EEG 신호의 채널 간 동시적 활성화와 뇌의 기능적 연결성 (Simultaneous Inter-Channel EEG Activation and Brain Functional Connectivity)

서지정보

· 발행기관 : 한국지능시스템학회
· 수록지 정보 : 한국지능시스템학회 논문지 / 30권 / 6호 / 465 ~ 471페이지
· 저자명 : 서원두, 윤한얼

초록

외골격 로봇은 다양한 산업분야에서 사용되고 있으며, 보행 기능을 부분적으로 또는 완전히 상실한 뇌졸중 환자들을 위한 로봇 재활의 특수 목적으로 사용된다. 하지만 로봇 재활을 통해 점진적으로 환자의 보행 기능이 회복될 때, 각 회복 단계를 메트릭으로 정량화하기는 쉽지 않다. 이 단계를 정량적으로 보일 수 있다면, 로봇 보행 재활에 있어 재활 강도를 단계적으로 조절하고 환자 맞춤형 훈련 프로토콜을 제공하는데 유용하게 쓰일 수 있다.
이에 본 논문에서는 현재의 환자 보행기능 상태를 정량적으로 나타낼 수 있는 메트릭을EEG에 기반하여 정의할 수 있는 가능성을 보기 위해, 로봇을 이용한 보행 재활 중 측정된EEG에서의 event-related potential(ERP)과 채널간 동시적 활성화의 가시화 기법을 제안한다. 제안하는 방법의 핵심은 somato-sensory cortex와 prefrontal cortex에서의 ERP를 탐지하고, 해당시간에서의 EEG 채널간의 동시적 활성화 정도를 그래프 표현으로 가시화하여, 보행 재활을 수행하는 동안의 뇌의 기능적 연결성을 분석하는 것이다. 결론적으로, 제안한방법론에 따라 얻어진 기능적 연결성 그래프를 기반으로, 일반인 대비 환자의 유사도를 나타내는 메트릭을 정의하여 환자들의 보행기능 회복 상태를 정량적으로 보여줄 수 있다.

영어초록

Exoskeleton robots have been used in a broad range of industrial fields; for rehabilitation purpose, they have also been utilized for patients such as stroke survivors who entirely or partially lost a gait functionality. It is difficult, however, to quantify each recovery stage in terms of explicit metrics while the patients’ gait function are regained gradually. If each recovery stage can be metric-quantified, we can provide the patients with patient-customized rehabilitation training protocol as well as optimally regulated rehabilitation stages. Therefore, we propose a systemic way to visualize the event related potential(ERP) and corresponding simultaneous inter-channel activation of EEG signals being measured while a patient is performing robot-assisted rehabilitation training, which can show us a feasibility to derive metrics based on the visualized features. The key idea of the proposed way is to detect ERP from the EEG channel related to somato-sensory cortex and prefrontal cortex respectively, and represent the simultaneous inter-channel activation of EEG signals at where the ERP is detected by a graph model, which in turn investigates a brain functional connectivity while performing the robot-assisted gait rehabilitation. As a result, we can quantitatively present the recovering stage of patient’s gait fuction by defining a similarity metric between the intact and the stroke-survived based on the brain functional connectivity graph.

참고자료

· 없음