KR100909350B1 - 3D biomechanical data and parameter analysis method and apparatus using the method - Google Patents

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최용재
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Abstract

본 발명은 생체역학적 데이터를 종합적으로 분석하여 근골격계의 질환 및 질환 발생 가능성을 보다 정확하게 진단할 수 있는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석 방법 및 그 방법을 이용한 장치에 관한 것으로, 측정대상의 기준 동작에 대하여 상기 측정대상의 상체에서 제1 생체역학 정보를 측정하는 단계, 상기 측정대상의 기준 동작에 대하여 상기 측정대상의 하체에서 제2 생체역학 정보를 측정하는 단계 및 상기 측정된 제1 및 제2 생체역학 정보를 시간적으로 동기화하여 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 제공하는 단계를 포함하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법을 제공한다.The present invention relates to a three-dimensional biomechanical data, a parameter analysis method, and an apparatus using the method, which can more accurately diagnose the disease and the likelihood of developing the musculoskeletal system by comprehensively analyzing the biomechanical data. Measuring first biomechanical information at the upper body of the measurement object, measuring second biomechanical information at the lower body of the measurement object with respect to a reference operation of the measurement object, and measuring the measured first and second living bodies It provides a three-dimensional biomechanical data and parameter analysis method comprising the step of synchronizing dynamic information in time to provide three-dimensional static data or three-dimensional motion trajectory data.

생체역학, 근골격계 질환, 생체역학 데이터, 생체역학 파라메터, 척추, 족부, 족저압, 운동궤적 Biomechanics, musculoskeletal disorders, biomechanical data, biomechanical parameters, spine, foot, plantar pressure, locus

Description

3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석 방법 및 그 방법을 이용한 장치{METHOD FOR THREE-DIMENSIONAL BIOMECHANICAL DATA AND PARAMETER ANALYSIS AND APPARATUS USING THE SAME METHOD}3D biomechanical data and parameter analysis method and apparatus using the method {METHOD FOR THREE-DIMENSIONAL BIOMECHANICAL DATA AND PARAMETER ANALYSIS AND APPARATUS USING THE SAME METHOD}

도1은 본 발명에 따른 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of the three-dimensional biomechanical data and parameter analysis apparatus according to the present invention.

도2는 생체역학 정보를 수집하기 위한 마커의 부착 위치 일례를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of an attachment position of a marker for collecting biomechanical information.

도3은 도1의 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치의 배치 구성을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the arrangement of the three-dimensional biomechanical data and parameter analysis apparatus according to an embodiment of the present invention of FIG.

도4는 본 발명에 따른 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법의 전체 과정을 나타낸 도면이다.4 is a view showing the entire process of the three-dimensional biomechanical data and parameter analysis method according to the present invention.

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도5 내지 도8은 상체 관련 생체역학 정보를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도9 및 도10은 하체 관련 생체역학 정보를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 through 8 are diagrams for describing a method of measuring upper body related biomechanical information.
9 and 10 are diagrams for describing a method of measuring lower body related biomechanical information.

도11 및 도12는 발의 형태를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.11 and 12 are views for explaining a method of determining the shape of the foot.

도13은 시간에 따른 족저압 측정 결과의 변화를 도시한 것과 상체 및 하체의 생체역학적 정보를 연계하여 측정한 결과를 도시한 것이다.FIG. 13 shows the results of changes in plantar pressure measurement results over time and the results measured in conjunction with upper body and lower body biomechanical information.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: 상체 측정부10: upper body measuring unit

11, 21: 감지부11, 21: detector

20: 하체 측정부20: lower body measuring unit

22: 압력데이터 측정부22: pressure data measuring unit

30: 생체역학 데이터 및 파라메터 분석부30: biomechanical data and parameter analysis unit

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본 발명은 생체역학 분석 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생체역학적 데이터를 종합적으로 분석하여 근골격계의 질환 및 질환 발생 가능성을 보다 정확하게 진단할 수 있는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a biomechanical analysis device, and more particularly, to a method and apparatus for analyzing three-dimensional biomechanical data and parameters capable of more accurately diagnosing diseases and possible occurrences of musculoskeletal system by comprehensively analyzing biomechanical data. will be.

일반적으로, 족부나 척추에 관련한 근골격계의 질환 및 질환 발생 가능성을 진단하기 위해서는 엑스레이장치(X-ray), 자기공명촬영장치(MRI), 단층촬영장치(CT) 등이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 장치들은 피측정자가 정적 상태에 있을 때 측정된 결과만을 제공하고 피측정자가 동작 상태 중 일때의 생체역학적 정보를 측정하지 못하기 때문에 동작상태에서 얻어야 하는 진단용 데이터를 취득할 수 없다.In general, X-rays, magnetic resonance imaging (MRI), tomography (CT), and the like are used to diagnose diseases and possible occurrences of the musculoskeletal system related to the foot and the spine. However, such devices provide only the measured results when the subject is in a static state and cannot measure biomechanical information when the subject is in the operating state, and thus cannot obtain diagnostic data that must be obtained in the operating state.

생체역학적 분석들은 많은 시간이 소요되며 전문화된 장비가 필요하기 때문에 기본적인 인식에 그칠 뿐 근골격계의 질환 및 질환 발생 가능성에 대한 진단용 데이터로서의 활용이 어려운 실정이다.Biomechanical analyzes are time-consuming and require specialized equipment, and thus they are only basic recognition and are difficult to use as diagnostic data for diseases and possible occurrences of musculoskeletal system.

예를 들어, 생체역학적 분석을 적용하고 있는 보행 분석의 경우 다리 부분, 족저압 부분, 척추 부분 등 특정 부위별로 측정이 가능하다. 보행 분석을 위한 방법으로는 비디오테이프 분석, 반사 표식자(markers)를 사용한 비젼 장치(vision system)에 기반한 운동 분석, 족저압 분석 등이 있을 수 있다. For example, in the case of a gait analysis applying a biomechanical analysis, it is possible to measure a specific part such as a leg part, a plantar pressure part, and a spinal part. Methods for gait analysis may include videotape analysis, motion analysis based on vision systems using reflection markers, and plantar pressure analysis.

그러나, 예를 들어, 비젼기반 모션 분석 장치(vision based motion analysis system)의 경우 애니메이션, 영화 특수 효과등에 사용할 수 있는 범용 제품이 대부분인 반면에 꼭 필요한 생체역학적 데이터를 내놓지도 못하며, 여기서 취득된 영상 기술 정보(visual raw data, or technical raw data)를 임상에 적용하려면 생체역학적 파라메터로의 데이터 변환 처리과정이 필요한 데, 이에 대한 해결책은 전혀 없거나, 매우 부실한 해결책 만이 있는 실정이다.However, in the case of vision based motion analysis systems, for example, most of general-purpose products that can be used for animation, movie special effects, etc. do not provide necessary biomechanical data. In order to apply information (visual raw data, or technical raw data) to the clinical process, a data conversion process into biomechanical parameters is required, but there is no solution at all, or only a very poor solution.

게다가 의사의 진찰에 의존한 생체역학적 분석은 분석 데이터가 정형화되어 있지 않고 많은 부분이 전문가의 개인적인 숙련도에 달려 있다. 따라서 기왕의 진단 장치나 진찰 방법으로 취득하는 생체역학적 데이터는 재현성, 객관성이 현저히 떨어지는 것이 현존하는 문제이다. 이는 기왕의 진단 장치나 진찰 방법으로는 극복할 수 없는 문제이다. 객관적 생체역학 데이터를 생산하고자 하는 시도에 의해 기왕에 개발되어 시판되는 장비들이 있으나 이들 또한 문제를 갖고 있다. 기왕에 시판되고 있는 이런 장비들은 진단과 처방에 필요한 생체역학 데이터 중 일부분만을 측정 하여 출력 할 수 있을 뿐, 동적, 정적 데이터를 동시성으로 출력하거나 근골격계상의 다른 부위의 생체역학 데이터와 동시성으로 연계한 분석 자료를 출력하지는 못하는 등 장치 자체에 태생적인 한계를 지니고 있다. 결과적으로 아직까지는 근골격계 전반에서 치료에 필요한 생체역학적 파라메터만을 출력하는 장치는 마련되어 있지 않다. 생체역학 파라메터를 기반하여 해석적으로 자동으로 처방하는 방법은 비용적인 측면에서 전문가 장치에 비해 저렴하다. 더구나 이를 이용한 장치, 예를 들면 생체역학적 파라메터들에 기반한 권장 치료 자동 처방 장치는 더더욱 전무한 실정이다. 또한 전문가들이 처방한 내용을 사용하여 다시 그 처방 내용이 원하는 대로 처방되었는지 확인하는 것은 더욱 전무하다.In addition, biomechanical analysis, which relies on a doctor's consultation, does not formalize the analytical data and much depends on the expert's personal proficiency. Therefore, the present problem is that the biomechanical data acquired by a conventional diagnostic apparatus or a medical examination method is remarkably inferior in reproducibility and objectivity. This is a problem that cannot be overcome with conventional diagnostic devices or examination methods. There are devices that have been developed and marketed in the past in an attempt to produce objective biomechanical data, but they also have problems. These devices, which are available on the market, can measure and output only a portion of the biomechanical data required for diagnosis and prescription, and can simultaneously output dynamic and static data or analyze data linked to the biomechanical data of other parts of the musculoskeletal system simultaneously. There are limitations inherent in the device itself, such as no output. As a result, there is no device for outputting only biomechanical parameters necessary for treatment in the musculoskeletal system. Analytical automatic prescriptions based on biomechanical parameters are inexpensive compared to expert devices in terms of cost. Moreover, there is even less use of such devices, for example, recommended therapeutic auto-prescribing devices based on biomechanical parameters. In addition, it's much worse to use the prescriptions prescribed by experts to make sure they're prescribed as desired.

이에, 근골격계의 질환 및 질환 발생 가능성을 보다 정확하게 진단하고 치료 방법을 처방하기 위해서는 생체역학적 데이터를 일괄적으로 연계하여 분석함으로써 생체역학 파라메터를 종합적으로 해석하여 출력하고 이를 통한 정량적인 추적조사를 제공할 수 있는 자동화된 장치가 필요하다.Therefore, in order to more accurately diagnose diseases and possible occurrences of the musculoskeletal system and to prescribe treatment methods, biomechanical data can be collectively analyzed and outputted to comprehensively interpret and output biomechanical parameters and provide quantitative follow-up. There is a need for an automated device that can.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 생체역학적 근골격계 질환의 진단 및 예측 진단 진단에 있어 상체와 하체에 있는 여러 생체역학적 데이터를 동시에 제공하여 보다 일괄적으로 연계된 생체역학적 파라메터와 권장 치료처치 자동 처방을 산출하여 제공하고 전문가가 처방한 내용에 대해 원하는 방향으로 처방되어 있는지를 확인할 수 있도록 한 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석 방법 및 장치를 제공한다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, in the diagnosis and predictive diagnosis of biomechanical musculoskeletal disorders at the same time by providing a number of biomechanical data in the upper and lower body linked more collectively It provides 3D biomechanical data and parameter analysis method and device to calculate and provide biomechanical parameters and recommended treatments automatically, and to check whether the prescription is prescribed in the desired direction.

