KR101508178B1 - 척추 측만증 분석시스템 및 분석방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 척추 측만증을 측정하는 시스템에 관한 것으로, 피 측정자의 신체를 스캔하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 스캐닝부(110)와, 3차원 모델링 데이터를 분석하여 피 측정자의 척추 측만의 정도를 측정하는 데이터 분석부(130)를 포함하고, 데이터 분석부(130)는 좌, 우측 3차원 모델링 데이터의 부피, 좌, 우측 3차원 모델링 데이터를 분할한 분할 편의 면적, 또는 견갑골 돌출부위와 비 돌출부위의 견갑골 돌출의 정도의 비교에 의해 척추 측만증 측정하는 시스템을 제공한다.

Description

척추 측만증 분석시스템 및 분석방법{SCOLIOSIS ANALYSIS SYSTEM AND METHOD THE SAME}

본 발명은 척추 측만증(Scoliosis)이 의심되거나 진단을 받은 환자의 척추 측만의 정도를 분석하는 척추 측만증 분석시스템 및 분석방법에 관한 것으로, 구체적으로는 척추 측만증 환자의 신체를 3차원 전신스캐너(Whole Body Scanner)를 이용하여 얻은 3차원 모델링 데이터를 분석하고, 이 분석결과에 의해 척추 측만증으로 인한 신체의 외형상의 변화를 이미지, 그래픽 또는 수치로 표현함으로써 척추 측만증 가부의 진단이나, 또는 이미 척추 측만증으로 진단을 받은 환자의 치료 전후의 경과 또는 수술 전후의 경과를 시각적으로 판단하기 위한 자료를 제공하는 척추 측만증 분석시스템 및 분석방법에 관한 것이다.

척추 측만증(Scoliosis)은 그리스어의 굽었다는 뜻의 「skolios」에서 유래한 말로, 척추가 옆으로 굽어서 휘어지는 상태를 말한다. 정상적인 척추는 앞이나 뒤에서 보았을 때는 일직선이고, 옆에서 보았을 때는 경추와 요추는 앞으로 휘고 흉추와 천추부는 뒤로 휜 'S'자 형태이다. 척추 측만증은 정상적인 척추의 형태와는 달리 정면에서 보았을 때 옆으로 휜 것을 지칭하나, 실제로는 단순한 2차원적인 기형이 아니라 추체 자체의 회전변형이 동반되어 옆에서 보았을 때에도 정상적인 만곡상태가 아닌 3차원적 기형상태가 된다.

이와 같은 척추 측만증은 그 자체로는 병이라고 하기는 어려우나, 그 증상이 심해지면 내부 장기를 심하게 압박하여 기능장애를 유발하며, 경우에 따라서는 휘어진 척추가 심장과 폐를 압박하여 그 기능이 저하되는 심폐기능의 저하를 초래할 수도 있고, 심하게 휘어진 척추에서는 척추 사이의 관절에서 관절염이 초래되어 요통 등의 통증을 유발하기도 한다.

척추 측만증의 치료방법으로는 보조기에 의한 치료방법과 수술에 의한 치료방법 등이 있으며, 환자의 연령이나 기타 제반 증상을 고려하여 전문의의 진단에 의해 치료방법이 결정되나, 일반적으로 측만의 각도가 20 ~ 40도 정도인 경우에는 보조기에 의한 치료방법을 이용하고, 측만의 정도가 40도를 넘는 경우에는 필요에 따라 수술적 치료법을 이용하는 것으로 알려져 있다.

이와 같은 척추 측만증의 치료를 위해서는 정확한 진단이 전제되어야 하며, 척추 측만증의 진단방법으로는 육안에 의한 진단과 진단장비를 이용한 진단으로 대별되고, 육안에 의한 진단방법으로는 환자가 서 있는 위치에서의 양쪽 어깨의 높이의 차이, 양쪽 유방의 크기의 차이, 등 뒤에서 보았을 때의 척추의 휨의 정도나 견갑골 또는 등이 튀어나온 정도 등의 육안 관찰이나, 그 외에 통증의 동반 여부 등을 이용하여 척추 측만증을 진단한다.

진단장비를 이용하는 방법으로는 주로 X선 검사, 컴퓨터 단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI) 등의 방법이 이용되며, 통상 X선 검사를 통한 변형의 원인, 변형의 종류, 부위, 크기, 측만의 유연성 등의 진단이 가능하나, 단순 X선 검사에서 측만의 길이나 방향이 흔히 보는 환자의 경우와 차이가 있거나 또는 측만의 진행이 급격한 경우, 피부가 함몰되거나 비정상적인 위치에 털이 있는 경우 등에서는 자기공명영상에 의해 더 정밀한 진단을 실행한다.

