김정자 연구실
전북대학교 바이오메디컬공학부
김정자 교수
보행분석
표면 EMG
재활운동장치
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김정자 연구실
전북대학교 바이오메디컬공학부 김정자 교수
김정자 연구실은 재활 및 임상 데이터를 계측·분석하여 기능 회복을 지원하는 보건 의료 공학 연구를 수행합니다. 표면 EMG와 관성측정장치, 자세 경사 계측, 족저압·압력 분포 센서를 활용해 보행과 상지 기능의 비대칭 및 자세 균형 변화를 정량화합니다. 또한 CART 및 Apriori 기반 데이터마이닝 방법을 적용하여 족부 보조기 처방 규칙과 질환군 연관 패턴을 도출하고, 이를 임상의 의사결정 지원 형태로 구성합니다. 이와 함께 선형 액추에이터와 MR damper 등 구동 장치를 포함한 개인화 재활 운동 장치를 설계하여 3D 자세교정과 정적·동적 균형 개선 효과를 검증합니다.
보행분석표면 EMG재활운동장치자세균형평가보행보조기
대표 연구 분야
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센서 기반 재활 기능평가와 개인화 보행·필기 보조기 개발 연구
Sensor-Based Rehabilitation Assessment and Personalized Gait/Writing Assistive Device Development
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CART·Apriori 기반 임상 의사결정과 족부 장애 규칙 추출 연구
Clinical Decision Support and Foot Disorder Rule Extraction Using CART and Apriori
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개인화 재활 운동 장치 기반 3D 자세교정과 동적 균형 향상 연구
Personalized Rehabilitation Exercise Devices for 3D Postural Correction and Dynamic Balance Improvem
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
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1
Article
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인용수 1
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2025Sensor-Based Analysis of Upper Limb Motor Coordination After Stroke: Insights from EMG, ROM, and Motion Data During the Wolf Motor Function Test
Ji-Yong Jung, Jung‐Ja Kim
IF 2.9 (2025)
Applied Sciences
늑대 운동기능검사(Wolf Motor Function Test, WMFT)는 뇌졸중 후 상지의 운동 수행을 평가하기 위해 널리 사용된다. 그러나 기존의 접근 방식은 과제 수행 중 나타나는 영역(도메인) 특이적인 신경근 및 운동학적 차이를 간과할 수 있다. 본 연구는 WMFT 과제를 세 가지 기능 영역으로 분류하였다: 근위부 도달 및 운반(proximal reaching and transport, PRT), 세밀한 수지 조작(fine motor manipulation, FMM), 그리고 대운동 기능적 조절(gross motor functional control, GMFC)이다. 센서 기반 측정을 사용하여 근력 간(양쪽 사지) 차이의 근 활성화, 관절 가동성, 이동(운동) 진폭을 살펴보았다. 만성 뇌졸중 환자 12명이 16개의 WMFT 과제를 수행하였다. 표면 근전도(EMG)와 관성측정장치(IMU)는 상지의 근육 활성, 관절 각도, 분절 변위를 기록하였다. 각 기능 영역에 대해 윌콕슨 부호순위 검정과 스피어만 상관분석을 수행하였다. PRT 및 FMM 과제에서 EMG, 관절 가동범위(range of motion, ROM), 그리고 제곱평균제곱근(root mean square, RMS) 가속도에서 유의한 비대칭이 관찰되었다. 이러한 결과는 마비측에서 근위부 근 활성화가 증가하고 원위부의 관여가 감소함을 반영한다. GMFC 과제는 보다 대칭적인 양상을 유발했으나, 원위부 조절에서의 미세한 결손은 여전히 나타났다. 상관분석은 신경근 및 운동학적 지표들 사이의 강한 상호의존성을 보여주었다. 본 연구 결과는 보상 전략이 통합적 성격을 가진다는 점을 강조한다. 기능 영역에 따라 WMFT 과제를 범주화하고 다중모달 센서 분석을 통합한 결과, 기존의 관찰자 기반 채점으로는 검출되지 않는 미묘한 손상 양상이 드러났다. 이러한 결과는 개인화된 재활 전략을 안내하기 위한 센서 기반, 영역 특이적 평가의 활용을 지지한다. 궁극적으로 이러한 접근은 뇌졸중 생존자의 장기적 기능 회복을 향상시킬 수 있을 것이다.