상기의 목적을 달성하고, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 측정대상의 기준 동작에 대하여 상기 측정대상의 상체에서 제1 생체역학 정보를 측정하는 상체 측정부, 상기 측정대상의 기준 동작에 대하여 상기 측정대상의 하체에서 제2 생체역학 정보를 측정하는 하체 측정부 및 상기 제1 및 제2 생체역학 정보를 시간적으로 동기화하여 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 제공하는 생체역학 데이터 및 파라메터 분석부를 포함하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치를 제공한다.In order to achieve the above object and to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides an upper body measuring unit for measuring the first biomechanical information on the upper body of the measurement target with respect to the reference operation of the measurement target, A living body measuring part of the lower body of the measurement target to measure the second biomechanical information and the first and second biomechanical information in time synchronization to provide a three-dimensional static data or three-dimensional motion trajectory data Provided are three-dimensional biomechanical data and parameter analysis apparatus including dynamic data and parameter analysis.

그리고, 본 발명은 측정대상의 기준 동작에 대하여 상기 측정대상의 상체에서 제1 생체역학 정보를 측정하는 단계, 상기 측정대상의 기준 동작에 대하여 상기 측정대상의 하체에서 제2 생체역학 정보를 측정하는 단계 및 상기 측정된 제1 및 제2 생체역학 정보를 시간적으로 동기화하여 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 제공하는 단계를 포함하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 상체와 하체를 모두 고려한 생체역학적 근골격계 질환의 진단 및 예측 진단 진단을 위해 여러 생체역학 정보를 시간에 대하여 동기화하여 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 산출하고 이들 데이터로부터 생체역학 파라메터들을 산출함으로써, 이를 종합적으로 고려하고 처방된 내용을 착용하여 원하는 대로 처방되었는지 확인할 수 있게 함으로써 보다 정확한 진단결과 및 처방를 제공할 수 있다.And, the present invention measures the first biomechanical information in the upper body of the measurement object with respect to the reference operation of the measurement object, measuring the second biomechanical information in the lower body of the measurement object for the reference operation of the measurement object And a step of synchronizing the measured first and second biomechanical information in time to provide three-dimensional static data or three-dimensional motion trajectory data.
According to the present invention, three-dimensional static data or three-dimensional motion trajectory data are generated by synchronizing various biomechanical information with respect to time for the diagnosis and predictive diagnosis of biomechanical musculoskeletal disorders considering both the upper body and the lower body. By calculating the dynamic parameters, it is possible to provide more accurate diagnosis results and prescriptions by considering them comprehensively and making sure that the prescription contents are worn as desired.

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이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석 방법 및 장치를 설명한다.Hereinafter, a method and apparatus for analyzing 3D biomechanical data and parameters according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 생체역학적 근골격계 질환의 진단 및 예측 진단을 위하여 상체에 대한 생체역학 정보와 하체에 대한 생체역학 정보를 동시에 취득하고 상기 정보들을 서로 연계하여 종합적인 데이터로서 제공한다.The present invention simultaneously acquires biomechanical information about the upper body and biomechanical information about the lower body for diagnosis and predictive diagnosis of biomechanical musculoskeletal disorders, and provides the combined data as comprehensive data.

상기 상체에 대한 생체역학 정보는, 손가락의 휨 정도, 팔 골격의 휨 정도, 어깨의 높이 차이, 어깨의 회전 정도, 어깨의 경도(tilting) 정도, 척추의 만곡 방향, 척추의 만곡 정도, 귀와 어깨간의 거리 간격 등에 해당한다.The biomechanical information on the upper body includes the degree of flexion of the finger, the degree of flexion of the arm skeleton, the difference in the height of the shoulder, the degree of rotation of the shoulder, the degree of tilting the shoulder, the direction of the curve of the spine, the degree of curvature of the spine, the ear and the shoulder Corresponds to the distance between them.

그리고, 상기 하체에 대한 생체역학 정보는, 골반의 전후 높이 차이, 골반의 좌우 높이 차이, 골반의 회전 정도, 골반의 경도 정도, 하지 골격의 휨 정도, 대퇴골과 하퇴골 간의 각도, 종골의 정점과 발바닥과의 각도, 복사뼈와 슬관절 간의 각도, 발가락의 휨 정도, 족저압 분포도 등에 해당한다.In addition, the biomechanical information about the lower body, the front and rear height difference of the pelvis, the left and right height difference of the pelvis, the degree of rotation of the pelvis, the degree of hardness of the pelvis, the degree of flexion of the lower extremity, the angle between the femur and the lower femur, the apex and the sole of the calcaneus Coronal angle, angle between ankle and knee joint, toe flexion, plantar pressure distribution.

상기 상체 및 하체의 생체역학 정보를 취득하기 위해서는 측정대상에게 기립자세, 걷기, 뛰기 등 기준 동작을 주문하고 상기 기준 동작시 측정되는 각종 데이터를 이용하여 취득하고자 하는 생체역학 정보를 산출할 수 있다.In order to acquire the biomechanical information of the upper body and the lower body, a reference motion such as standing posture, walking, and running may be ordered to a measurement target, and biomechanical information to be acquired may be calculated using various data measured during the reference motion.

본 발명은 보다 정확한 생체역학적 근골격계 질환의 진단 및 예측 진단을 위하여 상기 상체 및 하체의 생체역학 정보를 종합적으로 취득하여 이를 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터로 제공하여 생체역학 파라메터를 구하는 3차원 생체역학 데이터 및 파라메터 분석장치 및 그 방법을 제공한다.The present invention obtains biomechanical parameters by comprehensively acquiring biomechanical information of the upper and lower body and providing them as three-dimensional static data or three-dimensional motion trajectory data for more accurate biomechanical musculoskeletal disease diagnosis and predictive diagnosis. Provided are biomechanical data and parameter analyzers and methods thereof.

먼저, 본 발명에 따른 3차원 생체역학 데이터 및 파라메터 분석장치의 전체 구성을 설명한다.First, the overall configuration of the three-dimensional biomechanical data and parameter analysis apparatus according to the present invention will be described.

도1은 본 발명에 따른 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of the three-dimensional biomechanical data and parameter analysis apparatus according to the present invention.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치는 상체 측정부(10), 하체 측정부(20) 및 생체역학 데이터 및 파라메터 분석부(30)를 포함할 수 있다.As shown, the 3D biomechanical data and parameter analyzing apparatus according to the present invention may include an upper body measuring unit 10, a lower body measuring unit 20, and a biomechanical data and parameter analyzing unit 30.

상체 측정부(10)와 하체 측정부(20)는 측정대상으로부터 생체역학 정보를 측정할 수 있다. 구체적으로, 상체 측정부(10)는 측정대상의 기준 동작에 의한 측정대상의 상체에 대한 생체역학 정보를 측정할 수 있다. 그리고, 하체 측정부(20)는 측정대상의 기준 동작에 의한 측정대상의 하체에 대한 생체역학 정보를 측정할 수 있다.The upper body measuring unit 10 and the lower body measuring unit 20 may measure biomechanical information from the measurement object. Specifically, the upper body measuring unit 10 may measure biomechanical information about the upper body of the measurement target by the reference operation of the measurement target. In addition, the lower body measuring unit 20 may measure biomechanical information about the lower body of the measurement object based on the reference operation of the measurement object.

생체역학 데이터 및 파라메터 분석부(30)는 상체 측정부(10)와 하체 측정부(20)가 측정한 생체 역학 정보를 수집하고, 수집한 생체 역학 데이터를 시간적으로 동기화하여 3차원 데이터를 생성할 수 있다.The biomechanical data and parameter analyzer 30 collects biomechanical information measured by the upper body measurement unit 10 and the lower body measurement unit 20, and generates three-dimensional data by synchronizing the collected biomechanical data in time. Can be.

도 1을 참고하면, 상체 측정부(10)는 측정대상의 기준 동작에 의한 측정대상의 상체에 부착된 적어도 하나의 마커의 위치를 감지하는 감지부(11)를 포함할 수 있다. 그리고, 하체 측정부(20)는 측정대상의 기준 동작에 의한 측정대상의 하체에 부착된 적어도 하나의 마커의 위치를 감지하는 감지부(21)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the upper body measuring unit 10 may include a sensing unit 11 that detects a position of at least one marker attached to an upper body of a measuring object by a reference operation of the measuring object. In addition, the lower body measuring unit 20 may include a sensing unit 21 for detecting a position of at least one marker attached to the lower body of the measuring object by a reference operation of the measuring object.

이 때. 마커는 반사 마커(reflective markers) 또는 칼라 마커(color markers) 중 어느 하나일 수 있다. 상체에 대한 생체역학 정보를 측정하는 경우, 마커는 손, 팔, 어깨, 척추 중 적어도 하나에 해당하는 골격 위치에 부착될 수 있다. 또한, 하체에 대한 생체역학 정보를 측정하는 경우, 마커는 발, 다리, 허리 중 적어도 하나에 해당하는 골격 위치에 부착될 수 있다.At this time. The markers may be either reflective markers or color markers. When measuring biomechanical information about the upper body, the marker may be attached to a skeletal position corresponding to at least one of the hand, arm, shoulder, and spine. In addition, when measuring biomechanical information about the lower body, the marker may be attached to a skeletal position corresponding to at least one of the foot, leg, and waist.

도 2는 측정대상의 상체 부분에 부착된 마커의 예시가 나타나 있으며, 도 8은 상체 부분중 척추 부분에 부착된 마커에 대한 예시가, 도 10 및 도 12는 하체 부분에 부착된 마커의 예시가 나타나 있다.Figure 2 shows an example of a marker attached to the upper body portion of the measurement object, Figure 8 is an illustration of a marker attached to the spine portion of the upper body portion, Figures 10 and 12 is an illustration of a marker attached to the lower body portion Is shown.

하체 측정부(20)는 측정대상의 기준 동작에 의한 측정대상의 족저압을 측정하기 위한 압력 데이터 측정부(22)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 압력 데이터 측정부(22)는 측정대상의 족저부로부터 전달되는 압력을 측정하는 포스 플레이트(force plate)일 수 있다.The lower body measuring unit 20 may further include a pressure data measuring unit 22 for measuring plantar pressure of the object to be measured by the reference operation of the object to be measured. For example, the pressure data measuring unit 22 may be a force plate measuring a pressure transmitted from the plantar portion of the object to be measured.