그러나 X선 검사나 CT는 인체에 유해한 X선에 인체가 노출되게 된다는 문제가 있고, MRI는 X선 노출의 문제는 없으나 고가의 장비의 사용에 따라서 진단비용이 고가라는 문제가 있다.

특히, 척추 측만의 각도가 40도 이하의 초기 환자는 증상의 진전에 대한 주기적인 관찰이 필요하고, 또, 척추 측만증의 치료나 수술을 받은 환자에 대해서도 치료나 수술 후의 경과에 대한 지속적인 관찰이 필요하나, 상기 육안에 의한 진단방법은 진단을 하는 진단자의 주관이 개입될 가능성이 커서 정확한 진단이 어려울 뿐 아니라, 수치적인 계량화가 불가능하고, 진단장비에 의한 진단방법은 인체에 유해한 X선에 노출되는 횟수가 증가하며, 진단비용도 고가이므로 환자의 비용부담이 증가한다는 문제가 있다.

육안에 의한 진단방법의 상기 문제점에 대한 대안으로 환자가 허리를 앞으로 숙인 상태에서 평형계가 달린 자인 척추 측만증 각도기(Scoliometer)를 척추를 따라 이동하면서 척추의 부위별 기울기를 측정하는 방법이 있으나, 척추 측만증은 단순하게 허리가 좌우로 휘는 경우보다는 꽈배기처럼 꼬이면서 진행되는 경우가 다수이고, 환자가 허리를 앞으로 숙이는 경우 척추체의 변형이 일어나기 때문에 척추의 휨 정도가 왜곡될 수 있으므로 측정할 때마다 그 결과가 달라진다는 문제가 있다.

또, 육안에 의한 진단방법에 의한 대안으로 X선이나 CT, MRI를 이용하지 않고도 척추 측만의 정도를 계량화하여 표시하는 종래기술로 특허문헌 1에 기재된 기술이 있다.

도 1은 특허문헌 1의 종래의 측정장치를, 도 2 내지 4는 측정자의 자세의 기울기를 이용하여 척추 측만의 정도를 측정하는 방법의 예를 각각 개념적으로 나타내는 도면이다.

도 1에 도시하는 것과 같이, 종래의 측정장치(10)는 캘리브레이션(calibration) 도형이 표시된 스크린(11)과, 상기 스크린을 향해 상하 방향으로 정렬되는 카메라(12, 13)와, 체중 및 체중의 분포를 측정하기 위한 밸런스 미터(14) 및 상기 캘리브레이션 도형으로부터 가로 및 세로 기준선을 결정하고, 카메라로부터 취득한 영상을 가로 및 세로 기준선들을 참조하여 자세 등을 분석하는 중앙제어부(15)를 포함한다.

또, 종래의 측정장치(10)를 이용하여 척추 측만 또는 후만의 정도를 판단하는 방법으로 특허문헌 1에서는 다음의 3가지 방법을 제시하고 있다.

먼저, 도 2와 같이 피 측정자의 후면에서 촬영한 영상으로부터 두부의 중앙 점(H0) 및 복수의 신체부위 각각의 영상의 면적을 양분하는 중앙 점(M1, M2, M3)을 검출하고, HO와 M1, M2, M3을 각각 연결하는 기울기 선(L1, L1, L2)을 그려서, 수직 기울기 선(B0)과 각 기울기 선(L1, L1, L2) 사이의 각도(a3, a4, a5)를 얻어서 척추 측만의 정도를 확인한다.

다른 방법으로는, 도 3과 같이 피 측정자의 정면에서 촬영한 영상으로부터 좌측 및 우측 어깨의 최상점(S0, S2)을 검출하고 양 최상점(S0, S2)을 연결하는 기울기 선(L3)을 얻어서, 수평 기준선(A0)과 기울기 선(L3) 사이의 각도(a6)를 구해서 척추 측만의 정도를 판단한다.

또 다른 방법으로는, 도 4와 같이 측면 영상으로부터 귀의 최 외곽점(E0) 및 팔의 중심점(E1)을 구하고, 이 두 점 사이의 기울기 선(L4)과 기준선(B0) 간의 각도(a7)에 의해 척추 후만의 정도를 판단한다.

