KR101201579B1 - 3차원 영상 피드백 및 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치 및 방법 - Google Patents

3차원 영상 피드백 및 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

3차원 영상 피드백 및 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치 및 방법이 제공된다. 환자의 자세 및 동작을 측정하여 3차원 영상으로 피드백하고, 미리 정해진 올바른 자세 및 동작과 비교 분석하여 그 결과를 디스플레이할 수 있다. 환자의 자세 및 동작이 올바른지 여부에 따라 재교육 훈련이 필요한 근육 또는 자세 교정을 위한 근육으로 전기 자극 신호를 전달할 수 있다. 그리고 자세 및 동작이 올바르지 않은 정도를 영상 또는 소리를 통하여 피드백함으로써 환자 스스로 간편하고 올바르게 근육 재교육 훈련을 수행할 수 있다.

Description

3차원 영상 피드백 및 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR MUSCLE RE-EDUCATION TRAINING USING ELECTRICAL STIMULATION AND 3D IMAGE FEEDBACK}
본 발명의 실시예들은 근육 재교육 훈련 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기 자극을 이용하는 근육 재교육 훈련 장치 및 방법에 관한 것이다.
현대인들의 잘못된 자세 습관으로 인해 근육, 인대 및 골 구조가 변형 또는 손상되고, 그 결과 근골격계 질환이 유발되는 경우가 증가하고 있다.
효과적인 근육 재교육 치료를 위해서는 대상 근육을 정확한 자세로 사용하는 것이 필수적이다. 하지만 종래에는 환자와 의사의 자의적인 감각에 의존하여 치료 또는 훈련이 수행되었다. 특히, 근골격계 질환 환자들의 상당수가 노인층인데, 이들의 자의적 감각에 의해 근육을 선택적으로 활성화하기가 어려운 경우가 많다.
본 발명의 일 실시예들은 3차원 영상 피드백 및 전기 자극을 이용하여 대상 근육을 정확하고 효율적으로 재교육 할 수 있게 하는 근육 재교육 훈련 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치는 3차원 공간 상에서 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 생체 역학 데이터를 측정하는 3차원 측정 시스템; 상기 생체 역학 데이터를 이용하여 상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상을 생성하는 영상 처리 장치; 및 상기 대상 환자의 표준 자세 및 표준 동작에 대하여 미리 정의된 표준 데이터 및 상기 3차원 측정 시스템에 의해 피드백된 생체 역학 데이터를 기초로 상기 대상 환자의 대상 근육으로 전달할 전기 자극 신호를 제어하는 제어기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치는 상기 전기 자극 신호를 생성하고 상기 대상 환자로 상기 전기 자극 신호를 전달하는 전기 자극기를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 처리 장치는 상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상과 상기 대상 환자의 상기 표준 자세 및 표준 동작에 관한 3차원 영상을 결합한 비교 영상을 생성할 수 있다.
상기 제어기는 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하는 경우, 상기 대상 근육의 재교육을 위하여 미리 정해진 강도, 시점 또는 빈도에 따라 상기 전기 자극 신호를 제어할 수 있다.
상기 영상 처리 장치는 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하는 경우, 상기 대상 환자의 자세 및 동작이 올바르지 않음을 나타내는 영상을 생성할 수 있다.
상기 영상 처리 장치는 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하지 않는 경우, 자세가 올바르지 않음을 나타내는 알람 또는 음성 신호를 생성할 수 있다.
상기 제어기는 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하지 않는 경우, 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치할 때까지 상기 전기 자극 신호가 상기 대상 근육으로 전달되지 않도록 상기 전기 자극 신호를 제어할 수 있다.