감지부(11)는 측정대상의 상체로부터 생체역학 정보를 측정할 수 있고, 감지부(21)는 측정대상의 하체로부터 생체역학 정보를 측정할 수 있다. 이 때, 감지부(11)와 감지부(21)는 측정대상이 기준 동작을 수행하는 동안 측정대상에 부착된 적어도 하나의 마커의 위치를 측정할 수 있다. 측정대상에 부착된 마커의 종류에 따라 적외선 CCD 또는 CMOS 카메라, 일반 CCD 또는 CMOS 카메라 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 예를 들어, 적외선 마커를 이용할 경우, 감지부(11, 21)는 적외선 CCD/CMOS 카메라를 사용하고, 칼라 마커를 이용할 경우, 감지부(11, 21)는 일반 CCD/CMOS 카메라를 사용할 수 있다.The sensing unit 11 may measure biomechanical information from the upper body of the measurement target, and the sensing unit 21 may measure biomechanical information from the lower body of the measurement target. In this case, the sensing unit 11 and the sensing unit 21 may measure the position of at least one marker attached to the measuring object while the measuring object performs the reference operation. Any one of an infrared CCD or a CMOS camera, a general CCD or a CMOS camera may be used depending on the type of the marker attached to the measurement object. For example, when using an infrared marker, the detectors 11 and 21 may use an infrared CCD / CMOS camera, and when using a color marker, the detectors 11 and 21 may use a general CCD / CMOS camera. .

한편, 생체역학 데이터 및 파라메터 분석부(30)는 상체 측정부(10)와 하체 측정부(20)를 통해 측정된 생체역학 정보들을 이용하여 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 생성할 수 있다.Meanwhile, the biomechanical data and parameter analyzer 30 may generate 3D static data or 3D motion trajectory data using the biomechanical information measured by the upper body measuring unit 10 and the lower body measuring unit 20. have.

도1을 참고하면, 생체 역학 데이터 및 파라메터 분석부(30)는 상체정보 모델링부(31), 하체정보 모델링부(32) 및 생체역학 분석부(33)를 포함할 수 있다. 그리고, 생체 역학 데이터 및 파라메터 분석부(30)는 표시 처리부(34)를 더 포함할 수 있다. 또한, 생체 역학 데이터 및 파라메터 분석부(30)는 진단/처방 제공부(35)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the biomechanical data and parameter analyzer 30 may include an upper body information modeling unit 31, a lower body information modeling unit 32, and a biomechanical analysis unit 33. The biomechanical data and parameter analyzer 30 may further include a display processor 34. In addition, the biomechanical data and parameter analyzer 30 may further include a diagnosis / prescription provider 35.

상체정보 모델링부(31)는 측정 대상이 기준 동작을 실시하는 동안 상체 측정부(10)를 통해 측정된 제1 생체역학 정보를 수집하여 시간 축으로 모델링할 수 있다. 하체정보 모델링부(32)는 측정 대상이 기준 동작을 실시하는 동안 하체 측정부(20)를 통해 측정된 제2 생체역학 정보를 수집하여 시간 축으로 모델링할 수 있다. 생체역학 분석부(33)는 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 시간적으로 동기화한 후 통합하여 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터로 출력할 수 있다. The upper body information modeling unit 31 may collect first biomechanical information measured by the upper body measuring unit 10 and model it on the time axis while the measurement target performs the reference operation. The lower body information modeling unit 32 may collect the second biomechanical information measured by the lower body measuring unit 20 and model it on the time axis while the measurement target performs the reference operation. The biomechanical analyzer 33 may synchronize the first biomechanical information and the second biomechanical information with time and integrate them to output the 3D static data or the 3D motion trajectory data.

그리고, 표시 처리부(34)는 출력된 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 영상화함으로써, 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 동시에 디스플레이하여 제공할 수 있다. 진단/처방 제공부(35)는 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 이용하여 생체역학 파라메터로 전환하고, 생체역학 파라메터를 바탕으로 권장 처방을 제공할 수 있다. The display processor 34 may display the first biomechanical information and the second biomechanical information at the same time by imaging the output 3D static data or the 3D motion trajectory data. The diagnosis / prescription providing unit 35 may convert the biomechanical parameters using the first biomechanical information and the second biomechanical information and provide a recommended prescription based on the biomechanical parameters.

본 발명은 상체 생체역학 정보와 하체 생체역학 정보를 동시에 제공하기 때문에 상체 측정부(10)와 하체 측정부(20)의 동기화가 필요하다.Since the present invention simultaneously provides upper body biomechanical information and lower body biomechanical information, it is necessary to synchronize the upper body measuring unit 10 and the lower body measuring unit 20.

일례로, 본 발명은 상체 측정부(10)와 하체 측정부(20) 중 클럭 마스터(clock master)를 설정하여 동기화할 수 있다. 물론 생체역학 데이터 및 파라메터 분석부(30)도 클럭 마스터가 될 수 있다.For example, the present invention may set and synchronize a clock master among the upper body measuring unit 10 and the lower body measuring unit 20. Of course, the biomechanical data and parameter analyzer 30 may also be a clock master.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상체 측정부(10) 또는 하체 측정부(20)를 클럭 마스터 혹은 슬레이브로 각각 지정할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상체 측정부(10)와 하체 측정부(20) 중 먼저 기준 동작을 개시하는 측정부가 클럭 마스터임을 스스로 선언할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the upper body measuring unit 10 or the lower body measuring unit 20 may be designated as a clock master or a slave, respectively. In addition, according to one embodiment of the present invention, the upper part measuring unit 10 and the lower body measuring unit 20 may first declare that the measuring unit that starts the reference operation is the clock master.

상체 측정부(10)와 하체 측정부(20) 중 어느 하나가 클럭 마스터로 정해지면, 클럭 마스터로 지정된 측정부에서 다른 측정부로 클럭 동기화 신호를 전송하여 상체 측정부(10)와 하체 측정부(20) 간에 시간적으로 동기화가 이루어지도록 할 수 있다.If any one of the upper body measuring unit 10 and the lower body measuring unit 20 is determined as the clock master, the clock synchronizing signal is transmitted from the measuring unit designated as the clock master to the other measuring unit so that the upper body measuring unit 10 and the lower body measuring unit ( 20) can be synchronized in time.

즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, 클럭 동기화 신호에 따라 상체 측정부(10)와 하체 측정부(20)를 통해 측정한 생체역학 정보를 시간적으로 동기화하여 상체 생체역학 정보와 하체 생체역학 정보를 시간 단위로 구분하여 저장할 수 있다.That is, according to an embodiment of the present invention, the upper body biomechanical information and the lower body biomechanical information by synchronizing the biomechanical information measured by the upper body measuring unit 10 and the lower body measuring unit 20 in time according to the clock synchronization signal. Can be stored in units of time.

본 발명의 일실시예에 따른 생체역학 데이터와 파라메터 분석 장치는 상기 언급한 동기화 방법 이외 당업계에서 널리 사용되는 동기화 방법을 적용할 수도 있다.Biomechanical data and parameter analysis apparatus according to an embodiment of the present invention may apply a synchronization method widely used in the art other than the above-described synchronization method.

상기와 같이 구성된 본 발명의 3차원 생체역학 데이터/파라메터 분석장치는 의사를 비롯한 전문가(이하, '전문가'라 칭함)들에게 제공된다.The three-dimensional biomechanical data / parameter analysis device of the present invention configured as described above is provided to experts (hereinafter, referred to as 'experts') including doctors.

도3은 본 발명에 따른 3차원 생체역학 데이터 및 파라메터 분석장치의 배치 구성의 일례를 도시한 것이다.Figure 3 shows an example of the arrangement of the three-dimensional biomechanical data and parameter analysis apparatus according to the present invention.

본 발명의 3차원 생체역학 데이터 및 파라메터 분석장치는, 특정 공간에 각 구성을 배치하여 장치 이용이 가능하도록 세팅될 수 있다.The three-dimensional biomechanical data and parameter analysis device of the present invention may be set so that the device can be used by arranging each component in a specific space.

도시한 바와 같이, 측정대상의 족저압을 측정하는 압력데이터 측정부(22)를 적당한 위치에 설치하고, 압력데이터 측정부(22)의 주변에 서로 다른 촬영방향을 갖도록 다수의 감지부(11-1~11-4)를 설치할 수 있다. 또한 장치의 가격을 저렴하게 하고 특정 부위들의 데이터 및 파라메터들을 산출하기 위해 감지부(11-1~11-4)를 한 방향으로 설치할 수 있다.As shown in the drawing, the pressure data measuring unit 22 for measuring plantar pressure of the measurement target is installed at an appropriate position, and the plurality of sensing units 11-11 have different photographing directions around the pressure data measuring unit 22. 1 ~ 11-4) can be installed. In addition, the detectors 11-1 to 11-4 may be installed in one direction to reduce the price of the device and to calculate data and parameters of specific parts.

감지부(11-1~11-4)는 취득하고자 하는 생체역학 정보에 따라 측정대상에 부착된 적어도 하나의 마커의 위치를 측정할 수 있다. 이 때, 측정대상은 기준 동작을 수행할 수 있다. 그리고, 측정대상의 족저압 정보가 필요하지 않을 경우에는 압력데이터 측정부(22)를 생략할 수도 있다.The detectors 11-1 to 11-4 may measure the positions of at least one marker attached to the measurement object according to the biomechanical information to be acquired. In this case, the measurement target may perform a reference operation. When the plantar pressure information of the measurement target is not necessary, the pressure data measuring unit 22 may be omitted.

감지부(11-1~11-4)는 측정대상의 기준 동작에 의한 측정대상의 상체에 부착된 마커의 위치를 감지할 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 감지부(11-1~11-4)는 감지부(21)로 대체될 수 있다. 감지부(21)는 측정대상의 기준 동작에 의한 측정 대상의 하체에 부착된 마커의 위치를 감지할 수 있다. 그리고, 압력 데이터 측정부(22)는 측정대상의 기준 동작에 의한 측정대상의 족저압을 측정할 수 있다.The sensing units 11-1 to 11-4 may detect the position of the marker attached to the upper body of the measurement target by the reference operation of the measurement target. In addition, the sensing units 11-1 to 11-4 illustrated in FIG. 3 may be replaced by the sensing unit 21. The detector 21 may detect the position of the marker attached to the lower body of the measurement target by the reference operation of the measurement target. The pressure data measuring unit 22 may measure the plantar pressure of the measurement target by the reference operation of the measurement target.

