Patients with cerebral palsy show abnormal gait and persist throughout the patient's whole life, so it is important to cure the gait ability through proper rehabilitation. Among the existing gait rehabilitation methods, I paid attention to cable-driven gait rehabilitation that secures gait autonomy and enables rehabilitation for more diverse patients. In this study, the mechanical engineering method can correct the abnormal gait posture without disturbing the patient by designing and intelligent lower extremity motor control system. This system has two main control elements, position control to track the position of the knee of the walking patient for maintaining the direction of the posture correction force and tension control to apply a constant posture correction force to the movement of the patient's knee. I also analyzed the effect of the device on a patient with cerebral palsy who has crouch gait posture. Experiment was proceeded with three condition, without the device, with the fixed device and with the device following the position of walking patient's knee. Measured elements were pelvic anterior/lateral tilt, step length, step width and electromyography(EMG) data of patient’s lower extremity. As a result, indicators of increased gait efficiency was observed from the measured elements and the result becomes better when the device follows the patient’s knee position. These results indicate that the intelligent cable-driven lower extremity motor control system can correct the abnormal gait posture of patients with cerebral palsy, and I also expect gait rehabilitation effect with the device.
뇌성마비 환자가 보이는 비정상적인 보행 양상은 환자의 평생에 걸쳐 지속될 수 있기에 올바른 재활과정을 거쳐 보행 능력을 회복시키는 것이 중요하다. 이를 치료하기 위한 기존의 보행 재활 방식 중 환자의 운동 자율성을 확보하고 좀 더 다양한 환자를 대상으로 하는 재활이 가능한 케이블 구동형 재활 방식에 주목하였다. 본 연구에서는 뇌성마비 환자의 보행에 맞추어 적합한 보행 보조력과 자세 교정력을 가할 수 있는 지능형 하지 운동 시스템을 설계함으로써, 환자의 보행을 방해하지 않으며 이상 보행 자세를 올바르게 교정할 수 있는 방법을 기계공학적인 관점에서 제시하였다. 이때 장치의 주된 제어 요소는 보행 중인 환자의 다리 위치를 추적하여 케이블의 시작점을 장치가 따라가도록 하는 위치 제어와 환자의 다리 움직임에 맞추어 일정한 자세 교정력을 가할 수 있도록 하는 장력 제어로 나뉜다. 장치를 제작한 이후 실제 웅크림 보행 증세가 있는 뇌성마비 환자를 대상으로 장치가 환자에게 미치는 영향을 분석하였다. 실험은 장치를 착용하지 않았을 때, 장치를 착용하였으나 환자의 다리 위치를 추적하여 움직일 때, 장치가 움직이지 않을 때를 나누어 환자의 골반 전방/측방 경사와 다리 근육의 근전도 신호, 보폭과 다리 너비 등을 측정하였다. 그 결과, 환자의 골반 경사와 다리 근육의 근전도로부터는 환자의 보행 효율성이 증가하는 지표가 관측되었으며 이는 장치를 착용하였을 때, 그리고 장치가 환자의 다리 위치를 추적하여 움직여 자세 교정력의 방향이 일정하게 움직일 때 더 나은 결과를 보였다. 이러한 결과는 본 연구에서 제작한 지능형 하지 운동 제어 시스템이 뇌성마비 환자의 보행 자세를 교정할 수 있음을 의미하며, 장치를 이용하여 뇌성마비 환자의 보행 재활을 진행한다면 환자의 이상 보행 자세를 효율적으로 교정할 수 있을 것이라 기대한다.
