KR101017740B1 - 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법 및 상기 방법을수행하기 위한 시스템 - Google Patents

골반관련 생체역학 데이터 분석 방법 및 상기 방법을수행하기 위한 시스템 Download PDF

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Abstract

골반관련 생체역학 데이터 분석 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 시스템을 개시한다. 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법은 골반(pelvis)의 생체역학 측정 지점에 대한 기준점을 선정하는 단계; 동적 상태의 기준 동작에 의한 상기 생체역학 측정 지점의 이동점을 측정하는 단계; 및, 상기 생체역학 측정 지점의 기준점과 상기 이동점 간의 위치 변화에 기초하여 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
근골격계 질환, 생체역학 분석 시스템, 생체역학 데이터, 골반(pelvis), 회전(rotation) 각도, 경사(obliquity) 각도, 흔들림(tilting) 각도, 높이(elevation)

Description

골반관련 생체역학 데이터 분석 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 시스템{METHOD FOR ANALYZING BIOMECHANICAL DATA OF PELVIS AND SYSTEM FOR EXECUTING THE METHOD}
본 발명은 생체역학 분석 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 근골격계 중 골반에 관련된 생체역학 데이터를 보다 용이하게 산출할 수 있는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
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 상태일 때의 생체역학 정보를 측정하지 못하기 때문에 동작 상태에서 얻어야 하는 진단용 데이터를 취득할 수 없다.
특히, 골반(pelvis)에 관련한 생체역학 데이터인 골반의 회전(rotation) 각도, 경사(obliquity) 각도, 흔들림(tilting) 각도, 높이(elevation)는 측정자의 육안을 통한 시각적인 방법으로 산출할 수 없다.
골반의 회전 각도, 경사 각도, 흔들림 각도, 높이를 구하기 위해서는 피측정자의 여러 방향에 다수의 카메라를 설치한 후 골반 좌/우의 ASIS(anterior superior iliac spine)와 PSIS(posterior superior iliac spine)를 동시에 측정해야 한다.
기존의 방법으로는 동적 상태에서의 측정이 어려워 골반 관련 생체역학 데이터를 정확하게 산출할 수 없으며 근골격계 질환에 대한 진단용 데이터로서의 활용이 어려운 실정이다.
본 발명은 피측정자의 동적 상태에서 골반관련 생체역학 데이터를 용이하게 측정할 수 있는 생체역학 분석 방법에 대한 새로운 기준을 마련한 것이다.
본 발명은 피측정자의 일측 방향에 설치된 카메라만으로 동적 상태에서의 골반관련 생체역학 데이터를 정확하게 측정할 수 있는 생체역학 데이터 분석 방법 및 그 시스템을 제공한다.
본 발명은 피측정자의 골반관련 생체역학 데이터를 근골격계 질환에 대한 진단용 데이터로 활용하여 보다 정확한 진단과 권장 처방을 제공할 수 있는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법 및 그 시스템을 제공한다.
본 발명은 골반(pelvis)의 생체역학 측정 지점에 대한 기준점을 선정하는 단계; 동적 상태의 기준 동작에 의한 상기 생체역학 측정 지점의 이동점을 측정하는 단계; 및, 상기 생체역학 측정 지점의 기준점과 상기 이동점 간의 위치 변화에 기초하여 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 단계를 포함하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법을 제공한다.
상기 골반관련 생체역학 데이터는 골반 회전 각도(pelvis rotation angle), 골반 경사 각도(pelvis obliquity angle), 골반 흔들림 각도(pelvis tilting angle), 골반 높이차(pelvis elevation) 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 생체역학 측정 지점은 좌/우 PSIS(posterior superior iliac spine)(또는, ASIS(anterior superior iliac spine)), PSIS(또는 ASIS)의 중점(center position) 및 좌/우 IC(iliac crest)에 해당한다.