감지부(11-1~11-4) 및 압력데이터 측정부(22)를 통해 얻어진 데이터를 입력받아 전문가에게 제공하기 위해 상체 정보 모델링부(31), 하체 정보 모델링부(32) 및 생체 역학 분석부(33)를 통해 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터로 출력할 수 있다. 그리고, 표시 처리부(34)는 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 동시에 디스플레이하여 제공할 수 있다.The upper body information modeling unit 31, the lower body information modeling unit 32, and the biomechanical analysis to receive the data obtained through the sensing units 11-1 to 11-4 and the pressure data measuring unit 22 and provide them to the expert. The unit 33 may output the 3D static data or the 3D motion trajectory data. In addition, the display processor 34 may simultaneously display and provide the first biomechanical information and the second biomechanical information.

상체 정보 모델링부(31), 하체 정보 모델링부(32), 생체 역학 분석부(33) 및 표시 처리부(34)는 서로 독립된 단말기로 각각 구성되거나 하나의 단말기를 통해 통합되어 구성될 수 있다.The upper body information modeling unit 31, the lower body information modeling unit 32, the biomechanical analyzing unit 33, and the display processing unit 34 may be configured as independent terminals, or may be integrated through one terminal.

감지부(11-1~11-4)와 압력데이터 측정부(22)를 통해 측정한 데이터는 데이터의 입출력이 동기화될 수 있고 또는 동기화되지 않을 수도 있다.Data measured by the sensing units 11-1 to 11-4 and the pressure data measuring unit 22 may or may not be synchronized with the input / output of the data.

도4는 본 발명에 따른 3차원 생체역학 데이터/파라메터 분석방법의 전체 과정을 나타낸 도면이다.4 is a view showing the entire process of the three-dimensional biomechanical data / parameter analysis method according to the present invention.

본 발명의 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법은 상체와 하체의 생체역학 정보를 수집하여 이를 시간적으로 연계하여 제공하는데 특징이 있다. 즉, 적어도 하나의 상체 생체역학 정보와 적어도 하나의 하체 생체역학 정보를 동시에 수집하는 것이 바람직하다.Three-dimensional biomechanical data and parameter analysis method of the present invention is characterized in that the biomechanical information of the upper body and lower body is collected and provided in time. That is, it is desirable to collect at least one upper body biomechanical information and at least one lower body biomechanical information at the same time.

상체와 하체에 대하여 적어도 하나의 마커를 통한 생체역학 정보를 얻기 위해서는 전문가가 상체와 하체에 모두 마커를 부착하고 상체와 하체를 동시에 고려한 기준 동작을 지시한다. 이는, 비디오 같은 디스플레이에 의해 상기 기준 동작을 상영함으로써 측정대상으로 하여금 상기 상영되는 기준 동작을 따라 동작하도록 지시한다. 한편, 측정대상의 족저압을 포함한 생체역학 정보를 얻기 위해서는 상체 및/또는 하체에 마커를 부착하고 상기 마커를 부착한 상태에서 상기 압력데이터 측정부(22) 위에서 기준 동작을 수행하도록 지시한다.In order to obtain biomechanical information through at least one marker for the upper body and the lower body, the expert attaches a marker to both the upper body and the lower body and instructs the reference motion considering the upper body and the lower body simultaneously. This instructs the measurement object to operate in accordance with the screened reference motion by displaying the reference motion by a display such as video. On the other hand, in order to obtain biomechanical information including plantar pressure of the object to be measured, a marker is attached to the upper body and / or the lower body and instructed to perform a reference operation on the pressure data measuring unit 22 while the marker is attached.

상기한 기준동작에 의하여 상기 감지부(11)를 통해 측정된 상체 생체역학 정보를 수집한다(S10).The upper body biomechanical information measured by the sensing unit 11 is collected by the reference operation (S10).

그리고, 동시에 상기한 기준동작에 의하여 상기 감지부(21) 및/또는 압력데이터 측정부(22)를 통해 측정된 하체 생체역학 정보를 수집한다(S20).At the same time, the lower body biomechanical information measured by the sensing unit 21 and / or the pressure data measuring unit 22 is collected by the reference operation (S20).

상기 수집된 상체 생체역학 정보와 하체 생체역학 정보는 시간 축으로 동기화한 후 각 정보를 저장한다(S30).The collected upper body biomechanical information and lower body biomechanical information are synchronized with the time axis, and then store each information (S30).

상기 저장된 상체 생체역학 정보와 하체 생체역학 정보를 상호 연결하여 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터로 생성한 후, 표시 가능한 데이터 형식으로 영상 데이터화하고 이들 데이터를 저장한다(S40).The stored upper body biomechanical information and lower body biomechanical information are interconnected to generate three-dimensional static data or three-dimensional motion trajectory data, and then image data are stored in a displayable data format (S40).

상기 생성된 3차원 데이터를 이용하여 임상에 사용할 수 있는 생체역학 파라메터를 생성한 후, 이들 데이터를 저장한다(S50).After generating biomechanical parameters that can be used clinically using the generated three-dimensional data, these data are stored (S50).

상기 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤도 데이터, 상체와 하체의 생체역학정보, 실제 동작한 영상 데이터, 각 부위의 생체역학 파라메터의 평균값, 분산값과 해당 동작시의 값을 표시 처리부(34)에 의해 디스플레이 함과 아울러, 상기 생체역학 파라메터에 의한 생체역학적 근골격계 질환의 진단 및 예측 진단 결과를 함께 제공한다(S60). 상기 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 상기 기준 동작에 대한 정상적인 기준 데이터와 비교하여 그 비교결과에 따른 진단 정보(예를 들어, 인솔처방, 척추보조기구 처방, 재활치료 요함, 수술 요함 등)를 제공할 수 있다.The 3D static data or the 3D motion trajectory data, the biomechanical information of the upper body and the lower body, the image data actually operated, the average value of the biomechanical parameters of each site, the variance value, and the value during the operation are displayed on the display processor 34. In addition to displaying by the present invention, the biomechanical parameters of the biomechanical musculoskeletal disorders based on the diagnosis and predictive diagnosis results are provided together (S60). The 3D static data or 3D motion trajectory data is compared with the normal reference data for the reference motion, and diagnostic information according to the comparison result (for example, insole prescription, spinal assistive device prescription, rehabilitation treatment, surgery, etc.) ) Can be provided.

상기의 생체역학 파라메터를 기준으로 권장치료처치 자동 처방을 표시 처리부(34)에 디스플레이 해주고, 상기 자동처방과 상체 및/혹은 하체 생체역학정보 및 생체역학 파라메터를 기준으로 전문가가 상기 자동처방을 변경하여 처치할 수 있게 한다(S70). On the basis of the biomechanical parameters, the automatic treatment of the recommended treatment is displayed on the display processor 34, and the expert changes the automatic prescription based on the autoprescription and upper body and / or lower body biomechanical information and biomechanical parameters. Can be treated (S70).

또한 인솔 및/또한 척추보조기구로 처치한 경우, 상기 서술한 방법을 사용하여 다시 상체와 하체의 생체역학정보를 수집하여 처치된 처방이 원하는 대로 되어 있는지 확인한다(S80). 만일 원하는 대로 되지 않았다면 다시 처방하여 동작을 확인한다.In addition, when treated with insoles and / or spine assistive devices, by using the above-described method to collect the biomechanical information of the upper and lower body again to check whether the treatment prescribed as desired (S80). If it is not what you want, prescribe again to confirm the action.

따라서, 상기 전문가는 표시 처리부(34)를 통해 디스플레이 되는 3차원적인 상체 생체역학 정보와 하체 생체역학 정보를 함께 고려하여 종합적인 진단 및 처방의 유효성을 판단할 수 있다.Accordingly, the expert may determine the validity of the comprehensive diagnosis and prescription in consideration of the three-dimensional upper body biomechanical information and the lower body biomechanical information displayed through the display processor 34.

상기 상체 생체역학 정보 및 하체 생체역학 정보를 이용한 생체역학 파라메터들에 대한 정보취득방법을 보다 상세하게 설명한다.An information acquisition method for biomechanical parameters using the upper body biomechanical information and the lower body biomechanical information will be described in more detail.

도 5를 참조하여, 상체 생체역학 정보 중 어깨의 높이 차이를 측정하는 방법을 설명한다.Referring to Figure 5, a method of measuring the height difference of the shoulder of the upper body biomechanics information will be described.

상기 어깨의 높이 차이를 측정하기 위해서는, 마커를 양쪽 견갑골의 외측 끝(M2, M3)과, 양 견갑골을 잇는 중앙점(M1)에 부착한다.In order to measure the difference in the height of the shoulders, a marker is attached to the outer ends M2 and M3 of both scapula and the central point M1 connecting both scapulaes.

감지부(11)로부터 들어오는 마커의 위치정보 영상을 이용한다. 도시한 바와 같이, 상기 영상에 나타난 마커(M1, M2, M3)의 위치를 서로 연장하여 연결한 선과 기준 데이터(수평선)를 비교하여 기준 데이터와의 높낮이 차이를 측정함으로써 어깨의 높이 차이를 산출할 수 있다.The location information image of the marker coming from the detector 11 is used. As shown in the drawing, the difference in height between shoulders can be calculated by comparing the heights of the markers M1, M2, and M3 shown in the image with the reference data (horizontal lines). Can be.

도 5의 (A)는 마커(M1, M2, M3)들의 연결선과 수평선이 일치하는 경우를 도시한 것이고, 도 5의 (B)는 좌우 모두 d1, d2의 높이 차이를 보이는 경우를 도시한 것이며, 도 5의 (C)는 좌우 중 어느 한쪽이 d1의 높이 차이를 보이는 경우를 도시한 것이다.FIG. 5A illustrates a case where the connecting lines of the markers M1, M2, and M3 coincide with the horizontal line, and FIG. 5B illustrates a case where the height difference between the left and right sides of the markers D1 and d2 is different. 5 (C) shows a case in which either of the left and right sides shows a height difference of d1.

상기 어깨의 높이 차이를 구하는 방법 중 하나는 화소(pixel) 수에 의한 방법이고 다른 하나는 미터 단위계로 표시된 2차원 혹은 3차원 좌표계에 의한 방법이다.One of the methods for calculating the height difference of the shoulder is based on the number of pixels and the other is based on a two-dimensional or three-dimensional coordinate system expressed in metric units.

먼저, 화소 수에 의한 방법은, 마커(M1, M2, M3)들이 같은 평면에 있는 경우 견갑골의 외측 끝(M2, M3)의 높이차이를 화소 수를 통하여 쉽게 계산할 수 있다. 화소당 거리를 a(mm)라 하면 화소 수 d1의 거리는 d1 * a(mm) 가 된다.First, according to the pixel number method, when the markers M1, M2, and M3 are in the same plane, the height difference between the outer ends M2 and M3 of the scapula may be easily calculated through the number of pixels. If the distance per pixel is a (mm), the distance of the number of pixels d1 is d1 * a (mm).