상기 제어기는 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하지 않는 경우, 상기 표준 데이터 및 상기 생체 역학 데이터를 기초로 상기 대상 환자의 자세를 교정하기 위하여, 자세 교정을 위한 근육으로 전달할 전기 자극 신호를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치는 상기 영상 처리 장치가 생성한 상기 3차원 영상을 화면에 디스플레이하는 디스플레이 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 3차원 측정 시스템은 상기 대상 환자에 부착된 마커(marker)들을 이용하여 상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 상기 생체 역학 데이터를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 방법은 3차원 공간 상에서 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 생체 역학 데이터를 측정하는 단계; 상기 생체 역학 데이터를 이용하여 상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상을 생성하는 단계; 및 상기 대상 환자의 표준 자세 및 표준 동작에 대하여 미리 정의된 표준 데이터 및 상기 측정된 상기 대상 환자의 생체 역학 데이터를 기초로 상기 대상 환자의 대상 근육으로 전달할 전기 자극 신호를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 방법은 상기 전기 자극 신호를 생성하고 상기 대상 환자로 상기 전기 자극 신호를 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상을 생성하는 단계는 상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상과 상기 대상 환자의 상기 표준 자세 및 표준 동작에 관한 3차원 영상을 결합한 비교 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전기 자극 신호를 제어하는 단계는 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하는 경우, 상기 대상 근육의 재교육을 위하여 미리 정해진 강도, 시점 또는 빈도에 따라 상기 전기 자극 신호가 전달되도록 상기 전기 자극 신호를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상을 생성하는 단계는 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하는 경우, 상기 대상 환자의 자세 및 동작이 올바르지 않음을 나타내는 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상을 생성하는 단계는 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하지 않는 경우, 자세가 올바르지 않음을 나타내는 알람 또는 음성 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전기 자극 신호를 제어하는 단계는 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하지 않는 경우, 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 데이터 및 표준 동작이 일치할 때까지 상기 전기 자극 신호가 상기 대상 근육으로 전달되지 않도록 상기 전기 자극 신호를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전기 자극 신호를 제어하는 단계는 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하지 않는 경우, 상기 표준 데이터 및 상기 생체 역학 데이터를 기초로 상기 대상 환자의 자세를 교정하기 위하여, 자세 교정을 위한 근육으로 전달할 전기 자극 신호를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 방법은 상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 상기 3차원 영상을 디스플레이 장치를 이용하여 화면에 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 생체 역학 데이터를 측정하는 단계는 상기 대상 환자에 부착된 마커(marker)들을 이용하여 상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 상기 생체 역학 데이터를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는 상기 방법들 중 적어도 하나를 수행하기 위한 프로그램이 기록된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 환자의 자세 및 동작을 측정하여 3차원 영상으로 디스플레이함으로써 환자 스스로 자신의 자세 및 동작을 정확하고 쉽게 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정된 환자의 자세 및 동작을 미리 정해진 표준 자세 및 표준 동작과 실시간으로 비교 분석함으로써 환자의 자세 및 동작이 올바른지에 관한 객관적이고 정확한 검증이 가능하다. 그리고 비교 분석한 결과를 실시간으로 3차원 영상으로 디스플레이함으로써 환자 스스로 자신의 자세 및 동작이 어느 부분이 어느 정도 잘못되었는지 쉽게 파악하고 바로잡을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 환자의 자세 및 동작이 올바른 경우(즉, 환자의 자세 및 동작과 표준 자세 및 표준 동작이 일치하는 경우), 재교육 훈련이 필요한 근육에 미리 정해진 전기 자극을 전달함으로써 근육 활성화를 효과적으로 수행할 수 있다. 그 결과 근육 재교육 치료 효과를 향상할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 환자의 자세 및 동작이 올바르지 않는 경우, 자세 및 동작이 올바르게 될 때까지 재교육 훈련이 필요한 근육에 대한 전기 자극을 멈추고, 올바른 자세로 바로잡기 위해 어떻게 움직여야 하는지를 영상 또는 소리를 통해 피드백함으로써 의사의 도움 없이 환자 스스로도 올바른 자세로 바로잡을 수 있다. 그 결과 근육 재교육 훈련에 소요되는 인건비를 현저히 줄일 수 있다. 그리고 자세 교정을 위한 근육에 전기 자극을 전달함으로써 보다 효율적이고 간편하게 자세 및 동작을 바로잡을 수 있다. 또한 올바른 자세 및 동작을 3차원 영상으로 피드백 받음으로써, 수행해야 할 동작에 대한 이해도를 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근육 재교육 훈련 장치의 기능블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 근육 재교육 훈련 장치를 사용하는 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 표준 자세 및 표준 동작과 대상 환자의 자세 및 동작이 비교되어 디스플레이되는 모습의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 표준 자세 및 표준 동작과 대상 환자의 자세 및 동작이 비교되어 디스플레이되는 모습의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근육 재교육 훈련 장치의 기능블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 근육 재교육 훈련 장치는 3차원 측정 시스템(110), 영상 처리 장치(120)를 포함한다. 그리고 제어기(130), 전기 자극기(140) 및 디스플레이 장치(150)를 더 포함할 수 있다.