상기 생체역학 측정 지점의 기준점과 상기 이동점 간의 위치 변화에 기초하여 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 단계는, 상기 좌측(또는 우측) PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌측(또는 우측) IC의 각 기준점을 연결한 제1 면을 상기 3차원 좌표계에 맵핑하는 단계와, 상기 좌측(또는 우측) PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌측(또는 우측) IC의 각 이동점을 연결한 제2 면을 상기 3차원 좌표계에 맵핑하는 단계와, 상기 제1 면의 PSIS(또는 ASIS)의 중점에 상기 제2 면의 PSIS(또는 ASIS)의 중점을 일치시키는 단계와, 상기 3차원 좌표계의 X축(가로)과 Z축(세로)에 대한 상기 제1 면과 제2 면 간의 이동 각을 산출하여 상기 이동 각을 골반 회전 각도(pelvis rotation angle)로 취득하거나, 상기 3차원 좌표계의 X축(가로)과 Y축(높이) 및 Z축(세로)에 대한 상기 제1 면과 제2 면 간의 이동 각을 산출하여 상기 이동 각을 골반 경사 각도(pelvis obliquity angle)로 취득하거나, 상기 3차원 좌표계의 Y축(높이)과 Z축(세로)에 대한 상기 제1 면과 제2 면 간의 이동 각을 산출하여 상기 이동 각을 골반 흔들림 각도(pelvis tilting angle)로 취득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생체역학 측정 지점의 기준점과 상기 이동점 간의 위치 변화에 기초하여 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 단계는, 상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS)에 대한 기준점을 상기 3차원 좌표계에 맵핑하는 단계와, 상기 3차원 좌표계에서 상기 좌측 PSIS(또는 ASIS)와 우측 PSIS(또는 ASIS)의 Y축(높이) 차이 값을 산출하여 상 기 차이 값을 골반 높이차(pelvis elevation)로 취득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 골반관련 생체역학 데이터에 기초하여 인솔(insole) 처방을 위한 처방 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 인솔 처방을 위한 처방 데이터는 medial heel 각도, heel lift 크기, inverted 각도, left/right posting 각도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명은 골반(pelvis)의 기 선정된 생체역학 측정 지점에 대한 위치정보를 수집하는 정보수집수단; 및, 상기 생체역학 측정 지점에 대하여 미리 선정된 기준점을 기준으로 동적 상태의 기준 동작에 의한 상기 생체역학 측정 지점의 위치 변화로부터 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 정보분석수단을 포함하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 동적 상태에서의 생체역학 분석 기준에 따라 골반관련 생체역학 데이터를 보다 정확하고 용이하게 측정하여 이를 근골격계 질환에 대한 진단용 데이터로 활용함으로써 정확한 진단과 더불어 적합한 처방을 제공할 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 시스템을 설명한다.
본 발명은 생체역학적 근골격계 질환을 진단하는데 골반관련 생체역학 데이터를 활용할 수 있도록 골반에 관련된 세부적인 생체역학 데이터를 보다 정확하게 산출할 수 있는 데이터 산출 기준을 제공한다.
본 발명에서, 골반관련 생체역학 데이터는 골반 회전 각도(pelvis rotation angle), 골반 경사 각도(pelvis obliquity angle), 골반 흔들림 각도(pelvis tilting angle), 골반 높이차(pelvis elevation) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
특히, 본 발명은 PSIS(posterior superior iliac spine)(또는, ASIS(anterior superior iliac spine))와 IC(iliac crest)의 위치 정보를 활용하여 상기 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는데 특징이 있다.
본 발명에 따른 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템의 구성을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템의 내부 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템은 정보수집수단(110)과, 정보분석수단(130)을 포함할 수 있다.
상기 정보수집수단(110)은 골반의 기 선정된 생체역학 측정 지점에 대한 위치 정보를 수집하는 역할을 수행한다.
상기 생체역학 측정 지점은 좌/우 PSIS(posterior superior iliac spine)(또는, ASIS(anterior superior iliac spine)), PSIS(또는 ASIS)의 중점(center position) 및 좌/우 IC(iliac crest)에 해당한다.
상기 정보수집수단(110)은 피측정자의 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌/우 IC에 부착하기 위한 표시수단(marker)(111)과, 상기 표시수단(111)의 위치정보를 측정하는 영상데이터 수집수단(112)를 포함할 수 있다.
상기 표시수단(111)은 반사 마커(reflective markers), 칼라 마커(color markers) 중 하나를 사용할 수 있으며, 상기 영상데이터 수집수단(112)은 표시수단(111)의 종류에 따라 적외선 CCD 또는 CMOS 카메라, 일반 CCD 또는 CMOS 카메라 중 하나를 사용할 수 있다. 특히, 본 발명은 피측정자의 일 방향(전면 또는 후면)에 상기 영상데이터 수집수단(112)을 설치하며 상기 설치된 영상데이터 수집수단(112)은 적어도 하나의 카메라로 구성한다.