또한, 마커(M1, M2, M3)의 위치를 2 차원 혹은 3차원 좌표로 표시할 수 있다. 도 6은 3차원 좌표에 대한 마커의 위치 예시를 도시한 것이다. M1, M2, M3의 3차원 좌표를 각각 (x1,y1,z1), (x2,y2,z2), (x3,y3,z3)라 하면 견갑골의 외측 끝(M2, M3)의 높이차이는 |y3 - y2|로 구할 수 있다. 여기서, 기호 | | 는 절대값을 나타낸다.In addition, the positions of the markers M1, M2, and M3 can be displayed in two-dimensional or three-dimensional coordinates. 6 shows an example of the position of a marker with respect to three-dimensional coordinates. If the three-dimensional coordinates of M1, M2, and M3 are (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), and (x3, y3, z3), then the height difference between the outer ends of the scapula (M2, M3) is | y3-y2 | Where symbol | | Denotes an absolute value.

상기 방법들 외에 통상적인 수학적인 방법을 사용하여 구할 수 있다는 것은 다 아는 사실이므로 상기에 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니된다.In addition to the above methods, it can be obtained by using a conventional mathematical method, so it should not be limited to the embodiments described above.

도 7을 참조하여, 상체 생체역학 정보를 이용하여 생체역학 파라메터인 어깨의 회전 정도를 측정하는 방법을 설명한다. 회전은 통상 Z축의 좌표가 변하는 정도를 의미한다. 물론 X축과 Y축의 값도 변할 수 있다.Referring to FIG. 7, a method of measuring the degree of rotation of the shoulder which is a biomechanical parameter using upper body biomechanical information will be described. Rotation usually means the degree to which the coordinates of the Z axis change. Of course, the values of the X and Y axes can also change.

마찬가지로, 마커를 양쪽 견갑골의 외측 끝(M2, M3)과, 양 견갑골을 잇는 중앙점(M1)에 부착한다.Similarly, a marker is attached to the outer ends M2 and M3 of both scapulas and the central point M1 connecting both scapulas.

도시한 바와 같이, 기준 동작에 대하여 감지부(11)로부터 들어오는 마커의 위치정보를 통해 견갑골 양 끝의 마커(M2, M3)의 움직임을 관찰하여 기준 동작에 대한 마커(M2, M3)의 움직임 정도(d)로부터 세 점 M2', M1, M2가 이루는 각도(θ)를 산출한다. 상기 움직임 정도(d)는 상기 기준 동작에 의해 순방향으로 움직이다가 다시 역방향으로 움직일 때까지 측정된 거리를 의미한다. 다시 말하자면, 순방향에서 역방향으로 변경된 점을 M2라고 하면 역방향에서 순방향으로 변경되는 점을 M2'라 한다.As shown, the degree of movement of the markers M2 and M3 relative to the reference movement by observing the movements of the markers M2 and M3 at both ends of the scapula through the position information of the marker coming from the sensing unit 11 with respect to the reference movement. From (d), angle (theta) which three points M2 ', M1, and M2 make is computed. The movement degree d means a distance measured from the forward movement by the reference motion to the reverse movement. In other words, if the point changed from forward to reverse is M2, the point changed from reverse to forward is called M2 '.

상기 움직임 정도(d)를 화소 수에 의한 방법으로 구할 경우 실제 움직인 거리는 d * a (mm)이다. 여기서 화소 수당 길이는 a(mm)라 한다. 또한 M2과 M3의 거리(L)가 화소 수로 구하여 지면, 실제 길이는 L * a (mm)가 된다. 따라서 각도(θ)는 d/L 이 된다.When the movement degree d is obtained by the pixel number method, the actual moving distance is d * a (mm). The length of the pixel allowance is referred to as a (mm). If the distance L between M2 and M3 is obtained by the number of pixels, the actual length is L * a (mm). Therefore, angle (theta) becomes d / L.

또한, 3차원 좌표계에 의하여 구할 수도 있다. M1, M2, M3의 좌표를 (x1,y1,z1), (x2,y2,z2), (x3,y3,z3)로, M2', M3'의 좌표를 (x2',y2',z2'), (x3',y3',z3')라 한다. 3차원 좌표계로부터 각도를 쉽게 구하기 위해서는 M1이 좌표계 원점(O)이 되도록 M2, M3, M2', M3'를 같이 평행 이동시킨다. 그러면 M1의 새 좌표는 O(0,0,0)이 되고, M2의 새 좌표는 M2(x2-x1, y2-y1, z2-z1), M2'의 새 좌표는 M2'(x2'-x1, y2'-y1, z2'-z1)가 된다. 그러면 선분 0M2가 X 축과 이루는 각은 tan-1{(z2-z1)/(x2-x1)}이며, 선분 0M2'가 X 축과 이루는 각은 tan-1{(z2'- z1)/(x2'-x1)}이다. 세 점 M2, O, M2'가 이루는 각은 [tan-1{(z2-z1)/(x2-x1)} - tan-1{(z2-z1)/(x2-x1)}]이 된다. 따라서, 세 점 M2', M1, M2가 이루는 각도(θ)는 세점 M2, O, M2'가 이루는 각이므로 [tan-1{(z2-z1)/(x2-x1)} - tan-1{(z2-z1)/(x2-x1)}]이다. It can also be obtained by a three-dimensional coordinate system. The coordinates of M1, M2 and M3 are (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), and the coordinates of M2 'and M3' are (x2 ', y2', z2 ' ), (x3 ', y3', z3 '). In order to easily obtain the angle from the three-dimensional coordinate system, M2, M3, M2 ', and M3' are parallelly moved together so that M1 becomes the coordinate system origin (O). Then the new coordinates of M1 are O (0,0,0), the new coordinates of M2 are M2 (x2-x1, y2-y1, z2-z1), and the new coordinates of M2 'are M2'(x2'-x1). , y2'-y1, z2'-z1). Then, the angle between line 0M2 and X axis is tan -1 {(z2-z1) / (x2-x1)}, and the angle between line 0M2 'and X axis is tan -1 {(z2'- z1) / ( x2'-x1)}. The angle formed by the three points M2, O and M2 'is [tan -1 {(z2-z1) / (x2-x1)}-tan -1 {(z2-z1) / (x2-x1)}]. Therefore, the angle θ formed by the three points M2 ', M1, M2 is an angle formed by the three points M2, O, M2', so [tan -1 {(z2-z1) / (x2-x1)}-tan -1 { (z2-z1) / (x2-x1)}].

이는, 상기 기준동작이 완료되는 시점까지 감지부(11)로부터 들어오는 마커의 위치정보 영상을 주기적으로 수집하고 상기 수집된 위치정보 영상을 시간 축으로 모델링 한 후 상기 기준 동작에 대한 어깨의 회전 정도 즉, 3차원 운동궤적 데이터를 산출하여 제공할 수 있다.That is, until the reference motion is completed, the position information image of the marker coming from the sensor 11 is periodically collected and the collected position information image is modeled on the time axis, that is, the degree of rotation of the shoulder with respect to the reference motion. In addition, the 3D motion trajectory data may be calculated and provided.

상기 상체 생체역학 정보 중 골반의 높이 차이, 골반의 회전 정도는 상기한 어깨의 높이 차이, 어깨의 회전 정도를 측정하는 방법과 각각 유사한 방법으로 측정할 수 있다. 또한 어깨 및 골반의 경도 정도를 산출하는 것은 각도를 구하는 것이므로 상기 회전 정도를 산출하는 방법과 유사하다. 차이점은 회전 정도를 산출할 경우 M1이 기준이 되지만, 골반의 경도 정도를 산출할 때 기준은 골반과 척추가 만나는 점이 기준이 될 수 있다. 이러한 기준 점은 하나의 예시이며 다른 기준 점을 잡아 어깨 및 골반의 경도 정도를 산출할 수 있다. The height difference of the pelvis and the degree of rotation of the pelvis in the upper body biomechanical information may be measured by methods similar to those of measuring the height difference of the shoulder and the degree of rotation of the shoulder, respectively. In addition, calculating the degree of hardness of the shoulder and pelvis is similar to the method of calculating the degree of rotation because it is to obtain the angle. The difference is that M1 is the standard when calculating the degree of rotation, but when calculating the degree of hardness of the pelvis, the criterion may be the point where the pelvis and the spine meet. This reference point is one example and another reference point can be taken to calculate the degree of hardness of the shoulder and pelvis.

도 8의 (A)는 척추에 부착된 마커의 위치를 촬영한 영상을 도시한 것이다.8 (A) shows an image of the position of the marker attached to the spine.

척추 만곡 방향 또는 척추 만곡 정도를 측정하기 위해서는, 도시한 바와 같이 척추 관련 골격에 복수의 마커를 부착하고 상기 마커의 위치를 촬영하는 방법을 이용한다. 상기 마커의 위치를 모두 연장하여 연결한 선과 기준 데이터(수직선)를 비교하는 방법으로 척추 만곡 방향, 척추 만곡 정도 등을 측정할 수 있다.In order to measure the direction of spinal curvature or the degree of spinal curvature, a method of attaching a plurality of markers to a spinal related skeleton and photographing the position of the markers is used as shown. The direction of spine curvature, degree of spine curvature, etc. may be measured by comparing the lines connected by extending the positions of the markers and the reference data (vertical line).

이러한 방법은 도 8의 (B)와 같은 X-ray 촬영영상에 비해 보다 쉽고 정확한 생체역학적 근골격계 질환의 진단 및 예측 진단이 가능하다.This method can be more easily and accurately diagnosed and predicted biomechanical musculoskeletal disorders compared to the X-ray image of Figure 8 (B).

도 9을 참조하여, 하체 생체역학 정보 중 복사뼈와 슬관절 간의 각도를 측정하는 방법을 설명한다.Referring to FIG. 9, a method of measuring the angle between the astragalus and the knee joint in the lower limb biomechanical information will be described.

상기 복사뼈와 슬관절 간의 각도를 측정하기 위해서는, 측정대상의 슬관절(무릎 관절) 양쪽(M1, M2)과 복사뼈 양쪽(M3, M4)에 상기 마커를 부착한다.In order to measure the angle between the astragalus and the knee joint, the marker is attached to both sides M1 and M2 of the knee joint (knee joint) and both sides M3 and M4 of the knee.

