A treadmill based gait training to simulate overground walking with body weight support

Abstract

Body weight support overground walking training (BWSOWT) is widely used in gait rehabilitation. However, existing systems require large workspace, complex structure, and substantial installation cost for the actuator, which make those systems inappropriate for the clinical environment. The proposed system is cost/space effective, and able to simulate body weight supported overground walking training. For wide clinical use, the proposed system is based on a self-paced treadmill, and uses an optimized body weight support with frame-based two-wire mechanism. Human gait is a cyclic movement like a sine wave, we applied a force controller to consider the characteristic of human gait. The performance of the proposed system on the measurement of anterior/posterior position, force control, walking dynamics, and pelvic motion was evaluated. The proposed system was evaluated with 10 healthy subjects and 4 stroke patients during walking training, and the results showed the feasibility of the proposed system.

본 논문은 체중보조기능이 있는 지면보행 훈련 모사가 가능한 트레드밀 기반의 보행훈련 시스템 개발에 관한 것이다. 체중지지 지상보행 훈련 (BWSOWT)는 보행 재활에 널리 사용된다. 그러나 기존 시스테들은 작업 공간이 크고 구조가 복잡하며 액추에어터의 설치 비용이 많이 소요되어 임상 환경에 적합하지 않다. 제안한 시스템은 비용/공간 효율적이며 체중지지 지상보행 훈련을 시뮬레이션 할 수 있다. 임상에서 널리 사용되기 위해 제안한 시스템은 자기 페이스 트레드밀을 기반으로 하며 프레임 기반의 2 선 메커니즘으로 최적화된 체중지지 시스템을 사용하였다. 보행은 질량 중심이 사인파를 따라 움직이는 특성이 있어 보행의 특성을 반영한 제어기를 적용하였다. 제안한 시스템의 전/후방 위치 측정, 힘 조절, 보행 역학, 골반 운동에 대한 성능을 평가하였다. 제안한 시스템은 보행 훈련 중 건강한 10 명의 피험자와 4 명의 뇌졸중 환자들을 대상으로 평가되었으며, 그 결과 제안한 시스템의 타당성을 보였다.