상기 정보수집수단(110)은 피측정자가 동적 상태의 기준 동작을 실시하는 동안 상기 영상데이터 수집수단(112)을 통해 상기 표시수단(111)의 위치 정보를 소정 주기로 수집한 후, 상기 수집된 위치 정보를 시간 축으로 모델링 하여 상기 동적 상태의 기준 동작에 대한 골반 회전 정도, 골반 경사도, 골반 흔들림 정도 등의 3차원 운동궤적 데이터를 산출할 수 있다.
측정자가 피측정자에게 정적 상태의 기준 동작과 동적 상태의 기준 동작을 차례로 지시할 경우, 상기 정보수집수단(110)은 상기 정적 상태의 기준 동작에 대한 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌/우 IC의 위치 정보와, 상기 동적 상태의 기준 동작에 대한 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌/우 IC의 위치 정보를 수집한다.
상기 정보분석수단(130)은 상기 정보수집수단(110)을 통해 수집한 생체역학 측정 지점의 위치 정보를 이용하여 상기 생체역학 측정 지점의 위치 변화로부터 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 역할을 수행한다.
상기 정보분석수단(130)은 상기 정적 상태의 기준 동작에 대한 생체역학 측 정 지점의 위치 정보를 기준으로 상기 동적 상태의 기준 동작에 대한 생체역학 측정 지점의 위치 변화를 산출함으로써 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 데이터 산출 수단(131)을 포함한다.
상기 데이터 산출 수단(131)은 3차원 좌표계에 의하여 상기 정적 상태의 기준 동작과 상기 동적 상태의 기준 동작 간의 생체역학 측정 지점의 위치 변화를 산출할 수 있다.
이때, 피측정자의 좌/우 골격 간 생체역학 측정 지점은 상기 3차원 좌표계의 X축(가로)을 기준으로 하고, 상/하 골격 간 생체역학 측정 지점은 Y축(높이)을 기준으로 하며, 전/후 골격 간 생체역학 측정 지점은 Z축(세로)을 기준으로 할 수 있다.
즉, 상기 데이터 산출 수단(131)은 상기 정적 상태의 기준 동작과 동적 상태의 기준 동작에 의한 상기 좌측(또는 우측) PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌측(또는 우측) IC의 위치 정보를 3차원 좌표계에 각각 맵핑한 후, 상기 3차원 좌표계의 Z축(세로)에 대한 상기 생체역학 측정 지점의 위치 변화로부터 골반 회전 각도를 산출하고 상기 X축(가로)에 대한 상기 생체역학 측정 지점의 위치 변화로부터 골반 경사 각도를 산출하며 상기 Y축(높이)에 대한 상기 생체역학 측정 지점의 위치 변화로부터 골반 흔들림 각도를 산출할 수 있다. 그리고, 상기 정적 상태의 기준 동작에 대한 상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS)의 위치 정보를 상기 3차원 좌표계에 맵핑하여 상기 좌측 PSIS와 상기 우측 PSIS의 Y축(높이) 차이 값에 따라 골반 높이차를 산출할 수 있다.
또한, 상기 정보분석수단(130)은 상기 산출된 골반관련 생체역학 데이터에 기초하여 상기 피측정자의 근골격계 질환에 대한 권장 처방을 제공할 수 있다. 특히, 상기 데이터 산출 수단(131)은 상기 골반관련 생체역학 데이터에 기초하여 인솔 처방을 위한 처방 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 인솔 처방을 위한 처방 데이터는 medial heel 각도, heel lift 크기, inverted 각도, left/right posting 각도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 정보분석수단(130)은 상기 데이터 산출 수단(131)에서 산출된 골반관련 생체역학 데이터 및 상기 처방 데이터를 표시하기 위한 모니터 수단(132)과, 측정자가 필요에 따라 상기 골반관련 생체역학 데이터 및 상기 처방 데이터를 조정할 수 있도록 인터페이스 수단을 더 포함할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법의 전 과정을 도시한 도면이다.