도시한 바와 같이, 슬관절 양쪽에 부착된 마커(M1, M2)을 서로 연결하여 연장한 선(제1 연장선)과 복사뼈 양쪽에 부착한 마커(M3, M4)을 서로 연결하여 연장한 선(제2 연장선)이 서로 교차하면서 이루는 각(δ)(교차각)을 산출함으로써 복사뼈와 슬관절간의 각도를 측정한다. 참고로 제 1 연장선과 제 2 연장선을 도 6의 XZ 평면으로 투영하면 상기 교차각(δ)을 산출할 수 있다. 상기 교차각(δ)이 오른쪽에 나타나면 양이 되고 왼쪽에 나타나면 음이 된다. 일반적으로 제 1 연장선을 Transcoudylar 선, 제 2 연장선을 Transmalleolar 선이라 한다. As shown, a line (first extension line) extending by connecting markers M1 and M2 attached to both sides of the knee joint and a line extending by connecting markers M3 and M4 attached to both sides of the ankle bone (second extension) The angle between the ankle bone and the knee joint is measured by calculating the angle δ (intersection angle) at which the extension lines) cross each other. For reference, when the first extension line and the second extension line are projected on the XZ plane of FIG. 6, the crossing angle δ may be calculated. When the crossing angle δ appears on the right side, it becomes positive and when it appears on the left side, it becomes negative. Generally, the first extension line is called a transcoudylar line and the second extension line is called a transmalleolar line.

상기 교차각(δ)을 구하는 방법은 도 9의 (A)와 같이 슬관절 양쪽(M1, M2)과 복사뼈 양쪽(M3, M4)의 마커 영상을 이용하여 a, b의 길이를 구한 후 수학식 δ= sin-1(a/b)에 의해 산출한다. 또 다른 방법으로는, 도 9의 (B)와 같이 제1 연장선과 기준 데이터(수평선) 간의 각도(각 A)와 제2 연장선과 기준 데이터(수평선) 간의 각도(각 B)를 가산하는 수학식 δ= 각 A + 각 B에 의해 산출할 수도 있다. 각 A와 각 B를 구하는 방법은 다음과 같다: 앞에서 설명한 바와 같이 M1, M2, M3,M4의 좌표 값을 이용하여 각을 구할 수 있다. 선분 M1과 M2의 좌표값과 선분 M3와 M4의 좌표 값으로부터 2개 선분의 기울기를 알 수 있으므로 각 A와 각 B를 구할 수 있다. 특히 교차각(δ)을 구하는 방법은 Internal Tibial Torsion의 severity 를 구하는 방법으로 비젼을 포함한 접촉 혹은 비접촉의 방법으로 좌표를 구하면 위와 같은 방법을 사용하여 교차각을 구할 수 있다.The method of obtaining the crossing angle δ is obtained by using the marker images of both the knee joints M1 and M2 and the ankle bones M3 and M4 as shown in FIG. = sin -1 (a / b). As another method, as shown in FIG. 9B, an equation for adding an angle (angle A) between the first extension line and the reference data (horizontal line) and an angle (angle B) between the second extension line and the reference data (horizontal line) δ = angle A + angle B may be calculated. The method for obtaining the angle A and the angle B is as follows: As described above, the angle can be obtained using the coordinate values of M1, M2, M3, and M4. Since the slopes of the two line segments can be known from the coordinate values of the line segments M1 and M2 and the coordinate values of the line segments M3 and M4, the angles A and B can be obtained. In particular, the method of obtaining the crossing angle (δ) is to find the severity of the internal tibial torsion.

도 10을 참조하여, 하체 생체역학 정보 중 대퇴골과 하퇴골 간의 각도를 측정하는 방법을 설명한다.Referring to FIG. 10, a method of measuring an angle between the femur and the lower femur in lower limb biomechanical information will be described.

상기 대퇴골과 하퇴골 간의 각도를 측정하기 위해서는, 도시한 바와 같이 좌우 하지에 대하여 대퇴골의 상단(M1)(M4), 슬관절의 중앙(M2)(M5), 하퇴골의 하단(M3)(M6)에 상기 마커를 각각 부착한다.In order to measure the angle between the femur and the lower femur, the upper and lower extremities (M1) (M4) of the femur, the middle of the knee joint (M2) (M5), the lower end of the femur (M3) (M6) Attach the markers respectively.

감지부(21)로부터 들어오는 상기 마커의 위치 영상을 이용하여 대퇴골과 하퇴골 간의 각도(θ1, θ2)를 측정한다. 도 10의 (A)와 (B)에 도시한 바와 같이, 마커 (M1)과 (M2)와 (M3)을 서로 연결한 선(제1 연결선)과 (M4)과 (M5)와 (M6)을 서로 연결한 선(제2 연결선)을 이용하는 것으로, 기준 데이터(수직선)에 대한 제1 연결선의 각도(θ1)와 제2 연결선의 각도(θ2)를 산출함으로써 대퇴골과 하퇴골 간의 각도를 측정할 수 있다.The angles θ1 and θ2 between the femur and the lower femur are measured using the position image of the marker coming from the detector 21. As shown in (A) and (B) of FIG. 10, the lines (first connecting lines), (M4), (M5), (M6) connecting the markers (M1), (M2), and (M3) to each other By using the lines connected to each other (second connection line), the angle between the femur and the lower femur can be measured by calculating the angle (θ1) of the first connection line and the angle (θ2) of the second connection line with respect to the reference data (vertical line). have.

본 발명은 전문가가 측정하고자 하는 상체 생체역학 정보 및 하체 생체역학 정보를 각각 측정하고 상기 측정한 상체 생체역학 정보와 하체 생체역학 정보를 시간 축으로 모델링한 후 상기 상체 생체역학 정보와 하체 생체역학 정보를 동기하여 함께 제공한다. 또한 이러한 생체 역학 정보를 이용하여 생체역학 데이터를 산출하고 임상에 사용할 수 있는 생체역학 파라메터를 산출하여 제공한다. 이러한 파라메터를 이용하여 권장 치료 처치 자동 처방을 제공한다.The present invention measures upper body biomechanical information and lower body biomechanical information to be measured by an expert, and models the measured upper body biomechanical information and lower body biomechanical information on a time axis, and then the upper body biomechanical information and lower body biomechanical information. Provide together with motive. In addition, biomechanical data is calculated using the biomechanical information, and biomechanical parameters that can be used for clinical purposes are calculated and provided. These parameters are used to provide automatic prescriptions for recommended treatment.

상기 생체역학 파라메터에 의한 진단 및 권장치료 처방과정의 일예를 설명한다.An example of a diagnosis and recommended treatment prescription process based on the biomechanical parameters will be described.

이하에서, 회전 정도는 시계 방향일 경우 양, 반시계 방향일 경우 음으로 구분하며, 경도 정도는 몸 앞으로 숙일 경우 양, 몸 뒤로 숙일 경우 음으로 구분한다. 또한, 양 어깨 및 양 골반(pelvis)의 높이 차이는 왼쪽이 높을 경우 음, 오른쪽이 높을 경우 양으로 구분하고 방향성에 대한 판단은 사람의 뒤쪽에서 보는 것을 기준으로 한다.Hereinafter, the degree of rotation is divided into positive when clockwise and negative when counterclockwise, and the degree of hardness is classified by positive when leaned forward and negative when leaned backward. In addition, the difference between the height of both shoulders and pelvis (pelvis) is high when the left side is high, the right side is divided into positive and the judgment on the direction is based on seeing from the back of the person.

그리고, 발의 형태는 overpronation type, oversupination type, normal pronation type으로 구분하고, normal pronation type일 경우 양 발의 형태를 (pro, nor), (pro, sup), (nor, sup), (nor, pro), (sup, nor), (sup, pro)으로 구분한다. 여기서, pro는 pronation type, sup는 supination type, nor는 normal type을 의미한다.The foot types are divided into overpronation type, oversupination type, and normal pronation type, and in the case of normal pronation type, the shape of both feet is (pro, nor), (pro, sup), (nor, sup), (nor, pro). , (sup, nor), (sup, pro). Where pro is a pronation type, sup is a supination type, and nor is a normal type.

상기 발의 형태를 판단하는 방법은 여러 가지 방법이 있을 수 있지만, 도 11을 참조하여 overpronation type, oversupination type, normal pronation type을 판단하는 방법을 설명한다.Although there may be various methods for determining the shape of the foot, a method of determining an overpronation type, an oversupination type, and a normal pronation type will be described with reference to FIG. 11.

도 11은 족저압 분석기를 통한 족저압 분포를 도시한 것이다. 도 11에서 A는 중족의 가장 좁은 부위의 너비를 의미하며, B는 후족의 가장 넓은 부위의 너비를 의미한 것이다.11 shows plantar pressure distribution through the plantar pressure analyzer. In FIG. 11, A means the width of the narrowest part of the middle foot, and B means the width of the widest part of the foot.

즉, 발의 형태는 후족부와 중족부의 길이를 측정하여 구분할 수 있다. 이때 지표 ARI(Arch Ration Index)를 도입하는데 다음과 같은 식으로 표시된다.That is, the shape of the foot can be distinguished by measuring the length of the posterior foot and the middle foot. In this case, the index ARI (Arch Ration Index) is introduced and expressed as follows.

ARI = (A/B) * 100 (%)ARI = (A / B) * 100 (%)

이 ARI 값이 0.6~1이면 normal type이며, 1보다 크면 overpronation이며, 0.6보다 적으면 oversupination이다.If this ARI value is 0.6 ~ 1, it is normal type, if it is bigger than 1, it is overpronation and if it is less than 0.6, it is oversupination.

또한, 상기 발의 형태가 normal pronation type일 경우 RCSP angle을 측정하여 pro, nor, sup를 구분할 수 있다.In addition, when the foot shape is a normal pronation type, it is possible to distinguish pro, nor and sup by measuring the RCSP angle.

도 12는 pronation type(A), normal type(B), supination type(C)를 도시한 것이다.12 illustrates a pronation type (A), a normal type (B), and a supination type (C).

상기 RCSP 각도가 0±1도(경우에 따라서는 2도가 가능함)일 경우 nor type, RCSP 각도가 -1도(혹은 -2도) 이상일 경우 pro type, RCSP 각도가 +1도(혹은 2도)일 경우 sup type이다.If the RCSP angle is 0 ± 1 degrees (2 degrees in some cases), the nor type, if the RCSP angle is -1 degrees (or -2 degrees) or more, the pro type, the RCSP angle is +1 degrees (or 2 degrees) In case of sup type.

상기한 기준에 따른 권장치료 처방과정을 설명한다.Explain the recommended course of treatment according to the above criteria.

먼저 진단과정은, 어깨 및 골반의 높이 차이에서 양인지 음인지, 어깨 및 골반의 회전 정도에서 양인지 음인지를 확인하고, 어깨 및 골반의 경도 정도에서 양인지 음인지를 확인한다.First of all, the diagnostic process checks whether the height of the shoulder and the pelvis is positive or negative, and whether the shoulder and the pelvis rotate positively or negatively, and whether the shoulder and the pelvis are positive or negative.