특허문헌 1 : 공개특허 2010-119363호 공보(2010. 11. 9. 공개)

그러나 상기 특허문헌 1의 종래기술은 스크린에 표시된 캘리브레이션 도형과 카메라에 의해 촬영된 피 측정자의 2차원 영상으로부터 척추 측만의 정도를 확인하고 있으나, 피 측정자의 전면 또는 후면의 어느 한쪽만을 촬영한 2차원 영상인 평면 영상에 의해 척추 측만 정도를 판정하는 경우에는 예를 들어 피 측정자의 자세가 불안정한 등의 이유에 의해서 판정의 정확도가 떨어질 수 있다는 문제가 있다.

또, 앞에서도 설명한 것과 같이 척추 측만증은 단순하게 허리가 좌우로 휘는 경우보다는 척추가 꽈배기처럼 꼬이면서 진행되는 경우가 대부분이므로 2차원 평면 영상에 의해서는 이와 같은 척추의 꼬임으로 이어지는 척추 측만증 진단에는 대처할 수 없다는 문제가 있고, 특히 척추 측만증 초기 환자의 증상의 진전 정도를 추적 관찰하거나 척추 측만증 수술을 받은 환자의 수술 후의 경과의 관찰을 목적으로 하는 경우에는 사실상 활용이 불가능하며, 특허문헌 1에서도 그 용도를 한정하고 있는 것과 같이, 겨우 학생의 건강평가용으로 활용될 수 있을 정도의 초보적인 진단에 밖에 활용할 수 없는 기술이며, 실제 환자에게 직접 적용하기에는 한계가 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 척추 측만증 환자의 척추의 휨의 정도를 3차원 모델링 영상을 이용하여 정확하고도 정밀하게 측정하고, 이를 분석하여 척추 측만의 정도를 정밀하게 판단하는 동시에, 이를 수치화하여 척추 측만증 초기 환자의 증상의 진전 정도의 추적 관찰 또는 척추 측만증의 치료나 수술 후의 경과 관찰용으로 이용하기에 적합한 척추 측만증 분석시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 척추 측만증 분석시스템은, 피 측정자의 신체를 스캔하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 스캐닝 수단과, 상기 3차원 모델링 데이터를 분석하여 상기 피 측정자의 척추 측만의 정도를 측정하는 데이터 분석수단을 포함한다.

바람직하게는, 상기 데이터 분석수단은 상기 3차원 모델링 데이터를 피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선을 기준으로 좌측 및 우측으로 나누어서 각각 좌측 3차원 모델링 데이터와 우측 3차원 모델링 데이터를 얻고, 좌측 3차원 모델링 데이터와 우측 3차원 모델링 데이터의 부피를 비교하여 척추 측만의 정도를 측정한다.

바람직하게는, 상기 데이터 분석수단은 상기 3차원 모델링 데이터를 피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선과 평행한 방향으로서 상기 피 측정자의 앞뒤방향으로 복수의 편으로 분할하여 복수의 분할 편을 얻고, 상기 복수의 분할 편에 대하여 상기 피 측정자의 좌측과 우측에서 서로 대칭되는 위치의 분할 편 각각의 면적을 비교하여 척추 측만의 정도를 측정한다.

바람직하게는, 상기 데이터 분석부는 상기 3차원 모델링 데이터로부터 견갑골이 돌출한 견갑골 돌출부위를 기준점으로 상기 피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선과 수직방향으로 절단한 절단면을 얻고, 상기 견갑골 돌출부위와 견갑골이 돌출하지 않은 견갑골 비 돌출 부위 간의 길이를 비교하여 척추 측만의 정도를 측정한다.

바람직하게는, 상기 데이터 분석부는 상기 3차원 모델링 데이터로부터 견갑골이 돌출한 견갑골 돌출부위를 기준점으로 상기 피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선과 수직방향으로 절단한 절단면을 얻고, 상기 견갑골 돌출부위와 견갑골이 돌출하지 않은 견갑골 비 돌출 부위를 연결하는 선분과 상기 무게중심선에서 상기 피 측정자의 좌우방향으로 연장하는 선 사이의 각도를 비교하여 척추 측만의 정도를 측정한다.

