뇌성마비로 인한 신체 장애를 가진 어린이들을 돕기 위한 신경기술 활용

목적 편마비성 뇌성마비는 소아의 상지 기능과 일상 생활을 저해하는 심한 편측 운동 약화를 초래합니다. 효과적이고 근거 기반의 치료법, 특히 뇌-컴퓨터 인터페이스와 기능적 전기 자극을 결합한 BCI-FES와 같은 참여적이고 집중적인 중재는 소아 인구에서 여전히 제한적이며 충분히 탐구되지 않았습니다. 이 연구는 편마비성 뇌성마비를 가진 소아에게 효과적이고 참여적인 치료를 가능하게 하는 상지 운동 장애를 위한 아동 중심 BCI-FES 재활 모델을 조정하고 검증함으로써 이러한 격차를 해소하는 것을 목표로 합니다.

목표 목표 1: 기능적 결과 개선을 위한 BCI 활성화 FES의 편마비성 뇌성마비 소아에서의 효능을 확인합니다.

목표 2: 소아 재활 내에서 기능적 독립과 삶의 질을 향상시키는 확장 가능하고 효과적인 신경기술 기반 치료를 가능하게 하여, 편마비성 뇌성마비를 가진 소아의 상지 운동 기능과 일상 생활 활동을 개선하는 아동 중심 BCI-FES 재활 모델을 개발, 검증 및 최적화합니다.

방법 설정은 EEG, FES 및 실시간 시각적 피드백을 결합하여 폐쇄 루프 훈련 시스템을 만듭니다. 각 세션 동안 EEG 캡은 참가자가 특정 움직임(예: 손목 신전)을 상상할 때 운동 관련 뇌 활동을 기록합니다. 시스템이 운동 심상을 올바르게 식별하면 시스템은 해당 근육에 FES를 전달하고 애니메이션 아바타를 통해 화면에 관련 움직임을 표시합니다.

이 프로젝트는 EEG 기록과 기능적 전기 자극을 통합한 상용 BCI 제품군인 g.tec recoveriX 시스템(g.tec, Schiedlberg, Austria)을 사용합니다.

BCI: EEG 신호는 16채널 젤 기반 EEG 헤드셋을 사용하여 기록됩니다. 기록 전극은 국제 10-10 시스템에 따라 배치됩니다. 분류 알고리즘은 의도된 운동 심상 명령을 식별할 때 BCI가 생성한 올바른 예측의 백분율로 정의되는 분류 정확도를 생성합니다.

FES: 전기 근육 자극은 직사각형 양상 고정 전류 펄스를 생성하는 두 개의 g.Estim 전기 자극기(g.tec, Graz, Austria)를 통해 양측으로 전달됩니다.

시각적 피드백: 각 참가자 바로 앞에 위치한 모니터는 의도된 움직임을 반영하는 실시간 시각적 피드백을 제공하는 두 개의 가상 손 아바타를 표시합니다. 시스템이 운동 심상을 성공적으로 감지하면 아바타가 화면에서 해당 움직임을 수행합니다.

중재 중재는 훈련 세션과 재활 세션의 두 구성 요소로 구성됩니다.

훈련 세션: 훈련은 왼쪽 또는 오른쪽 손목 신전의 운동 심상 동안 EEG 신호를 기록하여 시스템을 보정합니다. 참가자는 양손의 손목 신전을 시각화하도록 안내됩니다. 각 세션은 약 15분의 세 번의 시도를 포함합니다. 각 시도는 8초 동안 지속되는 80회의 실행을 포함합니다.

재활 세션: 재활 중에는 훈련 중 생성된 분류기가 시각적 및 전기적 피드백을 구동합니다. 참가자는 운동 심상 시도를 안내하는 오디오 신호를 사용하여 세션당 최대 세 번의 시도를 완료합니다. 시각적 피드백과 전기 자극은 운동 심상이 정확하게 분류되고 신호 방향과 일치할 때만 제공됩니다.

참가자는 연속 3주 동안 15~20회의 recoveriX 세션에 참석합니다. 각 세션은 최대 90분 동안 지속되며 양측 사지를 포함한 무작위 운동 심상 시도를 포함합니다. 세션은 참가자의 내성에 따라 조정되며, 편안함과 참여를 유지하기 위해 예정된 휴식 시간과 선택적 추가 휴식을 포함합니다.