글로빈의 농도를 수치로 측정하고, 측정된 농도 신호를 다양한 전처리기법을 통해 잡음을 제거할 수 있다. 도 4는 헤모글로빈 농도를 측정한 경우, 원래 신호와 잡음이 제거된 신호 중의 일부를 표시한 것이다.
원래 측정 신호 또는 잡음이 제거된 신호를 이용하여 다양한 학습기법에 따라 특징을 추출하고, 이에 따른 재활 의도를 분류하고 이를 이진화하여 자극제시를 위한 명령 신호를 생성한다(S140).
이진화된 명령에 따라 기능적전기자극의 세기와 시간 등을 환자에게 허용된 최대 크기로 인가하여 환자의 재활 부위를 동작시킨다(S150).
따라서, 환자의 재활 동기를 유발시킨 후, 환자의 상태를 측정하여 환자에게 적합한 기능적전기자극을 줌으로써 환자가 능동적으로 재활 운동을 할 수 있게 한다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자기주도형 재활 훈련 방법의 과정을 나타낸 흐름도로서, 재활 부위의 피부에 패치를 부착함에 있어서 근전도 측정을 위한 패치를 부착하는 단계를 더 포함하는 자기주도형 재활 훈련 방법을 나타낸 것이다.
재활 환자에게 환자의 뇌신호 측정을 위한 캡을 착용하게 하고 재활 부위에 패치를 부착하며, 이와 근접한 피부 부위에 근전도 측정을 위한 패치를 함께 부착하여 생체신호 측정을 위한 준비를 한다(S200). 그리고, 도 1에서 설명한 것과 같은 방법으로 환자에게 재활 영상을 제공하여 환자의 재활의도를 유발하고(S210), 환자의 뇌신호를 측정하여(S220) 환자의 의도를 추출하며(S230), 환자에게 적합한 자극제시를 위한 명령을 생성하여 환자에게 기능적전기자극을 제공한다(S240).
그리고, 도 2에 도시된 방법은 도 1에 도시된 방법과 달리, 환자에게 부착된 근전도 패치를 이용하여 환자의 근전도를 측정하고(S221) 환자의 상태를 추출하는 과정을 더 포함한다(S231). 근활성도를 측정하는 자기주도형 재활 훈련 방법에서는, 재활 의도 인식율과 근활성도 크기를 화면에 표시하여 환자의 재활 의지를 북돋울 수 있다.
뇌신호 또는 근전도를 통해 환자의 상태를 모니터링하고(S250), 뇌활성도나 근활성도를 기설정된 임계치와 비교하여 비교 결과에 따라(S260), 환자에게 인가된 기능적전기자극의 세기 또는 시간 등을 조절한다(S270).
뇌활성도나 근활성도가 임계치를 초과하는 경우에는, 기능적전기자극의 세기가 시간에 따라 차츰 완화되거나 남은 시간이 짧아지도록 조절할 수 있으며, 일정 시간 동안 기능적전기자극을 끊었다가 자극이 제공되도록 할 수도 있다. 그리고, 뇌활성도나 근활성도가 임계치에 많이 부족하면, 기능적전기자극의 세기를 크게 한다.
기능적전기자극을 조절한 후 훈련시간이 종료되지 않았다면(S280), 조절된 기능적전기자극을 계속해서 환자에게 제공한다(S240).
의사의 재활 지침에 따라 정해진 시간이 경과하면 재활 훈련을 종료하고(S280), 환자가 착용하고 있는 각종 장비를 환자로부터 제거하며, 환자가 일정 시간 동안 편안한 상태가 될 때까지 기다린다. 환자에게 재활 훈련의 내용과 결과에 대해 설명 및 설문하고 다음 재활 훈련 시간을 스스로 준비할 수 있게 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (10)
- 환자의 두피에 측정용 탐침이 꽂혀 있는 캡을 착용하게 하고, 재활 부위에 패치를 부착하는 단계;
상기 환자에게 재활 동작 화면을 제공하는 단계;
상기 캡을 이용하여 상기 환자의 뇌피질의 혈류대사를 측정하고, 측정 신호를 생성하는 단계;
상기 측정 신호의 특징을 추출하고, 상기 특징에 따른 재활 의도를 분류하는 단계; 및
상기 재활 의도를 자극 제시 명령으로 전환하고, 상기 환자에게 상기 자극 제시 명령에 따라 재활 운동을 제공하는 단계
를 포함하는 자기주도형 재활 훈련 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 재활 부위에 패치를 부착하는 단계는
상기 재활 부위와 근접한 피부 부위에 근전도 측정을 위한 패치를 부착하는 단계를 더 포함하는 것
인 자기주도형 재활 훈련 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 환자에게 재활 동작 화면을 제공하는 단계는
기설정된 시간 동안 반복해서 상기 환자에게 상기 재활 동작 화면을 제공하는 것
인 자기주도형 재활 훈련 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 환자의 뇌피질의 혈류대사를 측정하는 단계는
상기 환자의 두피에 착용된 캡을 통해 기능적근적외선분광법을 이용하여 상기 환자의 뇌피질의 혈류대사를 측정하는 것
인 자기주도형 재활 훈련 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 환자의 뇌피질의 혈류대사 측정을 통해 획득한 상기 환자의 뇌의 활성도를 뇌영상 형태로 표시하는 단계
를 더 포함하는 자기주도형 재활 훈련 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 측정 신호를 생성하는 단계는
상기 혈류대사에 따른 산화헤모글로빈과 불산화헤모글로빈의 농도를 측정하여 상기 측정 신호를 생성하는 것
인 자기주도형 재활 훈련 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 측정 신호를 생성하는 단계는
상기 생성된 측정 신호에서 전처리기법을 통해 잡음을 제거하고, 상기 재활 의도 분류를 위한 특징 추출시 상기 잡음이 제거된 측정 신호를 제공하는 것
인 자기주도형 재활 훈련 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 환자에게 재활 운동을 제공하는 단계는
상기 자극 제시 명령에 따른 기능적전기자극의 세기 및 시간을 상기 환자에게 허용된 최대 크기로 인가하여 상기 환자의 재활 부위를 동작시키는 것