피측정자의 골반관련 생체역학 데이터를 산출하기 위해서는 단계(S201)에서 측정자가 기 선정된 생체역학 측정 지점에 표시수단을 부착한다. 본 발명의 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템은 동적 상태에서 PSIS(또는 ASIS)와 IC의 위치 변화로부터 골반관련 생체역학 데이터를 산출할 수 있다. 이때, 상기 생체역학 측정 지점은 좌/우 PSIS(또는, ASIS)와, PSIS(또는 ASIS)의 중점과, 좌/우 IC에 해당한다.
도 3은 골반관련 생체역학 측정 지점을 설명하기 위한 도면이다.
도시한 바와 같이, 좌/우 PSIS(A,D)와 좌/우 IC(B,E)는 피측정자의 후면에서 측정할 수 있으며, 좌/우 ASIS와 좌/우 IC(B,E)는 피측정자의 전면에서 측정할 수 있다. 상기 좌/우 IC(B,E)는 동일한 위치에 있으며 일측(좌측 또는 우측)의 PSIS, IC, ASIS는 하나의 뼈로 구성되어 있기 때문에 PSIS와 IC의 관계를 사용하여 ASIS와 IC의 관계를 구할 수 있다. 그리고, 좌측의 생체역학 측정 지점과 우측의 생체역학 측정 지점에 대한 위치 정보는 각각 다르게 나타낼 수 있으므로 좌측과 우측의 골반관련 생체역학 데이터를 따로 구분하여 산출하는 것이 바람직하며 그 산출 방식은 동일하다.
본 실시예에서는, PSIS와 IC의 관계로부터 좌측의 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 방법을 일례로 설명하기로 한다.
단계(S202)에서 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템은 정적 상태의 기준 동작에 의한 좌측 PSIS(A)와 좌측 IC(B)와 PSIS 중점(C)의 위치 정보를 수집한다. 여기서, 상기 정적 상태의 기준 동작에 의한 좌측 PSIS(A)와 좌측 IC(B)와 PSIS 중점(C)의 위치 정보를 기준점으로 설정할 수 있다.
단계(S203)에서 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템은 동적 상태에서의 주기적인 변화량을 측정하기 위해 피측정자가 동적 상태의 기준 동작을 실시하는 동안 소정 주기로 좌측 PSIS(A)와 좌측 IC(B)와 PSIS 중점(C)의 위치 정보(이는, '이동점'이라 칭한다.)를 수집한다.
단계(S204)에서 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템은 상기 생체역학 측 정 지점의 기준점과 이동점을 3차원 좌표계에 맵핑한다.
도 4는 3차원 좌표계를 이용하여 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도시한 바와 같이, 상기 기준점 또는 이동점을 나타내는 생체역학 측정 지점인 좌측 PSIS(A)와 좌측 IC(B)와 PSIS 중점(C)의 위치 정보를 X축(가로), Y축(높이), Z축(세로)으로 이루어진 3차원 좌표계에 맵핑한다. 여기서, X축은 피측정자의 정면에서 골반의 좌우를 의미하며, Z축은 골반의 앞뒤를 의미하여, Y축은 골반의 상하를 의미한다.
상기 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템은 상기 3차원 좌표계를 이용하여 상기 생체역학 측정 지점의 기준점에 대한 상기 이동점의 위치 변화를 산출할 수 있다.
단계(S205)에서 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템은 상기 3차원 좌표계 중 기준이 되는 축에 대한 상기 기준점과 이동점 간의 위치 변화를 측정하여 골반관련 생체역학 데이터인 골반 회전 각도, 골반 경사 각도, 골반 흔들림 각도, 골반 높이차를 산출할 수 있다.
단계(S206)에서 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템은 상기 산출된 골반 회전 각도, 골반 경사 각도, 골반 흔들림 각도, 골반 높이차에 기초하여 상기 피측정자의 근골격계 질환에 대한 권장 처방을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기한 골반관련 생체역학 데이터를 근거로 근골격계 질환에 대한 인솔 처방을 지시하고 인솔 처방을 위한 처방 데이터를 산출할 수 있다.
상기 골반관련 생체역학 데이터인 골반 회전 각도, 골반 경사 각도, 골반 흔들림 각도, 골반 높이차를 산출하는 방법을 차례로 설명한다.
도 5는 골반 회전 각도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
상기 골반 회전 각도를 산출하기 위해서 상기 기준점에 해당하는 좌측 PSIS(A), 좌측 IC(B), PSIS 중점(C)을 연결한 제1 면(Ⅰ)과, 상기 이동점에 해당하는 좌측 PSIS(A'), 좌측 IC(B'), PSIS 중점(C')을 연결한 제2 면(Ⅱ)을 3차원 좌표 상에 맵핑한다.