그리고, 발의 형태가 overpronation type, oversupination type, normal pronation type인지 확인하고, normal pronation type일 경우 양 발의 형태가 (pro, nor), (pro, sup), (nor, sup), (nor, pro), (sup, nor), (sup, pro) 중 어느 형태에 해당하는지 확인한다.Also, check whether the shape of the foot is an overpronation type, an oversupination type, or a normal pronation type.If the type is a normal pronation type, the shape of both feet is (pro, nor), (pro, sup), (nor, sup), (nor, pro). Check for any of the following types:, (sup, nor), (sup, pro).

이어, 상기 진단과정을 통해 많은 결과들이 발생하며, 이러한 결과 중 몇 개의 진단결과에 대한 처방 예시를 설명한다.Subsequently, many results are generated through the above-described diagnosis process, and examples of prescription of some of these results will be described.

예를 들어, 생체역학 파라메터에 의한 진단결과, 골반의 높이 차이가 양이고, 골반의 높이 차이의 크기가 6mm, 회전 정도가 오른쪽 골반이 -40도(반시계방향), 왼쪽 골반이 +20도(시계방향), 오른쪽 발이 RCSP -5도이고 왼발의 RCSP 0도, 발의 형태가 oversupination 이면, 다음과 같은 권장 처방을 지시한다. 권장 처방: medial heel skive 10도, inverted 15도, posting은 오른발에 varus로 4도, 오른발에는 없음. Heel Lifting은 왼발에 3 mm 오른발에는 없음.For example, as a result of diagnosis by biomechanical parameters, the height difference of the pelvis is positive, the size of the height difference of the pelvis is 6mm, the rotation degree is -40 degrees (counterclockwise) to the right pelvis, and the left pelvis is +20 degrees (Clockwise), if the right foot is RCSP-5 degrees, the left leg RCSP is 0 degrees, and the shape of the foot is oversupination, the following recommended prescription is indicated. Recommended regimen: medial heel skive 10 degrees, inverted 15 degrees, posting 4 degrees varus on right foot, none on right foot. Heel Lifting is not on the left foot, 3 mm on the right foot.

한편, 생체역학 파라메터에 의한 진단결과, 골반의 높이 차이가 음이고, 골반의 높이차이크기 1 Cm, 회전정도가 왼쪽 골반이 40도이고 오른쪽 골반이 - 20도이고, 왼발의 RCSP 각도 -6, 오른발의 RCSP 각도 +4, 발의 형태가 normal pronation이고 왼발과 오른발의 형태가 (pro, sup)이면, 다음과 같은 권장 처방을 지시한다. 권장 처방: 4도 varus Heel, posting은 왼발에 varus로 4도, 오른발에는 valgus 4도, Heel Lifting은 왼발에 없고 오른발에는 4 mm.On the other hand, as a result of diagnosis by biomechanical parameters, the height difference of the pelvis is negative, the height difference size of the pelvis is 1 Cm, the rotation degree is 40 degrees on the left pelvis, 20 degrees on the right pelvis, -20 degrees on the left foot, RCSP angle of -6, If the RCSP angle of the right foot is +4 and the shape of the foot is normal pronation and the shape of the left and right feet is (pro, sup), the following recommended prescription is indicated. Recommended prescription: 4 degrees varus Heel, posting 4 degrees varus on left foot, 4 degrees valgus on right foot, 4 mm on right foot, Heel Lifting on left foot.

따라서, 생체역학 파라메터를 근거하여 종합적인 진단결과를 제공하고, 상 기 진단결과에 대한 권장 처방을 자동 지시할 수 있다.Therefore, comprehensive diagnosis results can be provided based on biomechanical parameters, and the recommended prescription for the diagnosis results can be automatically indicated.

도 13은 상체 생체역학 정보와 함께 하체 생체역학 정보를 연계하여 제공하는 영상화면의 일례를 도시한 것이다.FIG. 13 illustrates an example of an image screen provided by linking upper body biomechanical information and lower body biomechanical information.

도시한 바와 같이, 기준 동작에 대하여 측정된 상체 및 하체 생체역학 정보를 상호 연결하여 제공하는 것으로, 족저압 측정 데이터(도면 우측)와 함께 어깨의 높이 차이(F1), 어깨의 흔들림 정도(F2), 골반의 높이 차이(F3), 골반의 흔들림 정도(F4), 종골의 정점과 발바닥과의 각도(F5), 표시되어 있지는 않지만 RCSP(Resting Calcaneal standing Position, 정적 중골 직립위각) 등에 대한 측정 데이터를 연계하여 제공한다. 이 예시에는 제공되고 있지는 않지만 실제 동작 영상과 측정된 상체 및 하체 생체역학 정보를 3차원 좌표로 연결한 골격을 동시에 디스플레이하고 그 디스플레이상에 생체역학 파라메터들의 평균값, 분산값, 해당 시각의 값들을 표시한다. 또한 생체역학 정보를 표시한다.As shown in the figure, the upper body and lower body biomechanical information measured for the reference motion are interconnected and provided, along with plantar pressure measurement data (right side of the drawing), shoulder height difference (F1), and shoulder shaking degree (F2). Measurement data for pelvic height difference (F3), pelvic sway (F4), calcaneus vertex and plantar (F5), and although not shown, RCSP (Resting Calcaneal standing Position) Provide in conjunction. Although not provided in this example, a skeleton that simultaneously connects the actual motion image with the measured upper and lower body biomechanical information in three-dimensional coordinates is simultaneously displayed and displays the mean, variance, and time values of the biomechanical parameters on the display. do. It also displays biomechanical information.

본 발명에 따른 3차원 생체역학 분석방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스 크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The three-dimensional biomechanical analysis method according to the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

본 발명에 따른 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법 및 장치는 다음과 같은 효과가 있다.3D biomechanical data and parameter analysis method and apparatus according to the present invention have the following effects.

첫째, 생체역학 정보를 3차원으로 모델링하여 상체와 하체에 대한 생체역학 정보를 상호 연계하여 제공함으로써 보다 정확하고 근본적인 생체역학적 근골격계 질환의 진단 및 예측 진단 진단이 가능하다.First, biomechanical information can be modeled in three dimensions to provide biomechanical information on the upper body and lower body, which enables more accurate and fundamental diagnosis and predictive diagnosis of biomechanical musculoskeletal disorders.

둘째, 기존의 근골격계 질환 진단장비에 비하여 다양한 질환 및 이상상태를 종합적으로 진단할 수 있으며 비용측면에서 범용 모션 캡쳐 장비에 비하여 저렴하면서도 생체역학적 파라메터를 효율적으로 산출하는 진단 장치를 제공할 수 있다.Second, it is possible to comprehensively diagnose various diseases and abnormal conditions as compared to the existing musculoskeletal disease diagnosis equipment, and it is possible to provide a diagnostic device that calculates biomechanical parameters efficiently and inexpensively in comparison with general motion capture equipment in terms of cost.

셋째, 상체와 하체를 연계한 생체역학 정보를 제공하고 진단을 위한 기준 데이터를 마련함으로써 표준 처방의 실현이 가능하며, 표준 데이터의 사용으로 다양한 분야에서의 활용을 기대할 수 있다.Third, the standard prescription can be realized by providing biomechanical information linking the upper body and the lower body and preparing reference data for diagnosis, and the use of the standard data can be expected to be utilized in various fields.

Claims (31)