인 자기주도형 재활 훈련 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 기능적전기자극을 상기 환자에게 인가한 후, 상기 환자의 근수축 정도를 측정하여 근활성도가 기설정된 값을 초과하면, 상기 기능적전기자극의 세기 및 시간을 점차적으로 완화하는 단계
를 더 포함하는 자기주도형 재활 훈련 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 근활성도의 크기를 화면에 표시하여 상기 환자에게 제공하는 단계
를 더 포함하는 자기주도형 재활 훈련 방법.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180079745A (ko) * | 2017-01-02 | 2018-07-11 | 연세대학교 원주산학협력단 | 뇌파 감지 결과에 기초하여 능동적인 재활을 유도하는 보행 재활 장치 및 그것의 제어 방법 |
| KR20190031941A (ko) * | 2017-09-19 | 2019-03-27 | 연세대학교 원주산학협력단 | 기능적 전기 자극 시스템 및 그것의 제어 방법 |
| KR20190120941A (ko) * | 2018-04-17 | 2019-10-25 | 연세대학교 원주산학협력단 | 장애 심사 평가를 위한 거짓말 탐지 기기 및 이것의 제어 방법 |
| KR20200119559A (ko) * | 2019-04-10 | 2020-10-20 | 김창걸 | 상지 재활훈련 장치 및 방법 |
| KR20210110508A (ko) * | 2020-02-28 | 2021-09-08 | 동서대학교 산학협력단 | 뇌 기능 활성도 시각화 장치 및 방법 |
Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
| AU2012259507B2 (en) * | 2011-05-20 | 2016-08-25 | Nanyang Technological University | Systems, apparatuses, devices, and processes for synergistic neuro-physiological rehabilitation and/or functional development |
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| KR102144291B1 (ko) * | 2018-05-04 | 2020-08-13 | 계명대학교 산학협력단 | 거울신경세포의 활성화를 극대화하는 뇌 자극과 뇌-컴퓨터 인터페이스(bci) 기술을 결합한 게임 방식의 재활 시스템 및 그 제어방법 |
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| CN116421848B (zh) * | 2023-06-07 | 2023-11-03 | 慧创科仪(北京)科技有限公司 | 一种基于fNIRS的康复训练系统及存储介质 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5113520B2 (ja) * | 2004-08-25 | 2013-01-09 | モトリカ リミテッド | 脳の可塑性による運動訓練 |
| WO2006071891A2 (en) * | 2004-12-23 | 2006-07-06 | The General Hospital Corporation | Evaluating central nervous system |
| US9005126B2 (en) * | 2007-05-03 | 2015-04-14 | University Of Washington | Ultrasonic tissue displacement/strain imaging of brain function |
| KR101266964B1 (ko) * | 2010-08-27 | 2013-05-30 | 한양대학교 산학협력단 | 경두개직류자극장치 및 이를 포함하는 시스템 |
| KR101229244B1 (ko) * | 2010-10-25 | 2013-02-04 | 연세대학교 원주산학협력단 | 안정상태 시각유발전위 기반의 기능적 전기자극 재활훈련 시스템 |
| JP5717064B2 (ja) | 2011-02-03 | 2015-05-13 | 国立大学法人 筑波大学 | 血流計測装置及び血流計測装置を用いた脳活動計測装置 |
| KR20120129098A (ko) * | 2011-05-19 | 2012-11-28 | 을지대학교 산학협력단 | 휴대용 보행 교정 장치 |
-
2013
- 2013-01-11 KR KR1020130003585A patent/KR101501524B1/ko active IP Right Grant
- 2013-10-09 US US14/049,302 patent/US20140200632A1/en not_active Abandoned
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180079745A (ko) * | 2017-01-02 | 2018-07-11 | 연세대학교 원주산학협력단 | 뇌파 감지 결과에 기초하여 능동적인 재활을 유도하는 보행 재활 장치 및 그것의 제어 방법 |
| KR20190031941A (ko) * | 2017-09-19 | 2019-03-27 | 연세대학교 원주산학협력단 | 기능적 전기 자극 시스템 및 그것의 제어 방법 |
| KR20190120941A (ko) * | 2018-04-17 | 2019-10-25 | 연세대학교 원주산학협력단 | 장애 심사 평가를 위한 거짓말 탐지 기기 및 이것의 제어 방법 |
| KR20200119559A (ko) * | 2019-04-10 | 2020-10-20 | 김창걸 | 상지 재활훈련 장치 및 방법 |
| KR20210110508A (ko) * | 2020-02-28 | 2021-09-08 | 동서대학교 산학협력단 | 뇌 기능 활성도 시각화 장치 및 방법 |
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