또, 본 발명의 척추 측만증 분석방법은, 피 측정자의 신체를 스캔하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 3차원 모델링 데이터 생성단계, 상기 3차원 모델링 데이터를 분석하여 상기 피 측정자의 척추 측만의 정도를 측정하는 데이터 분석단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 데이터 분석단계는, 피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선을 기준으로 좌측 및 우측으로 나누어서 각각 좌측 3차원 모델링 데이터와 우측 3차원 모델링 데이터를 얻는 단계, 상기 좌측 3차원 모델링 데이터와 상기 우측 3차원 모델링 데이터 각각의 부피를 구하는 단계, 상기 좌측 3차원 모델링 데이터와 상기 우측 3차원 모델링 데이터의 부피를 비교하여 척추 측만의 정도를 측정하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 데이터 분석단계는, 피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선과 평행한 방향으로서 상기 피 측정자의 앞뒤방향으로 복수의 편으로 분할하여 복수의 분할 편을 얻는 단계, 상기 복수의 분할 편 각각의 면적을 구하는 단계, 상기 복수의 분할 편 각각에 대하여 상기 피 측정자의 좌측과 우측에서 서로 대칭되는 위치의 분할 편 각각의 면적을 비교하여 척추 측만의 정도를 측정하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 데이터 분석단계는, 상기 3차원 모델링 데이터로부터 견갑골이 돌출한 견갑골 돌출부위의 3차원 이미지를 얻는 단계, 상기 견갑골 돌출부위를 기준점으로 상기 피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선과 수직방향으로 절단하여 절단면을 얻는 단계, 상기 절단면 상에서 상기 견갑골 돌출부위와 상기 견갑골이 돌출하지 않은 견갑골 비 돌출 부위 간의 길이를 비교하여 척추 측만의 정도를 측정하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 데이터 분석단계는, 상기 3차원 모델링 데이터로부터 견갑골이 돌출한 견갑골 돌출부위의 3차원 이미지를 얻는 단계, 상기 견갑골 돌출부위를 기준점으로 상기 피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선과 수직방향으로 절단하여 절단면을 얻는 단계, 상기 견갑골 돌출부위와 견갑골이 돌출하지 않은 견갑골 비 돌출 부위를 연결하는 선분과 상기 무게중심선에서 상기 피 측정자의 좌우방향으로 연장하는 선 사이의 각도를 비교하여 척추 측만의 정도를 측정하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 피 측정자의 신체를 3차원으로 스캐닝하여 얻은 3차원 모델링 데이터의 좌우 측의 부피, 또는 좌, 우측 3차원 모델링 데이터를 분할한 분할 편의 면적의 비교에 의해 척추 측만의 정도를 판정하고 있으므로 종래에 비해 훨씬 정밀하고도 정확하게 척추 측만의 정도를 측정할 수 있다.

또, 견갑골 돌출현상을 동반하는 척추 측만증에 있어서 척추 측만의 정도를 정확하게 측정할 수 있고, 또, 견갑골 돌출의 정도도 가시적으로 확인할 수 있는 동시에, 척추 측만증과는 무관하게 견갑골 돌출증상이 발생한 경우에 있어서도 견갑골 돌출의 정도를 가시적으로 확인할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 2차원 평면 영상에 의한 종래의 방법과는 달리 3차원 영상으로부터 척추 측만의 정도를 측정함으로써 척추 측만의 정도를 정밀하게 판단할 수 있는 동시에, 이를 수치화하여 척추 측만증 초기 환자의 증상의 진전 정도의 추적 관찰 또는 척추 측만증의 치료나 수술 후의 경과 관찰용으로 이용하기에 적합한 척추 측만증 분석시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 측정장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 측정자의 자세의 기울기를 이용하여 척추 측만의 정도를 측정하는 방법의 예를 개념적으로 나타내는 도면,
도 3은 측정자의 자세의 기울기를 이용하여 척추 측만의 정도를 측정하는 방법의 다른 예를 개념적으로 나타내는 도면,
도 4는 측정자의 자세의 기울기를 이용하여 척추 후만의 정도를 측정하는 방법의 예를 개념적으로 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태의 척추 측만증 분석시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면,
도 6은 도 5의 전신스캐너에 의해 취득한 영상을 나타내는 도면,
도 7은 3차원 모델링 데이터를 분석하여 척추 측만의 정도를 등고선 형식으로 표현한 도면,
도 8은 실시 예 1의 척추 측만의 정도를 측정하는 방법을 나타내는 도면,
도 9는 실시 예 2의 척추 측만의 정도를 측정하는 방법을 나타내는 도면,
도 10은 실시 예 3의 척추 측만의 정도를 측정하는 방법을 나타내는 도면,
도 11은 변형 예 2의 척추 측만의 정도를 측정하는 방법을 나타내는 도면,
도 12는 실시 예 1의 다른 변형 예를 나타내는 도면,
도 13은 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 측정한 척추 측만의 정도를 이미지 및 데이터로 표시하는 표시화면의 예를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시형태의 척추 측만증 분석에 이용되는 척추 측만증 분석시스템의 개략적인 구성에 대해서 설명한다. 도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태의 척추 측만증 분석시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 5에 도시하는 것과 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태의 척추 측만증 분석시스템(100)은 스캐닝부(110)와 데이터 분석부(130) 및 표시부(150)로 이루어진다.