3차원 측정 시스템(110)은 3차원 공간 상에서 대상 환자(160)의 자세 및 동작에 관한 생체 역학 데이터를 측정한다. 그리고 측정된 생체 역학 데이터를 저장할 수 있다. 생체 역학 데이터는 대상 환자(160)의 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, 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 또는 족저압 분포도 등에 대한 정보를 포함한다. 3차원 측정 시스템(110)은 대상 환자(160)에 부착되는 마커(marker)들을 이용하여 대상 환자(160)의 자세 및 동작에 관한 생체 역학 데이터를 측정할 수 있다. 또한 마커를 이용하지 않는 3차원 측정 기술을 이용하여 대상 환자(160)의 자세 및 동작에 관한 생체 역학 데이터를 측정할 수도 있다. 그리고 3차원 측정 시스템(110)은 측정된 생체 역학 데이터를 저장할 수 있다.
영상 처리 장치(120)는 측정된 생체 역학 데이터를 이용하여 대상 환자(160)의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상을 생성한다. 그리고 영상 처리 장치(120)는 대상 환자(160)의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상과 대상 환자(160)의 표준 자세 및 표준 동작에 관한 3차원 영상을 결합한 비교 영상을 생성할 수 있다. 표준 자세 및 표준 동작은 대상 환자의 근육 재교육 훈련을 위한 올바른 자세 및 동작을 의미한다.
제어기(130)는 대상 환자(160)의 표준 자세 및 표준 동작에 대하여 미리 정의된 표준 데이터 및 3차원 측정 시스템(110)에 의해 피드백된 생체 역학 데이터를 기초로 대상 환자(160)의 대상 근육으로 전달할 전기 자극 신호를 제어한다. 표준 데이터는 생체 역학 데이터와 대응되는 것으로 표준 자세 및 표준 동작에 대한 것이다. 표준 데이터는 제어기에 미리 입력되어 있을 수 있다. 대상 근육은 근육 재교육 훈련이 필요한 근육을 의미한다.
전기 자극기(140)는 전기 자극 신호를 생성하고 대상 환자(160)로 전기 자극 신호를 전달한다. 전기 자극기(140)는 제어기(130)의 통제에 따라 전기 자극 신호를 대상 환자(160)에게 전달한다. 구체적으로 전기 자극기(140)는 대상 환자(160)의 대상 근육 또는 자세 교정을 위한 근육에 전기 자극 신호를 전달할 수 있으며, 이에 대한 자세한 내용은 후술한다. 전기 자극기(140)는 제어기(130)와 일체형으로 제작될 수도 있고 포터블 형태로 제작될 수도 있다.
디스플레이 장치(150)는 영상 처리 장치(120)가 생성한 3차원 영상을 실시간으로 화면에 디스플레이한다. TV, 모니터, 빔 프로젝터 등이 디스플레이 장치(150)의 예가 될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 근육 재교육 훈련 장치를 사용하는 모습을 도시한 도면이다.