https://doi.org/10.3390/app15179836
Upper limb
Kinematics
Electromyography
Motor control
Functional movement
Rehabilitation
Motor function
Range of motion
2
Article
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인용수 0
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2024Comparison of Writing Speed, Letter Size, and Upper Extremity Muscle Activation in Stroke Patients Using Two Writing Aids: Evaluation with the Jebsen–Taylor Hand Function Test
Ji-Yong Jung, Jung‐Ja Kim
IF 2.5 (2024)
Applied Sciences
현재 뇌졸중 환자의 상지 재활을 위한 쓰기 보조도구는 생체역학적 특성을 고려하여 개발되지 않아 적절한 지지 효과를 달성하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 12명의 뇌졸중 환자를 대상으로 손 기능과 근전도 평가에 근거하여 두 종류의 쓰기 보조도구 사용이 쓰기 속도, 글자 크기, 그리고 상지 근육 활성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 손 기능은 Jebsen–Taylor 수지 기능 검사로 평가하였고, 쓰기 능력(쓰기 속도와 글자 크기)은 한글(한국어) 알파벳 쓰기 검사로 측정하였다. 근육 활성은 마비측(PS)과 비마비측(NPS) 각각에서 표면 근전도(surface electromyography)로 기록하였다. 그 결과, 쓰기 속도는 마비측에서 유의하게 느렸고 가로 방향 글자 크기는 더 크게 나타났다. 또한 마비측에서의 근육 활성 패턴은 쓰기 보조도구의 설계에 유의한 영향을 받았는데, 이는 보조도구의 설계가 보상적 움직임과 근육 기능에 영향을 미침을 시사한다. 이러한 결과는 뇌졸중 환자 개개인의 필요에 맞춘 맞춤형 재활 도구의 중요성을 강조한다. 향후 연구에서는 생체역학적 데이터에 기반하여 맞춤형 쓰기 보조도구를 개발함으로써 재활 목표를 보다 잘 지지하는 데 초점을 둘 것이다.
https://doi.org/10.3390/app142311172
Physical medicine and rehabilitation
Test (biology)
Psychology
Stroke (engine)
Medicine
Physical therapy
Engineering
Mechanical engineering
Geology
3
Article
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인용수 2
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2023The Effects of Structural Characteristics of the Rollator on the Elderly’s Gait Strategies in Various Walking Environments
Ji-Yong Jung, Jung‐Ja Kim
IF 2.5 (2023)
Applied Sciences
보행 보조기구 중 가장 널리 사용되는 보행차(롤레이터, rollator)는 일상생활에서 노인의 안정적인 보행을 돕는다. 본 연구에서는 두 가지 유형의 롤레이터의 구조적 특성이 다양한 보행 환경에서 노인의 상·하 하지 근육 활성과 발바닥 압력에 어떠한 영향을 미치는지 조사하였다. 두 가지 유형의 롤레이터를 사용하여 다양한 환경(평지, 장애물, 고르지 않은 지면, 경사면)에서 보행하는 11명의 노인을 대상으로 근육 활성(상지 및 하지)과 발바닥 압력(평균 힘, 최고 압력, 접촉 면적)을 정량화하였다. 상지 근육 활성은 장애물 지면과 고르지 않은 지면에서 가장 높았으며, 롤레이터의 구조적 차이에 기인한 유의한 차이가 확인되었다. 또한 불안정하거나 경사진 보행 환경에서 안정성을 유지하기 위한 보행 전략에 따라 하지 근육 활성과 발바닥 압력의 패턴이 나타나는 것이 관찰되었다. 즉, 롤레이터의 무게, 바퀴 크기, 그립 형태, 보조 도구가 보행 중 노인의 상·하 하지 근육 활성 및 발바닥 압력에 큰 영향을 미친다는 점이 확인되었다. 본 연구 결과로부터, 보행 환경에 따라 다르게 나타나는 노인의 생체역학적 특성과 롤레이터의 구조를 보행 보조기구 개발 시 반드시 고려해야 함을 제시할 수 있다. 향후 더 많은 임상 데이터를 수집하고, 이를 바탕으로 다양한 보행 환경에서 노인을 안전하게 보조할 수 있는 롤레이터를 개발할 것이다.
https://doi.org/10.3390/app131911044
Physical medicine and rehabilitation
Terrain
Plantar pressure
Gait
Obstacle
Elderly people
Medicine
Muscle strength
Engineering
Gerontology
최신 정부 과제
15
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1
2022년 3월-2025년 2월
|275,144,000원고령자의 보행 안정성을 위한 바퀴/무한궤도 가변형 스마트 보행보조기 개발
최종목표 : 고령자의 보행 안정성을 위한 바퀴/무한궤도 가변형 스마트 보행보조기 개발 기존 보행보조기의 구조적/기능적 문제점을 분석하여 다양한 지면 환경에서 보행속도 및 자세를 제어하고, 실시간으로 보행상태의 모니터링을 통해 바른 자세 교정을 유도하여 고령자에게 안정적인 보행을 제공하는 바퀴/무한궤도 가변형 스마트 보행보조기 개발
고령자
보행보조기
무한궤도
자세교정
애플리케이션
센서
알고리즘
보행분석
DMFC
2
주관|
2019년 3월-2022년 2월
|300,000,000원시각장애인을 위한 스마트폰 기반의 다기능 보행 보조 시스템 개발
본 연구는 기존 시각장애인용 보행 보조기기의 구조적/기능적 특성과 시각장애인의 생체역학적 보행 패턴에 대한 비교 분석을 통해 시각장애인의 보행 환경을 고려한 스마트폰 기반의 다기능 보행 보조 시스템과 맞춤형 네비게이션을 개발하고자 함.