여기서, 상기 제1 면(Ⅰ)의 PSIS 중점(C)에 상기 제2 면(Ⅱ)의 PSIS 중점(C')을 일치시킨다.
상기 골반 회전 각도는 Y축(높이)에 대한 위치 변화가 없기 때문에 상기 3차원 좌표 중 X축(가로)과 Z축(세로)에 대하여 상기 제1 면(Ⅰ)에서 제2 면(Ⅱ)으로 이동된 각도 즉, 상기 기준점과 이동점 간의 위치 변화를 측정함으로써 산출할 수 있다.
다시 말해, 상기 X축(가로)과 Z축(세로)에 대해 상기 제1 면(Ⅰ)의 선 BC와 상기 제2 면(Ⅱ)의 선 B'C'가 이루는 각도(∠(BC-B'C'))를 산출하여 상기 산출된 각도(∠(BC-B'C'))를 상기 피측정자의 골반 회전 각도로 인식한다.
도 6은 골반 경사 각도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
상기 골반 경사 각도를 산출하기 위해서 상기 기준점에 해당하는 좌측 PSIS(A), 좌측 IC(B), PSIS 중점(C)을 연결한 제1 면(Ⅰ)과, 상기 이동점에 해당하는 좌측 PSIS(A'), 좌측 IC(B'), PSIS 중점(C')을 연결한 제2 면(Ⅱ)을 3차원 좌표 상에 맵핑한다.
마찬가지로, 상기 제1 면(Ⅰ)의 PSIS 중점(C)에 상기 제2 면(Ⅱ)의 PSIS 중점(C')을 일치시킨다.
상기 골반 경사 각도는 기준이 되는 축을 X축(가로)으로 하여 상기 3차원 좌표 상에서 상기 제1 면(Ⅰ)에서 제2 면(Ⅱ)으로 이동된 각도를 측정함으로써 산출할 수 있다.
다시 말해, 상기 3차원 좌표계에서 X축(가로)과 상기 제1 면(Ⅰ)의 수선이 이루는 제1 각도(∠Ⅰ)와, X축(가로)과 상기 제2 면(Ⅱ)의 수선이 이루는 제2 각도(∠Ⅱ)를 각각 산출한다. 이때, 상기 산출된 제1 각도(∠Ⅰ)와 제2 각도(∠Ⅱ)의 차이(∠Ⅰ-∠Ⅱ)가 상기 피측정자의 골반 경사 각도에 해당한다.
상기 제1 면(Ⅰ)과 제2 면(Ⅱ)의 수선은 각 면의 중심점과 직각을 이루는 직선을 의미한다.
도 7은 골반 흔들림 각도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
상기 골반 흔들림 각도를 산출하기 위해서 상기 기준점에 해당하는 좌측 PSIS(A), 좌측 IC(B), PSIS 중점(C)을 연결한 제1 면(Ⅰ)과, 상기 이동점에 해당하는 좌측 PSIS(A'), 좌측 IC(B'), PSIS 중점(C')을 연결한 제2 면(Ⅱ)을 3차원 좌표 상에 맵핑한다.
마찬가지로, 상기 제1 면(Ⅰ)의 PSIS 중점(C)에 상기 제2 면(Ⅱ)의 PSIS 중점(C')을 일치시킨다.
상기 골반 흔들림 각도는 X축(가로)에 대한 위치 변화가 없기 때문에 상기 3 차원 좌표 중 Y축(높이)과 Z축(세로)에 대하여 상기 제1 면(Ⅰ)에서 제2 면(Ⅱ)으로 이동된 각도를 측정함으로써 산출할 수 있다.
다시 말해, 상기 Y축(높이)과 Z축(세로)에 대해 상기 제1 면(Ⅰ)의 선 BC와 상기 제2 면(Ⅱ)의 선 B'C'가 이루는 각도(∠(BC-B'C'))를 산출하여 상기 산출된 각도(∠(BC-B'C'))를 상기 피측정자의 골반 흔들림 각도로 인식한다.