스캐닝부(110)는 척추 측만의 정도를 측정하기 위한 측정 대상자(이하 「피 측정자」라 한다)의 전신을 스캐닝하여 3차원 영상을 취득하는 부분으로, 도 5에 도시하는 것과 같이 대략 4각형의 틀 형상으로 구성되며, 하부 베이스(111)와 상부 베이스(116) 및 상기 하부 베이스(111)와 상부 베이스(116)의 양단 사이에 각각 배치되는 가이드(113)와 가이드(113)에 각각 승강 가능하게 배치된 복수의 스캐너(115)로 이루어진다.

하부 베이스(111)는 척추 측만의 정도를 측정하는 피 측정자가 위치하는 부분으로서, 도 5에 도시하는 것과 같이 대략 직사각형의 판 형상으로 이루어지며, 피 측정자는 하부 베이스(111)의 대략 중앙부 상면에 선 상태에서 측정을 한다. 따라서 하부 베이스(111)의 대략 중앙부 상면에는 피 측정자가 정확한 위치에 설 수 있도록 하기 위해 양발의 위치를 표시해도 좋다.

또, 하부 베이스(111) 내에는 피 측정자의 신체의 하중의 좌우 균형을 측정하는 하중측정센서(미 도시)가 배치되어 있고, 상기 하중측정센서를 이용하여 피 측정자의 좌우 측 체중의 균형(Weight Balance)을 측정하여, 상기 체중의 균형 값을 이용하여 후술하는 피 측정자의 신체를 양분하는 무게중심선(O)을 구한다. 하중측정센서는 공지의 센서를 이용할 수 있고, 예를 들어 상기 특허문헌 1의 밸런스 미터와 같은 센서를 이용해도 좋다.

가이드(113)는 하부 베이스(111) 양단에서 하부 베이스(111)와 수직방향으로 연장되어서 사각 프레임 형상의 스캐닝부(110)를 구성하는 부분으로서, 후술하는 스캐너(115)를 지지하는 동시에, 피 측정자의 전신을 3차원 영상으로 스캔하도록 스캐너(115)를 가이드(113)와 평행한 방향(피 측정자의 신체의 상하방향)으로 승강시키는 승강 수단(미 도시)이 배치되어 있다.

상부 베이스(116)는 가이드(113, 113)의 상기 하부 베이스(111) 측의 반대쪽 단부와 결합하여 사각형 틀 형상의 스캐닝부(110)를 구성한다.

스캐너(115)는 미 도시의 프로젝터와 카메라로 이루어지며, 본 발명의 척추 측만의 정도를 측정하기 위해 피 측정자의 신체에 대한 3차원 영상을 취득하는 것으로, 피 측정자의 신체의 3차원 영상의 취득을 위해서는 적어도 피 측정자의 전후(또는 좌우)를 각각 촬영하는 2대 이상의 스캐너(115)가 필요하다. 도 5에서는 스캐너(115)가 4대인 경우를 도시하고 있다.

또, 도 5에는 도시되어 있지 않으나, 스캐닝부(110)는 복수의 스캐너(115)로부터 취득한 영상을 이용하여 피 측정자의 신체의 형상에 대한 3차원 모델링 데이터를 생성하는 데이터 생성수단을 더 포함해도 좋으며, 이 데이터 생성수단은 스캐닝부(110)가 구비해도 좋고, 후술하는 데이터 분석부(130)가 구비해도 좋으나, 본 실시형태에서는 스캐닝부(110)가 구비하는 경우를 예로 하여 설명한다.

이상, 스캐닝부(110)에 대해서 간단하게 설명하였으나, 본 발명에서 이용 가능한 스캐닝부(110)로는 상기 구성의 스캐닝부에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 특허등록 제10-0892875호 공보(2009. 04. 03. 등록, 2009. 04. 15. 공고)에 기재된 스캐닝 장치를 이용할 수 있고, 또, 스캐닝부(110)에 의해 피 측정자의 신체를 3차원 영상으로 스캐닝하는 방법도 예를 들어 상기 특허등록 제10-0892875호의 스캐닝 방법을 이용할 수 있다. 그 외에도, 예를 들어 실용신안등록 제20-0418913호 공보, 공개특허 10-2007-92006호 공보, 공개특허 10-2007-92007호 공보에 기재된 기술을 이용해도 좋고, 이들을 조합한 구성으로 할 수도 있다. 따라서 여기에서는 스캐닝부(110)의 구체적인 구성 및 스캐닝 방법에 대한 설명은 생략하며, 상세에 대해서는 상기 공보들을 참조하기 바란다.