(1) 1차년도 : 기존 시각장애인용 보행 보조기기 특성 파악 및 사용에 따른 보행 특성 비교 분석
◈ 기존 시각장애인용 보행 보조기기 특성 파악 및 사용에 따른 보행 특성 비교 분석
- 시각장애인용 보행 보조기기 유형별 구조 및 기능적 특성에 대한 상호 비교 분석 수행
◈ 시각장애인의 보행 보조기기 사용에 따른 생체역학적 보행 특성 평가 및 분석
- 기본 보행 보조기기 사용 시 나타나는 시각장애인의 보행 메커니즘 및 안정성 분석
◈ 시각장애인의 방향 정위 및 보행 안전 향상을 위한 공간정보 DB 구축
- 시각장애인의 보행 안내 및 편의 증진을 위한 실내/외 공간정보 DB 구축
(2) 2차년도 : 시각장애인을 위한 스마트폰 기반의 다기능 보행 보조 시스템 설계 및 개발
◈ 스마트폰에 내장된 다양한 센서를 활용한 다기능 보행 보조 시스템 개발
- 시각장애인의 향상된 방향 정위와 보행 안전을 위한 보행 보조 시스템 개발
◈ 실내/외 보행 환경에 따라 형태 변환이 가능한 보행 보조 시스템 설계 및 제작
- 보행 환경에 맞는 정확한 정보 제공을 위해 기기 변형이 가능한 보행 보조 시스템 제작
◈ 시각장애인의 사용성을 고려한 맞춤형 네비게이션 설계 및 구축
- 1차년도에 구축된 공간정보 DB를 기반으로 시각장애인 맞춤형 보행 네비게이션 설계
(3) 3차년도 : 스마트폰 기반의 다기능 보행 보조 시스템의 성능 평가 및 실용화 방안 연구
◈ 시각장애인을 대상으로 스마트폰 기반의 다기능 보행 보조 시스템 유효성 평가
- 시각장애인용 보행 보조 시스템 주요 평가 기준 및 지표를 통해 임상 유효성 평가
◈ 실시간 피드백 기반 사용자 요구사항 추출 및 명세화를 통한 시스템 최적화
- 신뢰성 있는 사용자 평가체계 구축으로 체계적인 시스템 개선 방안 마련
◈ 시각장애인용 보행 보조 시스템에 대한 접근성 향상 및 실용화 방안 연구
- 임상 유효성 및 안정성이 확보된 시각장애인용 보행 보조 시스템의 활용 방안 제시
시각장애인
보행 보조 시스템
공간정보
스마트폰
네비게이션
보행 분석
장애물 감지
전기 보행 보조기
데이터베이
3
주관|
2017년 6월-2019년 8월
|339,333,351원자세 불균형 개선을 위한 가정용 척추 측만 운동기기 개발
본 과제는 재활병원부터 가정까지 사용 가능한 가정용 척추측만증 교정 훈련 시스템 개발 연구임. 좌·우 2개 리프트의 승 하강 및 회전과 의자 8축 기울임을 통해 Thoracic(흉추) 또는 Thoracic-Lumbar(흉요추) 측만 교정 훈련과 Lumbar 측만 동시 훈련이 가능하도록 설계됨.
연구 목표는 기초 운동 범위를 측정하고 사용자 인터페이스로 상·하 액추에이터 구간 및 좌·우 회전각도 설정, 수동 모드와 척추측만 유형별 능동(자동) 모드 훈련(총 13개 모드) 구현에 있음. 기대 효과는 홈 트레이닝 확대로 비용·시간·공간 부담을 완화하고 정형외과·재활의학과 등에서 예방·치료 활용 및 홈 헬스케어 상용화 기여에 있음.
척추측만증
자세 균형
재활 훈련
수동/능동
헬스케어
최신 특허
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가변형 보행보조기
상태
등록출원연도
2023출원번호
1020230003691척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템
상태
등록출원연도
2019출원번호
1020190092398맴돌이 전류 브레이크를 이용한 스트레칭 운동기구
상태
소멸출원연도
2011출원번호
1020110147978