부산대학교 도서관

증강 현실(AR)은 사용자 경험 향상하기 위해 가상 콘텐츠를 현실의 사물이나 장소에 덧입히는 기술이다. AR 기반 중재는 환자가 실제 환경과 상호작용하면서 즐겁게 훈련할 수 있도록 사용자에게 특화된 환경 자극을 생성할 수 있다. 따라서 재활을 위한 AR 기술은 재활 전문가들로부터 학술적 학문적인 관심을 받고 있다.본 연구에서는 광학 투과형 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)가 자세 불안정이 있는 사람들을 위한 치료적 도구로 적합하다고 판단했다. 실험을 위해 시각적 피드백 애플리케이션과 청각적 피드백 애플리케이션을 설계하고 구현했으며, 건강한 30명이 실험에 참여했다.본 연구는 균형 재활 도구로서 AR HMD를 검증하는 것을 목적으로 한다. AR HMD가 임상에서 수용 가능한 자세 안정성 측정 장치인지 검증하기 위해, AR HMD를 통해 측정한 머리 움직임 기반 자세 안정성 변수와 압력중심(COP) 기반 자세 안정성 변수의 상관관계를 분석하였다. 추가로 광학 투과형 HMD를 이용하여 측정한 머리 움직임 기반 자세 안정성 변수의 측정-재측정 신뢰도를 분석하였다. 훈련 도구로서의 광학 투과형 HMD를 검증하기 위해, 광학 투과형 AR HMD를 통해 제공하는 실시간 시각 피드백과 청각 피드백의 여부에 따른 COP 기반 자세 안정성과 머리 움직임 기반 자세 안정성의 변화를 분석하였다.연구 결과, 광학 투과형 HMD를 이용한 자세 안정성 측정은 COP 기반 자세 안정성과 유의한 상관관계를 나타냈으며, 임상에서 활용 가능한 측정-재측정 신뢰도를 가진 측정 방법이라는 것을 확인하였다. 추가로 광학 투과형 HMD를 통해 사용자와 실시간으로 상호작용하는 시각 피드백과 청각 피드백은 사용자의 자세 조절에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 효과적인 중재를 위해서는 환자의 기능과 요구에 따라 중재를 조정해야 한다. 본 연구에서는 AR 기반 균형 재활을 위한 프레임워크도 제안하였다. 본 연구에서 제안된 프레임워크는 개인화된 훈련 경험 향상하고 과도한 훈련과 지루함, 좌절감을 방지하기 위한 미래의 AR 기반 재활의 개발을 위한 자원이 될 것이다.제안된 피드백 시스템과 프레임워크의 임상적 검증을 위해서는 실제 환자를 포함한 더 크고 종적인 연구를 연구할 필요가 있다. 상용 장비의 개선과 함께, 임상 전문가와 환자의 요구를 반영하는 사용자 친화적인 맞춤형 AR 균형 재활 서비스를 환자에게 제공한다면 치료적 중재의 효과는 극대화될 것이다.
Augmented reality(AR) is a technology that overlays virtual contents on objects or places in the real world for the purpose of enhancing the user experience. AR based intervention is possible to generate user-specific environmental stimuli which encourage the patient to enjoy the training, while interacting with the real environment. And hence AR technology for rehabilitation is gaining scholarly interest from rehabilitation specialist. This study determined that the use of optical see-through head- mounted display(HMD) is an optimal therapeutic tool for people with postural instability. For the experiment, visual and auditory feedback applications were designed and implemented, and 30 healthy people participated in the experiment.This study aims to verify AR HMD as a balanced rehabilitation tool. To verify whether AR HMD is an acceptable postural stability measurement device in clinical trials, the correlation between the head movement-based postural sway measured by AR HMD and the center of pressure(COP)-based postural sway was analyzed. Additionally, the test-retest reliability of the head motion-based postural sway also analyzed. To verify AR HMD as a training tool, COP-based postural sway and changes in head movement-based postural sway were analyzed depending on whether real-time visual and auditory feedback were provided through optical see-through HMD.The results showed that the measurement of postural sway using optical see-through HMD showed a significant correlation with COP-based postural sway and confirmed that it is a assessment tool with reliable test-retest reliability available in clinical trials. Additionally, visual and auditory feedback interacting with users in real time via optical see-through HMD has shown to have a significant effect on the user's postural control.In order to be effective, the intervention should be adapted based on patient’s performance and needs. This study also suggested a framework for AR-based balance rehabilitation. The framework suggested in this study will be used as a resource for developing future AR based interventions to improve personalized training experience and avoid over training, boredom, and frustration.It is necessary to implement a larger and longitudinal study, including real patients for a clinical validation of the proposed feedback system and framework. Along with the improvement of commercial equipment, providing patients with customized user-friendly augmented reality balanced rehabilitation services that reflect the needs of clinical professionals and patients will maximize the effect of therapeutic intervention.