도 6은 상기 스캐닝부(110)가 취득한 피 측정자의 신체에 대한 3차원 모델링 데이터를 시각적인 이미지로 표시한 도면이며, 이와 같은 3차원 모델링 데이터는 폴리곤(poly-gon)의 집합으로 표현될 수 있고, 스캐닝부(110)는 이를 예를 들어 파일형식 등으로 데이터 분석부(130)에 전송한다.

이와 같은 3차원 모델링 데이터의 생성에는 예를 들어 DWG(Drawing), DXF(Drawing Exchage File Format), IGES(Initial Graphics Exchange Specification), LWO(Lightwave), OBJ(Wavefront file format specification), RIB(Pixar RenderMan scene description file), SDL(Scene Description Language), STL(Stereo Lithography), VRML(The Virtual Reality Modeling Language), WMF(Windows Meta File), 3차원 MF(3차원 Meta File), 3차원 S(3차원-Studio File Format) 등을 이용할 수 있으며, 3차원 모델링 데이터를 적절히 표현할 수 있는 형식이라면 저장형식에는 제한은 없다. 또, 이와 같은 3차원 모델링 데이터에는 상기 하중측정센서를 이용하여 측정된 무게중심선(O) 및 그 외의 무게중심과 관련한 데이터를 더 포함해도 있다.

데이터 분석부(130)는 상기 스캐닝부(110)로부터 취득한 피 측정자의 3차원 모델링 데이터를 분석하여 피 측정자의 척추 측만의 정도를 이미지, 그래픽, 수치, 또는 이들을 함께 표시하는 표시데이터로 변환하여 후술하는 표시부(150)에 표시하고, 필요에 따라서는 이를 데이터베이스화하여 자체의 기억장치 또는 외부 기억장치에 저장하여, 앞에서 설명한 피 측정자의 척추 측만증의 경과를 확인하기 위한 자료로 제공한다.

상기 데이터 분석부(130)는 전용 장치로서 콘솔의 형태로 제공될 수도 있고, 또는 통상의 데스크 탑 컴퓨터나 노트북컴퓨터 등에 상기 스캐닝부(110)로부터 취득한 3차원 모델링 데이터를 분석하여 처리할 수 있는 전용 소프트웨어를 설치하는 형태로 제공될 수도 있다.

도 7은 상기 데이터 분석부(130)에서 3차원 모델링 데이터를 분석하여 척추 측만의 정도를 등고선의 형식으로 표현한 도면이다. 도면의 좌측은 예를 들어 척추 측만증 치료 전과 같은, 이전에 측정한 척추 측만의 정도를 나타내고, 도면의 우측은 예를 들어 척추 측만증 치료 후와 같이, 이번에 측정한 척추 측만의 정도를 나타내며, 이와 같이 전회와 이번 회에 측정한 척추 측만의 정도를 함께 표시함으로써 비교를 용이하게 할 수 있다. 그러나 이번 회에 측정한 데이터만을 표시하는 것으로 해도 좋고, 전회와 이번 회의 측정결과를 서로 별개의 화면에 각각 표시해도 상관없다.

다음에, 스캐닝부(110)가 취득한 3차원 모델링 데이터를 이용하여 데이터 분석부(130)에서 피 측정자의 척추 측만의 정도를 분석하는 방법의 실시 예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

<실시 예 1>

먼저, 도 8을 이용하여 실시 예 1의 척추 측만의 정도를 측정하는 분석방법에 대해서 설명한다. 도 8은 실시 예 1의 척추 측만의 정도를 측정하는 방법을 나타내는 도면이다.

본 실시 예에서는 스캐닝부(110)에서 취득한 3차원 모델링 데이터의 무게중심선(O)을 중심으로 한 좌우 측의 부피의 비교에 의해 척추 측만의 정도를 측정하는 방법을 제시한다.

구체적으로는, 도 8에 도시하는 것과 같이, 데이터 분석부(130)는 스캐닝부(110)로부터 취득한 3차원 모델링 데이터에 대해서 좌측어깨 끝단(240)과 우측어깨 끝단(250) 중 더 낮은 위치에 위치하는 어깨 끝단에서 무게중심선(O)과 수직방향으로 피 측정자의 신체의 좌우 측으로 연장하는 어깨선(260)을 얻는다. 그러나 어깨선(260)을 얻는 방법은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 좌측어깨 끝단(240)과 우측 어깨 끝단(250)을 직접 연결하는 선을 어깨선(260)으로 해도 좋다.