근육 재교육 훈련 장치(210)는 내부에 3차원 측정 시스템(미도시), 영상 처리 장치(미도시), 제어기(미도시)를 포함한다. 그리고 근육 재교육 훈련 장치(210)는 디스플레이 장치(230) 또는 전기 자극기(미도시)를 포함할 수 있다. 전기 자극기는 선술한 바와 같이 근육 재교육 훈련 장치(210) 내부에 일체로 구성될 수 있다.
3차원 공간 상에서 대상 환자(220)의 자세 및 동작을 측정하는 데에는 둘 이상의 카메라(211,212)가 사용될 수 있다. 측정된 대상 환자(220)의 자세 및 동작은 디스플레이 장치(230)를 통하여 화면(231)에 디스플레이될 수 있다. 이때, 대상 환자(220)의 자세 및 동작에 관한 영상(232)은 3차원 영상일 수 있다. 이를 통해 대상 환자(220)는 자신의 자세 및 동작을 스스로 쉽고 정확하게 확인할 수 있다.
제어기는 미리 정해진 강도, 시점 또는 빈도에 따라 전기 자극 신호가 대상 환자(220)의 각 근육에 전달될 수 있도록 전기 자극기를 제어할 수 있다. 이때, 전기 자극 신호가 전달될 근육 및 전기 자극 신호의 강도, 시점 또는 빈도에 대한 정보는 제어기에 미리 저장될 수 있다. 또한, 제어기는 전기 자극 신호의 강도, 시점 또는 빈도에 대한 정보를 입력 받을 수도 있다. 전기 자극기는 전극들을 이용하여 대상 환자(220)의 각 근육들에 전기 자극 신호를 전달할 수 있다.
제어기는 대상 환자의 자세 및 동작이 올바른지 판단할 수 있다. 자세 및 동작이 올바른 경우란 대상 환자(220)의 자세 및 동작과 표준 자세 및 표준 동작과 일치하는 경우를 말한다. 여기서 일치하는 경우란 완전한 일치뿐만이 아니라 측정된 생체 역학 데이터와 표준 데이터가 미리 정해진 소정의 오차범위 이내의 차이를 갖는 경우를 포함한다.
대상 환자(220)의 자세 및 동작이 올바른 것으로 판단된 경우, 근육 재교육 훈련을 위하여 제어기는 전기 자극 신호가 근육 재교육 훈련이 필요한 대상 근육에 부착된 전극(221)을 통하여 대상 근육으로 전달될 수 있도록 전기 자극기를 통하여 전기 자극 신호를 제어한다.
대상 환자(220)의 자세 및 동작이 올바르지 않는 것으로 판단된 경우, 근육 재교육 훈련 장치는 대상 근육에 대한 전기 자극 신호 전달을 일시적으로 중지한다. 구체적으로 제어기는 대상 환자(220)의 자세 및 동작과 표준 자세 및 표준 동작이 일치할 때까지 근육 재교육을 위한 전기 자극 신호가 대상 근육으로 전달되지 않도록 전기 자극기를 통하여 전기 자극 신호를 제어한다. 그리고 대상 환자(220)의 자세 및 동작이 다시 올바른 것으로 판단되면, 대상 근육에 전기 자극 신호 전달을 재개한다. 즉, 올바른 자세 및 동작으로 훈련이 수행되는 경우에만 대상 근육에 전기 자극 신호를 전달함으로써 보다 효율적인 근육 재교육 훈련이 이루어질 수 있다.