피측정자가 상기 동적 상태의 기준 동작을 완료하는 시점까지 상기 생체역학 측정 지점에 대한 위치 변화를 주기적으로 측정하여 이를 시간 축으로 모델링 함으로써 상기 동적 상태의 기준 동작에 대한 골반의 회전 정도, 경사도, 흔들림 정도 즉, 3차원 운동궤적 데이터로서 산출하여 제공할 수 있다.
도 8은 골반 높이차를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
상기 골반 높이차를 산출하기 위해서 상기 기준점에 해당하는 좌측 PSIS(A)와, 우측 PSIS(D)와, PSIS 중점(C)을 3차원 좌표 상에 맵핑한다.
이때, 상기 3차원 좌표 상에서 Y축(높이)의 원점에 상기 PSIS 중점(C)를 일치시킨다.
상기 골반 높이차는 상기 3차원 좌표 상에서 상기 좌측 PSIS(A)의 Y 좌표 값과 우측 PSIS(D)의 Y 좌표 값을 비교하여 그 차이 값(d)을 측정함으로써 산출할 수 있다.
상기한 데이터 산출 기준에 따라 산출된 피측정자의 진단 결과 즉, 골반 회전 각도, 골반 경사 각도, 골반 흔들림 각도, 골반 높이차에 기초하여 인솔 처방을 위한 처방 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 상기 인솔 처방을 위한 처방 데이터는 medial heel 각도, heel lift 크기, inverted 각도, left/right posting 각도를 포함할 수 있다.
피측정자의 진단결과에 따른 인솔 처방의 일례를 설명한다.
인솔 처방의 예 (1)
골반 회전 각도- (CR), 골반 경사 각도- (3°), 골반 흔들림 각도- (20°), 골반 높이차- (left 15mm)의 진단 결과에 대하여, 다음과 같은 처방 데이터를 제공할 수 있다.
처방 데이터: medial heel 각도- (0°), heel lift 크기- (3mm), inverted 각도- (3°), left posting 각도- (0°), right posting 각도- (15°)
인솔 처방의 예 (2)
골반 회전 각도- (CCR), 골반 경사 각도- (3°), 골반 흔들림 각도- (-20°), 골반 높이차- (right 15mm)의 진단 결과에 대하여, 다음과 같은 처방 데이터를 제공할 수 있다.
처방 데이터: medial heel 각도- (3°), heel lift 크기- (0°), inverted 각도- (3°), left posting 각도- (15°), right posting 각도- (0°)
따라서, 본 발명은 피측정자의 일 방향에서 수집한 생체역학 측정 지점의 위치 정보를 이용하여 동적 상태에서의 위치 변화량을 측정하고 3차원 좌표계에 의하여 세부적인 골반관련 생체역학 데이터를 산출할 수 있다. 더 나아가, 상기 골반관련 생체역학 데이터를 근골격계 질환에 대한 진단용 데이터로 활용할 수 있다.
본 발명에 따른 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법은 다양한 컴퓨터 수단 을 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 디스크(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.
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.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법의 전 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 골반관련 생체역학 측정 지점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 3차원 좌표계를 이용하여 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 골반 회전 각도(pelvis rotation angle)를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 골반 경사 각도(pelvis obliquity angle)를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 골반 흔들림 각도(pelvis tilting angle)를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 골반 높이차(pelvis elevation)를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 정보수집수단
111: 표시수단
112: 영상데이터 수집수단
130: 정보분석수단
131: 데이터 산출 수단
132: 모니터 수단

Claims (22)

  1. 골반(pelvis)의 생체역학 측정 지점에 대한 기준점을 선정하는 단계;
    동적 상태의 기준 동작에 의한 상기 생체역학 측정 지점의 이동점을 측정하는 단계; 및,
    상기 생체역학 측정 지점의 기준점과 상기 이동점 간의 위치 변화에 기초하여 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 생체역학 측정 지점은,
    좌/우 PSIS(posterior superior iliac spine)(또는, ASIS(anterior superior iliac spine)), PSIS(또는 ASIS)의 중점(center position) 및 좌/우 IC(iliac crest)에 해당하며,
    골반(pelvis)의 생체역학 측정 지점에 대한 기준점을 선정하는 단계는,
    피측정자에게 정적 상태의 기준 동작을 지시하는 단계와,
    상기 정적 상태의 기준 동작에 의한 상기 피측정자의 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌/우 IC에 해당하는 각 지점을 측정하는 단계와,
    상기 측정된 각 지점을 상기 생체역학 측정 지점의 기준점으로 선정하는 단계
    를 포함하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 골반관련 생체역학 데이터는,
