뇌졸중 환자의 재활훈련을 위한 가상현실 기술 연구

Abstract

뇌졸중은 뇌 출혈이나 뇌 경색 등의 뇌 손상으로 사지의 마비와 운동 및 인지 기능의 손상을 가져올 수 있다. 뇌졸중환자는 환측부위 반대방향의 사지에 신체적 마비가 발생하여 일상생활에서 활동이 불안정해지는 어려움을 가진다. 다양한 재활 훈련방법 등을 통해서 뇌졸중환자들이 운동재활 및 인지 재활을 통하여 안정적인 운동제어 능력의 향상을 검증 되는 것으로 알려졌다. 그러나 이러한 기존 연구들은 주로 외부에서 피드백을 제공받아 재활치료를 수행되었으나 이것은 시각정보에 의존적으로 훈련하는 방법이다. 따라서, 뇌졸중환자는 내외부에서 획득할 수 있는 피드백을 스스로 활용할 수 있는 능력을 연습할 수 있는 훈련환경이 필요하다. 이에 본 연구에서는 시각 정보를 조절할 수 있는 가상현실 시스템을 개발하고, 개발 시스템의 평가의 유효성을 검증하여, 뇌졸중환자의 재활 훈련 향상 효과를 검증하는 것을 목표로 한다. 첫째로, 상지 움직임의 시각적 피드백을 통제하기 위해 가상현실 기술을 이용한 시각적 피드백 조절방법을 사용했다. 그리고 자기수용감각 평가의 유효성을 검증하기 위해 기존 상지기능 평가방법과의 비교를 통하여 연관성을 확인하였다. 또한 뇌졸중환자를 대상으로 동일한 과제를 2주 이상 수행해 가상현실 기술이 자기수용감각 회복 훈련에 도움을 줄 수 있는지도 함께 관측하였다. 뇌졸중 환자는 가상현실 기술에 의해 상지훈련동안 운동 동작의 조절된 시각적 피드백을 경험하였고, 일반인보다 운동제어 능력이 저하된 뇌졸중 환자는 상지 운동 기능이 저하와 자기수용감각의 정확성간에 상관성이 있는 것을 확인하였다. 또한 뇌졸중환자가 자기수용감각 피드백을 활용한 운동재활방법을 수행한 후 운동 제어의 정확성이 향상되었다. 뇌졸중 환자의 운동재활의 개선효과를 검증하기 위한 실험은 box & block test 와 jebsen-talyor 손기능 평가를 전 평가와 후평가로 구성하였다. 두가지의 기존 손기능 평가 방법(box & block test 와 jebsen-talyor 손기능 평가) 에서도 가상 재활 훈련 후 환측상지의 손 기능이 향상을 보여주었다. 뇌졸중 환자는 시각적 피드백이 조절된 환경에서 자기수용감각 피드백을 활용한 motor control을 이용한 후 움직임의 오차를 실시간으로 확인하는 방법을 반복적으로 수행하였다. 또한, 반복적인 운동을 통하여 motor control의 오차가 줄어들었으며, motor control의 오차의 편차도 안정적으로 조절되었다. 따라서, 이는 뇌졸중 환자의 motor control의 안정성 향상이 자기수용감각 피드백을 활용한 운동에 영향을 받았다고 설명할 수 있다. 이는 뇌졸중 환자가 가상현실 훈련 동안 차단된 시각적 피드백을 보상하기 위하여 체내에서 자기수용감각의 활용하였다고 제안한다. 둘째로, 본 연구에서는 편측 무시 증상을 가진 뇌졸중 환자의 주변 탐색 능력을 향상 시킬 수 있는 가상현실 컨텐츠를 개발하고, 가상현실 컨텐츠의 편측 무시 증상 평가의 유효성을 검증하여, 시각정보의 조절을 통한 편측 무시환자의 주변 탐색 능력의 특성 변화를 보고자 하는 것을 목표로 한다. 가상의 공간탐색 동안에 외부 자극의 방향과 목표 타겟의 방향에 따라 탐색 행동반응의 변화를 조사하였다. 기본적으로 편측무시환자는 가상현실의 관측시야 범위내의 타겟은 제시방향에 영향을 받지 않으며, 관측시야 범위 밖의 타겟에서 편측무시 증상의 특성을 확인하였다. 또한, 주로 목표 외부 자극의 방향에 대해 상관없이 좌측방향의 타겟에따라 공간 탐색의 능력이 변화하는 것을 보였다. 따라서, 가상현실기술이 편측무시환자에게 일정한 관측 시야를 제시하고 탐색 방향에 대한 주의력을 제시해 줄 수 있다고 생각된다. 결론적으로, 본 연구는 가상현실 기술을 이용하여 뇌졸중 환자의 운동 재활 및 인지 재활에 필요한 새로운 타입의 재활시스템을 개발하였다. 개발한 재활을 위한 가상현실 시스템 시각 정보를 조절할 수 있는 기능을 제시할 수 있으며, 실시간으로 운동 결과를 제시하여 피드백 활용능력 향상에 도움을 줄 수 있는 것을 확인하였다.