대상 환자(220)의 자세 및 동작이 올바르지 않는 것으로 판단된 경우, 대상 환자(220)의 자세 교정을 위하여 제어기는 자세 교정을 위한 근육에 부착된 전극(222)을 통하여 전기 자극 신호가 자세 교정을 위한 근육으로 전달될 수 있도록 전기 자극기를 제어할 수 있다. 자세 교정을 위한 근육에 전기 자극 신호를 전달하는 것은 대상 환자(220)가 자세를 교정하는 데에 도움을 줄 수 있다.
근육 재교육이 필요한 근육이 왼쪽 어깨 근육이라 할 때, 허리가 굽어지는 등 자세가 흐트러진 경우 근육 재교육 훈련 장치(210)는 다른 근육(예를 들면 허리 근육)에 전기 자극 신호를 전달함으로써 자세를 바로잡는데 도움을 줄 수 있다.
도 3은 표준 자세 및 표준 동작과 대상 환자의 자세 및 동작이 비교되어 디스플레이되는 모습의 예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 표준 자세 및 표준 동작에 관한 영상(320)과 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 영상(330)이 화면(310)의 다른 영역에 디스플레이된다. 상기 두 영상들(320,330)은 영상 처리 장치에서 생성되고 디스플레이 장치에 전송되어 화면(310)에 도시된다.
도 3은 대상 환자의 현재 자세가 표준 자세와 비교할 때 올바르지 않은 경우를 보여준다. 구체적으로 오른쪽 팔이 표준 자세보다 아래로 내려가 있고, 왼쪽 팔이 표준 자세보다 위로 올라가있다. 이렇게 표준 자세 및 표준 동작과 대상 환자의 자세 및 동작을 비교한 3차원 영상을 피드백 받음으로써 대상 환자는 자신의 자세를 입체적으로 확인할 수 있고, 어느 부분이 잘못되었는지 알 수 있다.
제어기가 대상 환자의 자세가 올바르지 않는 것으로 판단한 경우, 영상 처리 장치는 대상 환자의 자세 및 동작이 올바르지 않음을 나타내는 영상을 생성할 수 있다. 그리고 이 영상은 화면(310)을 통해 디스플레이될 수 있다. 구체적으로 자세가 올바르지 않음을 알리는 문구(342) 또는 어느 근육을 어느 방향으로 어느 정도 움직여야 하는지를 알려주는 표식(341)이 디스플레이될 수 있다. 상기 표식(341)은 글 또는 기호일 수 있다. 또한, 디스플레이 장치는 자세가 올바르지 않음을 나타내서나 자세를 바로잡기 위한 방법을 나타내는 알람 또는 음성 신호 등의 소리를 피드백할 수 있다. 상기 알람 또는 음성 신호는 제어기를 통해서 피드백될 수도 있다. 상기 피드백할 소리는 영상 처리 장치에서 생성될 수 있다. 이를 통해 대상 환자는 스스로 자세 및 동작을 바로잡을 수 있다.
도 4는 표준 자세 및 표준 동작과 대상 환자의 자세 및 동작이 비교되어 디스플레이되는 모습의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 표준 자세 및 표준 동작에 관한 영상(420)과 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 영상(430)이 화면(410)의 동일한 영역에 겹치도록 디스플레이된다. 상기 두 영상들(420,430)은 영상 처리 장치에서 생성되고 디스플레이 장치에 전송되어 화면(410)에 도시된다.
도 4는 대상 환자의 현재 자세가 표준 자세와 비교할 때 올바르지 않은 경우를 보여준다. 구체적으로 오른쪽 팔이 표준 자세보다 아래로 내려가 있고, 왼쪽 팔이 표준 자세보다 위로 올라가있다. 이렇게 표준 자세 및 표준 동작과 대상 환자의 자세 및 동작을 겹치도록 도시한 3차원 영상을 피드백 받음으로써 대상 환자는 자신의 자세를 입체적으로 확인할 수 있고, 어느 부분이 표준 자세 및 표준 동작과 어느 정도 차이 나는지 알 수 있다.