    골반 회전 각도(pelvis rotation angle), 골반 경사 각도(pelvis obliquity angle), 골반 흔들림 각도(pelvis tilting angle), 골반 높이차(pelvis elevation) 중 적어도 하나를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    동적 상태의 기준 동작에 의한 상기 생체역학 측정 지점의 이동점을 측정하는 단계는,
    상기 피측정자에게 상기 동적 상태의 기준 동작을 지시하는 단계와,
    상기 피측정자가 상기 동적 상태의 기준 동작을 실시하는 동안 상기 생체역학 측정 지점의 이동점을 소정 주기로 측정하는 단계
    를 포함하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 생체역학 측정 지점의 기준점과 상기 이동점 간의 위치 변화에 기초하여 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 단계는,
    상기 생체역학 측정 지점의 기준점과 이동점을 3차원 좌표계에 맵핑하는 단계와,
    상기 3차원 좌표계에 맵핑된 기준점과 이동점 간의 위치 변화를 통해 상기 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 단계
    를 포함하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 생체역학 측정 지점의 기준점과 상기 이동점 간의 위치 변화에 기초하여 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 단계는,
    상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌측(또는 우측) IC의 각 기준점을 연결한 제1 면을 상기 3차원 좌표계에 맵핑하는 단계와,
    상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌측(또는 우측) IC의 각 이동점을 연결한 제2 면을 상기 3차원 좌표계에 맵핑하는 단계와,
    상기 제1 면의 PSIS(또는 ASIS)의 중점에 상기 제2 면의 PSIS(또는 ASIS)의 중점을 일치시키는 단계와,
    상기 3차원 좌표계의 X축(가로)과 Z축(세로)에 대한 상기 제1 면과 제2 면 간의 이동 각을 산출하여 상기 이동 각을 골반 회전 각도(pelvis rotation angle)로 취득하는 단계
    를 포함하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 생체역학 측정 지점의 기준점과 상기 이동점 간의 위치 변화에 기초하여 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 단계는,
    상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌측(또는 우측) IC의 각 기준점을 연결한 제1 면을 상기 3차원 좌표계에 맵핑하는 단계와,
    상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌측(또는 우측) IC의 각 이동점을 연결한 제2 면을 상기 3차원 좌표계에 맵핑하는 단계와,
    상기 제1 면의 PSIS(또는 ASIS)의 중점에 상기 제2 면의 PSIS(또는 ASIS)의 중점을 일치시키는 단계와,
    상기 3차원 좌표계의 X축(가로)과 Y축(높이) 및 Z축(세로)에 대한 상기 제1 면과 제2 면 간의 이동 각을 산출하여 상기 이동 각을 골반 경사 각도(pelvis obliquity angle)로 취득하는 단계
    를 포함하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 생체역학 측정 지점의 기준점과 상기 이동점 간의 위치 변화에 기초하여 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 단계는,
    상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌측(또는 우측) IC의 각 기준점을 연결한 제1 면을 상기 3차원 좌표계에 맵핑하는 단계와,
    상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌측(또는 우측) IC의 각 이동점을 연결한 제2 면을 상기 3차원 좌표계에 맵핑하는 단계와,
    상기 제1 면의 PSIS(또는 ASIS)의 중점에 상기 제2 면의 PSIS(또는 ASIS)의 중점을 일치시키는 단계와,
    상기 3차원 좌표계의 Y축(높이) 및 Z축(세로)에 대한 상기 제1 면과 제2 면 간의 이동 각을 산출하여 상기 이동 각을 골반 흔들림 각도(pelvis tilting angle)로 취득하는 단계
    를 포함하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 생체역학 측정 지점의 기준점과 상기 이동점 간의 위치 변화에 기초하여 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 단계는,
    상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS)에 대한 기준점을 상기 3차원 좌표계에 맵핑하는 단계와,
    상기 3차원 좌표계에서 상기 좌 PSIS(또는 ASIS)와 우 PSIS(또는 ASIS)의 Y축(높이) 차이 값을 산출하여 상기 차이 값을 골반 높이차(pelvis elevation)로 취득하는 단계
    를 포함하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 산출된 골반관련 생체역학 데이터에 기초하여 상기 피측정자의 근골격계 질환에 대한 권장 처방을 제공하는 단계
    를 더 포함하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 근골격계 질환에 대한 권장 처방을 제공하는 단계는,
    상기 골반관련 생체역학 데이터에 기초하여 인솔(insole) 처방을 위한 처방 데이터를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 인솔 처방을 위한 처방 데이터는,
    medial heel 각도, heel lift 크기, inverted 각도, left/right posting 각도 중 적어도 하나를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 방법.