또, 상기 3차원 모델링 데이터로부터 예를 들어 좌우 양측 어깨로부터 연장되는 부분으로서 목이 시작되는 부분인 목선(230)을 얻는다. 목선(230)은 목뼈가 시작되는 목뼈의 시작점에서 무게중심선(O)과 수직인 방향으로 피 측정자의 신체의 좌우 측으로 양측으로 연장하는 선을 그림으로써 얻을 수 있다. 그러나 목선(230)은 얻는 방법은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 목뼈의 시작점 이외의 다른 점에서 무게중심선(O)과 수직인 방향으로 양측으로 연장하는 선을 목선(230)으로 해도 좋다.

이어서, 무게중심선(O)을 기준으로 하여 상기 목선(230)과 어깨선(260) 사이의 피 측정자의 신체를 좌우로 분할하여 좌측 3차원 모델링 데이터와 우측 3차원 모델링 데이터를 얻는다.

이어서, 상기 무게중심선(O)을 중심으로 좌우로 분할된 좌측 3차원 모델링 데이터와 우측 3차원 모델링 데이터로부터 신체의 좌측 부분과 우측 부분의 부피를 구하고, 좌측과 우측의 부피를 비교함으로써 척추 측만의 정도를 측정한다.

또는, 먼저 상기 목선(230)과 어깨선(260) 사이의 전체 부피를 구하고, 이를 무게중심선(O)을 기준으로 좌우로 분할하여 분할된 좌우의 부피를 비교함으로써 척추 측만의 정도를 측정해도 좋다.

또, 본 실시 예에서는 목선(230)과 어깨선(260) 사이의 부피를 비교하는 것으로 하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 무게중심선(O)을 기준으로 한 피 측정자 신체의 좌우 측의 부피를 서로 비교할 수 있는 방법이면 부피의 비교부위는 목선(230)과 어깨선(260) 사이가 아닌 다른 부위라도 좋다. 예를 들어 피 측정자의 허리에서부터 목 사이의 부피를 비교해도 좋고, 겨드랑이에서 목 사이의 부피를 비교해도 좋다.

일반적으로 척추 측만증은 단순하게 척추가 좌우로 휘기만 하는 경우보다는 하체로부터 상체 측으로 향하여 꽈배기처럼 척추가 뒤틀리면서 상부로 갈수록 그 정도가 심해지는 경우가 많으며, 종래의 2차원 영상에 의한 방법에서는 단지 피 측정자의 전면 또는 후면의 한쪽 면의 영상만을 이용하여 척추 측만의 정도를 측정하는 방법에서는 이와 같이 척추가 꽈배기 형상으로 뒤틀리면서 휘는 척추 측만증에 있어서는 그 휨의 정도를 정확하게 판정하기가 어려웠으나, 본 실시 예에 의하면 피 측정자의 신체를 3차원으로 스캐닝하여 얻은 3차원 모델링 데이터의 좌우 측의 부피를 각각 산출하여, 이 부피의 차이에 의해 척추 측만의 정도를 판정하고 있으므로 종래에 비해 훨씬 정밀하고도 정확하게 척추 측만의 정도를 측정할 수 있다.

또, 도 8도 도 7과 마찬가지로 도면의 좌측은 이전에 측정한 척추 측만의 정도를 나타내고, 도면의 우측은 이번에 측정한 척추 측만의 정도를 나타내며, 이와 같이 전회와 이번 회에 측정한 척추 측만의 정도를 함께 표시함으로써 비교를 더 용이하게 할 수 있다. 또, 이하에서 설명하는 다른 실시 예 및 변형 예에서도 동일하다.

<실시 예 2>

다음에, 도 9를 이용하여 실시 예 2의 척추 측만의 정도를 측정하는 분석방법에 대해서 설명한다. 도 9는 실시 예 2의 척추 측만의 정도를 측정하는 방법을 나타내는 도면이다.

본 실시 예에서는 스캐닝부(110)에서 취득한 3차원 모델링 데이터의 이미지를 무게중심선(O)과 평행한 방향으로 피 측정자의 앞뒤방향으로 복수의 편으로 분할하여, 좌우의 서로 대칭되는 위치에 있는 각각의 분할 편(280) 간의 면적을 비교함으로써 척추 측만의 정도를 측정하는 방법을 제시한다.

구체적으로는, 먼저, 도 9에 도시하는 것과 같이 데이터 분석부(130)는 스캐닝부(110)로부터 취득한 3차원 모델링 데이터로부터 목선(230)과 겨드랑이 선(270) 사이의 이미지를 추출한다. 여기서, 목선(230)은 실시 예 1과 동일한 방법으로 얻고, 겨드랑이 선(270)은 피 측정자의 양쪽 겨드랑이 중 상대적으로 낮은 쪽 겨드랑이의 하단부를 기준점으로 하여 무게중심선(O)과 수직방향의 좌우 양쪽으로 연장한 선이다.