제어기가 대상 환자의 자세가 올바르지 않는 것으로 판단한 경우, 영상 처리 장치는 대상 환자의 자세 및 동작이 올바르지 않음을 나타내는 영상을 생성할 수 있다. 그리고 이 영상은 화면(410)을 통해 디스플레이될 수 있다. 구체적으로 자세가 올바르지 않음을 알리는 문구(442) 또는 어느 근육을 어느 방향으로 어느 정도 움직여야 하는지를 알려주는 표식(441)이 디스플레이될 수 있다. 상기 표식은 글 또는 기호일 수 있다. 또한, 디스플레이 장치는 자세가 올바르지 않음을 나타내서나 자세를 바로잡기 위한 방법을 나타내는 알람 또는 음성 신호 등의 소리를 피드백할 수 있다. 상기 피드백할 소리는 영상 처리 장치에서 생성될 수 있다. 이를 통해 대상 환자는 스스로 자세 및 동작을 바로잡을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치는 3차원 공간 상에서 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 생체 역학 데이터를 측정한다(510). 생체 역학 데이터는 대상 환자에 부착된 마커들을 이용하여 측정될 수 있다. 생체 역학 데이터는 마커를 이용하지 않는 3차원 측정 기술에 의해 측정될 수도 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 근육 재교육 훈련 장치는 측정된 생체 역학 데이터를 이용하여 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상을 생성한다(520). 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 근육 재교육 훈련 장치는 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상을 표준 자세 및 표준 동작에 관한 3차원 영상과 비교하여 디스플레이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 근육 재교육 훈련 장치는 대상 환자의 표준 자세 및 표준 동작에 대하여 미리 정의된 표준 데이터 및 측정된 대상 환자의 생체 역학 데이터를 기초로 대상 환자의 대상 근육으로 전달할 전기 자극 신호를 제어한다.
구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 근육 재교육 훈련 장치는 대상 환자의 자세 및 동작이 표준 자세 및 표준 동작과 일치하는지 여부를 판단한다(530).
대상 환자의 자세 및 동작이 표준 자세 및 표준 동작과 일치한다고 판단된 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 근육 재교육 훈련 장치는 대상 근육의 재교육을 위하여 미리 정해진 강도, 시점 또는 빈도에 따라 전기 자극 신호가 전달되도록 상기 전기 자극 신호를 제어한다(540). 전기 자극 신호는 전기 자극기에서 생성될 수 있다. 전기 자극 신호는 대상 환자에 부착된 전극을 통해 전달될 수 있다.
대상 환자의 자세 및 동작이 표준 자세 및 표준 동작과 일치하지 않는다고 판단된 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 근육 재교육 훈련 장치는 대상 근육에 대한 전기 자극 신호 전달을 중지한다(550). 그리고 영상 또는 소리를 이용하여 대상 환자의 자세 및 동작이 올바르지 않음을 알릴 수 있다(560). 나아가 영상 또는 소리를 이용하여 자세를 바로잡기 위한 방법을 알릴 수 있다.
또한, 대상 환자의 자세 및 동작이 표준 자세 및 표준 동작과 일치하지 않는다고 판단된 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 근육 재교육 훈련 장치는 대상 환자의 자세 교정을 위하여 자세 교정을 위한 근육으로 전기 자극 신호를 전달할 수 있다(570).
지금까지 본 발명에 따른 전기 자극을 이용한 근육 재교육 방법에 대해 설명하였다. 본 근육 재교육 방법에는 앞서 도 1내지 도 4와 관련하여 다양한 실시예를 통하여 상술한 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 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 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.