  12. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
  13. 골반(pelvis)의 기 선정된 생체역학 측정 지점에 대한 위치정보를 수집하는 정보수집수단; 및,
    상기 생체역학 측정 지점에 대하여 미리 선정된 기준점을 기준으로 동적 상태의 기준 동작에 의한 상기 생체역학 측정 지점의 위치 변화로부터 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 정보분석수단
    을 포함하고,
    상기 생체역학 측정 지점은,
    좌/우 PSIS(posterior superior iliac spine)(또는, ASIS(anterior superior iliac spine)), PSIS(또는 ASIS)의 중점(center position) 및 좌/우 IC(iliac crest)에 해당하며,
    상기 정보수집수단은,
    피측정자의 상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌/우 IC에 각각 부착하는 표시수단(marker)과,
    상기 표시수단의 위치정보를 측정하는 영상데이터 수집수단
    을 포함하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 정보분석수단은,
    정적 상태의 기준 동작에서 수집된 상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌/우 IC의 위치정보를 기준으로 상기 동적 상태의 기준 동작에서 수집된 상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌/우 IC의 위치 변화를 통해 골반관련 생체역학 데이터를 산출하는 데이터 산출 수단
    을 포함하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 골반관련 생체역학 데이터는,
    골반 회전 각도(pelvis rotation angle), 골반 경사 각도(pelvis obliquity angle), 골반 흔들림 각도(pelvis tilting angle), 골반 높이차(pelvis elevation) 중 적어도 하나를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 데이터 산출 수단은,
    상기 정적 상태의 기준 동작과 동적 상태의 기준 동작에 의한 상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌측(또는 우측) IC의 위치 정보를 3차원 좌표계에 맵핑하여 상기 3차원 좌표계의 X축(가로)과 Z축(세로)에 대한 위치 변화로부터 골반 회전 각도를 산출하는 것
    을 특징으로 하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 데이터 산출 수단은,
    상기 정적 상태의 기준 동작과 동적 상태의 기준 동작에 의한 상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌측(또는 우측) IC의 위치 정보를 3차원 좌표계에 맵핑하여 상기 3차원 좌표계의 X축(가로)과 Y축(높이) 및 Z축(세로)에 대한 위치 변화로부터 골반 경사 각도를 산출하는 것
    을 특징으로 하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 데이터 산출 수단은,
    상기 정적 상태의 기준 동작과 동적 상태의 기준 동작에 의한 상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS), PSIS(또는 ASIS)의 중점 및 좌측(또는 우측) IC의 위치 정보를 3차원 좌표계에 맵핑하여 상기 3차원 좌표계의 Y축(높이)과 Z축(세로)에 대한 위치 변화로부터 골반 흔들림 각도를 산출하는 것
    을 특징으로 하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 데이터 산출 수단은,
    상기 정적 상태의 기준 동작에 의한 상기 좌/우 PSIS(또는 ASIS)의 위치 정보를 3차원 좌표계에 맵핑하여 상기 좌 PSIS(또는 ASIS)와 우 PSIS(또는 ASIS)의 Y축(높이) 차이 값에 따라 골반 높이차를 산출하는 것
    을 특징으로 하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 데이터 산출 수단은,
    상기 산출된 골반관련 생체역학 데이터에 기초하여 인솔 처방을 위한 처방 데이터를 생성하며,
    상기 정보분석수단은,
    상기 골반관련 생체역학 데이터 및 처방 데이터를 표시하기 위한 모니터 수단과, 상기 골반관련 생체역학 데이터 및 처방 데이터를 조정하기 위한 인터페이스 수단을 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 인솔 처방을 위한 처방 데이터는,
    medial heel 각도, heel lift 크기, inverted 각도, left/right posting 각도 중 적어도 하나를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 골반관련 생체역학 데이터 분석 시스템.
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