측정대상의 기준 동작에 대하여 상기 측정대상의 상체에서 제1 생체역학 정보를 측정하는 상체 측정부;An upper body measuring unit measuring first biomechanical information on the upper body of the measuring object with respect to a reference operation of the measuring object; 상기 측정대상의 기준 동작에 대하여 상기 측정대상의 하체에서 제2 생체역학 정보를 측정하는 하체 측정부; 및A lower body measuring unit measuring second biomechanical information at the lower body of the measurement object with respect to the reference operation of the measurement object; And 상기 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 시간적으로 동기화하여 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 제공하는 생체역학 데이터 및 파라메터 분석부Biomechanical data and parameter analyzer which provides 3D static data or 3D motion trajectory data by synchronizing the first biomechanical information and the second biomechanical information in time 를 포함하고,Including, 상기 상체 측정부 또는 상기 하체 측정부 중 어느 하나가 클럭 마스터로 결정되는 경우, 상기 클럭 마스터로 결정된 측정부는 클럭 마스터로 결정되지 않은 측정부로 클럭 동기화 신호를 제공하고,When either the upper body measuring unit or the lower body measuring unit is determined as the clock master, the measuring unit determined as the clock master provides a clock synchronization signal to the measuring unit not determined as the clock master, 상기 제1 생체역학 정보 및 상기 제2 생체역학 정보는,The first biomechanical information and the second biomechanical information, 상기 클럭 동기화 신호에 따라 상기 클럭 마스터로 결정된 측정부와 상기 클럭 마스터로 결정되지 않은 측정부가 시간적으로 동기화되면 시간 단위로 구분하여 저장되고,When the measurement unit determined as the clock master and the measurement unit not determined as the clock master are synchronized in time according to the clock synchronization signal, the measurement unit is divided and stored in time units. 상기 생체역학 데이터 및 파라메터 분석부는,The biomechanical data and parameter analysis unit, 상기 시간 단위로 구분하여 저장된 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 시간적으로 동기화하는 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.3D biomechanical data and parameter analysis apparatus, characterized in that the first biomechanical information and the second biomechanical information stored in the time unit is synchronized in time. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 생체역학 데이터 및 파라메터 분석부는,The biomechanical data and parameter analysis unit, 측정대상이 상기 기준 동작을 실시하는 동안 상기 제1 생체역학 정보를 수집하여 시간 축으로 모델링하는 상체정보 모델링부;An upper body information modeling unit collecting the first biomechanical information and modeling the first biomechanical information on a time axis while the measurement target performs the reference operation; 상기 측정대상이 상기 기준 동작을 실시하는 동안 상기 제2 생체역학 정보를 수집하여 시간 축으로 모델링하는 하체정보 모델링부; 및A lower body information modeling unit which collects the second biomechanical information and models the time axis while the measurement target performs the reference operation; And 상기 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 동기화한 후 통합하여 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터로 출력하는 생체역학 분석부A biomechanical analysis unit for synchronizing the first biomechanical information and the second biomechanical information and integrating them to output the 3D static data or the 3D motion trajectory data 를 포함하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.3D biomechanical data and parameter analysis device comprising a. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 생체역학 데이터 및 파라메터 분석부는,The biomechanical data and parameter analysis unit, 상기 출력된 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 영상화하여 상기 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 동시에 제공하는 표시 처리부A display processor configured to image the output 3D static data or 3D motion trajectory data to simultaneously provide the first biomechanical information and the second biomechanical information 를 더 포함하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.Three-dimensional biomechanical data and parameter analysis device further comprising. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상체 측정부는,The upper body measuring unit, 상기 측정대상의 기준 동작에 의한 상기 측정대상의 상체에 부착된 적어도 하나의 마커의 위치를 감지하는 감지부Sensing unit for detecting the position of at least one marker attached to the upper body of the measurement object by the reference operation of the measurement object 를 포함하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.3D biomechanical data and parameter analysis device comprising a. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 마커는,The marker, 손, 팔, 어깨, 척추를 이루는 골격 위치에 부착되는 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.3D biomechanical data and parameter analysis device, characterized in that attached to the position of the skeleton consisting of the hand, arm, shoulder, spine. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하체 측정부는,The lower body measuring unit, 상기 측정 대상의 기준 동작에 의한 상기 측정대상의 하체에 부착된 적어도 하나의 마커를 감지하는 감지부Sensing unit for detecting at least one marker attached to the lower body of the measurement object by the reference operation of the measurement object 를 포함하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.3D biomechanical data and parameter analysis device comprising a. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 마커는,The marker, 발, 다리, 허리를 이루는 골격 위치에 부착된 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.3D biomechanical data and parameter analysis device, characterized in that attached to the position of the skeleton consisting of the foot, leg, waist. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 하체 측정부는,The lower body measuring unit, 상기 측정 대상의 기준 동작에 의한 상기 측정대상의 족저압을 측정하는 압력데이터 측정부Pressure data measuring unit for measuring the plantar pressure of the measurement target by the reference operation of the measurement target 를 더 포함하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.Three-dimensional biomechanical data and parameter analysis device further comprising. 제5항 또는 제7항에 있어서,The method according to claim 5 or 7, 상기 마커는, The marker, 반사 마커(reflective markers) 또는 칼라 마커(color markers) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.3D biomechanical data and parameter analysis device, characterized in that any one of reflective markers or color markers. 제5항 또는 제7항에 있어서,The method according to claim 5 or 7, 상기 감지부는,The detection unit, 상기 마커의 위치를 촬영하여 영상데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.3D biomechanical data and parameter analysis device, characterized in that for collecting the image data by photographing the position of the marker. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 영상데이터는,The image data, 상기 마커의 종류에 따라 적외선 CCD 또는 CMOS 카메라, 일반 CCD 또는 CMOS 카메라 중 적어도 하나의 상기 감지부를 통해 수집되는 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.3D biomechanical data and parameter analysis apparatus, characterized in that collected through the sensing unit of at least one of an infrared CCD or CMOS camera, a general CCD or a CMOS camera according to the type of the marker. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 압력데이터 측정부는,The pressure data measuring unit, 상기 측정대상의 족저부로부터 전달되는 압력을 측정하는 포스 플레이트(force plate)를 사용하는 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.3D biomechanical data and parameter analysis device using a force plate for measuring the pressure transmitted from the plantar portion of the measurement object. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 생체역학 데이터 및 파라메터 분석부는,The biomechanical data and parameter analysis unit, 상기 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 이용하여 생체역학 파라메터로 전환하고 상기 생체역학 파라메터를 바탕으로 권장 처방을 제공하는 진단/처방 제공부A diagnostic / prescription providing unit which converts into biomechanical parameters using the first biomechanical information and the second biomechanical information and provides a recommended prescription based on the biomechanical parameters. 를 더 포함하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.Three-dimensional biomechanical data and parameter analysis device further comprising. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 진단/처방 제공부는,The diagnosis / prescription providing unit, 상기 권장 처방에 의해 변동되는 상기 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 재수집, 평가하여 상기 권장 처방을 조정하여 제공하는 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석장치.3D biomechanical data and parameter analysis device, characterized in that to re-collect and evaluate the first biomechanical information and the second biomechanical information that is changed by the recommended prescription to adjust the recommended prescription. 측정대상의 기준 동작에 대하여 상기 측정대상의 상체에서 제1 생체역학 정보를 측정하는 단계;Measuring first biomechanical information on the upper body of the measurement object with respect to a reference operation of the measurement object; 상기 측정대상의 기준 동작에 대하여 상기 측정대상의 하체에서 제2 생체역학 정보를 측정하는 단계;Measuring second biomechanical information at the lower body of the measurement object with respect to the reference motion of the measurement object; 시간 동기화를 위하여 상기 제1 생체역학 정보를 측정하는 상체 측정부 또는 상기 제2 생체역학 정보를 측정하는 하체 측정부 중 어느 하나를 클럭 마스터로 결정하는 단계;Determining, by a clock master, either the upper body measuring unit measuring the first biomechanical information or the lower body measuring unit measuring the second biomechanical information for time synchronization; 상기 클럭 마스터로 결정된 측정부에서 상기 클럭 마스터로 결정되지 않은 측정부로 클럭 동기화 신호를 제공하는 단계;Providing a clock synchronization signal from a measurement unit determined as the clock master to a measurement unit not determined as the clock master; 상기 클럭 동기화 신호에 따라 상기 클럭 마스터로 결정된 측정부와 상기 클럭 마스터로 결정되지 않은 측정부를 시간적으로 동기화하여 상기 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 시간 단위로 구분하여 저장하는 단계; 및Synchronizing the measurement unit determined as the clock master and the measurement unit not determined as the clock master according to the clock synchronization signal in time and storing the first biomechanical information and the second biomechanical information in units of time; And 상기 시간 단위로 구분하여 저장된 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 시간적으로 동기화하여 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 제공하는 단계Providing three-dimensional static data or three-dimensional motion trajectory data by synchronizing the first biomechanical information and the second biomechanical information stored in the time unit and temporally synchronized in time; 를 포함하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법.3D biomechanical data and parameter analysis method comprising a. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 제공하는 단계는,Providing the three-dimensional static data or three-dimensional motion trajectory data, 상기 상체의 제1 생체역학 정보를 시간 축으로 모델링하는 단계;Modeling the first biomechanical information of the upper body on a time axis; 상기 하체의 제2 생체역학 정보를 시간 축으로 모델링하는 단계; 및Modeling the second biomechanical information of the lower body on a time axis; And 상기 모델링한 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 시간적으로 동기하여 상호 연계된 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터로 생성하는 단계Synchronizing the modeled first biomechanical information and second biomechanical information with time to generate interrelated 3D static data or 3D motion trajectory data; 를 포함하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법.3D biomechanical data and parameter analysis method comprising a. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 제공하는 단계는,Providing the three-dimensional static data or three-dimensional motion trajectory data, 상기 생성된 3차원 정적 데이터 또는 3차원 운동궤적 데이터를 영상화하여 상기 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보를 동시에 디스플레이 하는 단계Imaging the generated 3D static data or 3D motion trajectory data and simultaneously displaying the first biomechanical information and the second biomechanical information. 를 더 포함하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법.Three-dimensional biomechanical data and parameter analysis method further comprising. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제1 생체역학 정보를 측정하는 단계는,Measuring the first biomechanical information, 상기 측정대상의 기준 동작에 의한 상기 측정대상의 상체에 부착된 적어도 하나의 마커를 감지하고,Detecting at least one marker attached to the upper body of the measurement object by a reference operation of the measurement object, 상기 제2 생체역학 정보를 측정하는 단계는,Measuring the second biomechanical information, 상기 측정대상의 기준 동작에 의한 상기 측정대상의 하체에 부착된 적어도 하나의 마커를 감지하는 것을 특징으로 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법.3D biomechanical data and parameter analysis method, characterized in that for detecting at least one marker attached to the lower body of the measurement object by the reference operation of the measurement object. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 제2 생체역학 정보를 측정하는 단계는,Measuring the second biomechanical information, 상기 측정대상의 기준 동작에 의한 상기 측정대상의 족저압을 측정하는 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법.3D biomechanical data and parameter analysis method characterized in that for measuring the plantar pressure of the measurement object by the reference operation of the measurement object. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 적어도 하나의 마커는,The at least one marker, 상기 제1 생체역학 정보를 측정하도록 상기 측정대상의 상체에 대하여 손, 팔, 어깨, 척추를 이루는 골격 위치에 부착되고,It is attached to the skeletal position of the hand, arm, shoulder, spine with respect to the upper body of the measurement object to measure the first biomechanical information, 상기 제2 생체역학 정보를 측정하도록 상기 측정대상의 하체에 대하여 발, 다리, 허리를 이루는 골격 위치에 부착되는 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법.3D biomechanical data and parameter analysis method, characterized in that attached to the skeleton position constituting the foot, leg, waist with respect to the lower body of the measurement object to measure the second biomechanical information. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제1 생체역학 정보는,The first biomechanical information, 손가락의 휨 정도, 팔 골격의 휨 정도, 어깨의 높이 차이, 어깨의 흔들림 정도, 척추의 만곡 방향 또는 척추의 만곡 정도 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법.3D biomechanical data and parameter analysis method, characterized in that at least one of the degree of bending of the finger, the degree of bending of the arm skeleton, the difference in the height of the shoulders, the degree of shoulder shaking, the direction of the spine or the degree of curvature of the spine. 제16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제2 생체역학 정보는,The second biomechanical information, 골반의 전후 높이 차이, 골반의 좌우 높이 차이, 골반의 흔들림 정도, 하지 골격의 휨 정도, 대퇴골과 하퇴골 간의 각도, 종골의 정점과 발바닥과의 각도, 복사뼈와 슬관절 간의 각도, 발가락의 휨 정도 또는 족저압 분포도 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법.Difference of front and rear height of pelvis, difference of left and right height of pelvis, degree of pelvic shaking, degree of flexion of lower extremity, angle between femur and lower femur, angle between peak and sole of calcaneus, angle between ankle and knee, angle of toe flexion or foot 3D biomechanical data and parameter analysis method, characterized in that at least one of the low pressure distribution. 제25항 또는 제26항에 있어서,The method of claim 25 or 26, 상기 제1 생체역학 정보 및 제2 생체역학 정보는,The first biomechanical information and the second biomechanical information, 상기 측정대상의 상체 또는 하체의 골격 위치에 부착된 적어도 하나의 마커의 위치 데이터와 수평선 또는 수직선을 이용하여 추출하는 것을 특징으로 하는 3차원 생체역학 데이터와 파라메터 분석방법.3D biomechanical data and parameter analysis method, characterized in that the extraction using the position data of the at least one marker attached to the skeletal position of the upper or lower body of the measurement object and a horizontal or vertical line. 제16항 내지 제18항 또는 제22항 내지 제26항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method according to any one of claims 16 to 18 or 22 to 26. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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