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 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
210: 근육 재교육 훈련 장치
220: 대상 환자
221: 대상 근육에 부착된 전극
222: 자세 교정을 위한 근육에 부착된 전극

Claims (17)

  1. 3차원 공간 상에서 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 생체 역학 데이터를 측정하는 3차원 측정 시스템;
    상기 생체 역학 데이터를 이용하여 상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상을 생성하는 영상 처리 장치; 및
    상기 대상 환자의 표준 자세 및 표준 동작에 대하여 미리 정의된 표준 데이터와 상기 3차원 측정 시스템에 의해 피드백된 생체 역학 데이터를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 대상 환자의 대상 근육으로 전달할 전기 자극 신호를 제어하는 제어기
    를 포함하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기 자극 신호를 생성하고 상기 대상 환자로 상기 전기 자극 신호를 전달하는 전기 자극기
    를 더 포함하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리 장치는
    상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상과 상기 대상 환자의 상기 표준 자세 및 표준 동작에 관한 3차원 영상을 결합한 비교 영상을 생성하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하는 경우, 상기 대상 근육의 재교육을 위하여 미리 정해진 강도, 시점 또는 빈도에 따라 상기 전기 자극 신호를 제어하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리 장치는
    상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하는 경우, 상기 대상 환자의 자세 및 동작이 올바르지 않음을 나타내는 영상을 생성하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리 장치는
    상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하지 않는 경우, 자세가 올바르지 않음을 나타내는 알람 또는 음성 신호를 생성하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하지 않는 경우, 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치할 때까지 상기 전기 자극 신호가 상기 대상 근육으로 전달되지 않도록 상기 전기 자극 신호를 제어하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하지 않는 경우, 상기 표준 데이터 및 상기 생체 역학 데이터를 기초로 상기 대상 환자의 자세를 교정하기 위하여, 자세 교정을 위한 근육으로 전달할 전기 자극 신호를 제어하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리 장치가 생성한 상기 3차원 영상을 화면에 디스플레이하는 디스플레이 장치
    를 더 포함하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 측정 시스템은
    상기 대상 환자에 부착된 마커(marker)들을 이용하여 상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 상기 생체 역학 데이터를 측정하는
    전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 장치.
  11. 3차원 공간 상에서 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 생체 역학 데이터를 측정하는 단계;
    상기 생체 역학 데이터를 이용하여 상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상을 생성하는 단계;
    상기 대상 환자의 표준 자세 및 표준 동작에 대하여 미리 정의된 표준 데이터 및 상기 측정된 상기 대상 환자의 생체 역학 데이터를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 대상 환자의 대상 근육으로 전달할 전기 자극 신호를 제어하는 단계
    를 포함하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상을 생성하는 단계는
    상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상과 상기 대상 환자의 상기 표준 자세 및 표준 동작에 관한 3차원 영상을 결합한 비교 영상을 생성하는 단계
    를 포함하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전기 자극 신호를 제어하는 단계는
    상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하는 경우, 상기 대상 근육의 재교육을 위하여 미리 정해진 강도, 시점 또는 빈도에 따라 상기 전기 자극 신호가 전달되도록 상기 전기 자극 신호를 제어하는 단계
    를 포함하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 대상 환자의 자세 및 동작에 관한 3차원 영상을 생성하는 단계는
    상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하는 경우, 상기 대상 환자의 자세 및 동작이 올바르지 않음을 나타내는 영상을 생성하는 단계
    를 포함하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전기 자극 신호를 제어하는 단계는
    상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하지 않는 경우, 상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 데이터 및 표준 동작이 일치할 때까지 상기 전기 자극 신호가 상기 대상 근육으로 전달되지 않도록 상기 전기 자극 신호를 제어하는 단계
    를 포함하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 전기 자극 신호를 제어하는 단계는
    상기 대상 환자의 자세 및 동작과 상기 표준 자세 및 표준 동작이 일치하지 않는 경우, 상기 표준 데이터 및 상기 생체 역학 데이터를 기초로 상기 대상 환자의 자세를 교정하기 위하여, 자세 교정을 위한 근육으로 전달할 전기 자극 신호를 제어하는 단계
    를 포함하는 전기 자극을 이용한 근육 재교육 훈련 방법.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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