이어서, 데이터 분석부(130)는 목선(230)과 겨드랑이 선(270) 사이의 3차원 이미지를 무게중심선(O)과 평행한 방향으로 피 측정자의 앞뒤방향으로 복수 분할하여 분할된 복수의 분할 편(280)을 얻는다.

여기서, 분할 편(280)의 개수는 특별히 한정되지는 않으나, 가능한 한 많은 수의 분할 편(280)으로 분할하는 것이 척추 측만의 정도의 측정오차를 최소한으로 하기 위해서는 바람직하다.

이어서, 데이터 분석부(130)는 복수의 분할 편(280) 각각에 대하여 무게중심선(O)을 기준으로 각각 좌측 및 우측에서 서로 대칭되는 위치에 있는 분할 편(280) 각각의 면적을 구하고, 좌측 및 우측에서 서로 대칭되는 위치에 있는 각 분할 편(280)의 면적을 각각 비교하여 척추 측만의 정도를 측정한다.

또, 겨드랑이 선(270)을 얻는 방법은 상기 예에 한정되지는 않으며, 예를 양쪽 겨드랑이의 최하단을 서로 연결하는 선을 겨드랑이 선(270)으로 해도 좋다.

또, 본 실시 예에서는 목선(230)과 겨드랑이 선(270) 사이를 분할 한 분할 편의 면적을 비교하는 것으로 하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 피 측정자 신체를 분할한 분할 편의 좌우 측의 면적을 서로 비교할 수 있는 방법이면 면적의 비교부위는 목선(230)과 겨드랑이 선(270) 사이가 아닌 다른 부위라도 좋다. 예를 들어 피 측정자의 허리에서부터 목 사이의 부피를 비교해도 좋고, 어깨에서 목 사이의 부피를 비교해도 좋다.

<변형 예 1>

다음에, 실시 예 2의 변형 예에 대해서 설명한다.

실시 예 2에서는 목선(230)과 겨드랑이 선(270) 사이의 3차원 이미지를 무게중심선(O)과 평행한 방향으로 복수 분할하여 분할된 복수의 분할 편(280)에 대해, 좌우 측의 서로 대칭되는 위치에 있는 각 분할 편(280) 각각의 면적의 비교에 의해 척추 측만의 정도를 측정하였다.

그러나 본 변형 예에서는 목선(230)과 겨드랑이 선(270) 사이의 3차원 이미지를 무게중심선(O)과 평행한 방향으로 피 측정자의 앞뒤방향으로 복수 분할하여, 분할된 복수의 분할 편(280) 각각에 대해서 무게중심선(O)을 기준으로 각각 좌측 및 우측에서 서로 대칭되는 위치에 있는 분할 편(280) 각각의 면적을 구하고, 무게중심선(O)을 기준으로 한 좌측의 각 분할 편(280)의 면적의 합계와 우측의 각 분할 편(280)의 면적의 합계를 구해서, 좌측 분할 편(280)의 면적을 합계한 합계 면적과 우측 분할 편(280)의 면적을 합계한 합계 면적을 각각 비교하여 척추 측만의 정도를 측정한다.

실시 예 2 및 변형 예 1에 의해서도 실시 예 1과 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.

<실시 예 3>

다음에, 도 10을 이용하여 실시 예 3의 척추 측만의 정도를 측정하는 분석방법에 대해서 설명한다. 도 10은 실시 예 3의 척추 측만의 정도를 측정하는 방법을 나타내는 도면이다.

본 실시 예는 일반적으로 척추 측만증에 동반하여 나타나는 증상인 견갑골(scapula) 돌출현상을 이용하여 척추 측만의 정도를 측정하는 경우에 적합한 방법이다.

본 실시 예에서는, 먼저 데이터 분석부(130)는 스캐닝부(110)에서 취득한 3차원 모델링 데이터로부터 견갑골이 가장 돌출한 견갑골 돌출부위의 3차원 이미지를 취득하고, 취득한 3차원 이미지를 무게중심선(O)과 수직방향으로 절단하여 절단면(290)을 취득한다.

이어서, 절단면(290)에 대해 무게중심선(O)과 수직방향의 피 측정자의 좌우 측으로 연장하는 수직선(291)을 그려서, 상기 수직선(291)과 견갑골 돌출부위(A) 사이의 거리 h1과 상기 수직선(291)과 견갑골이 돌출하지 않은 견갑골 비 돌출부위(B) 사이의 거리 h2를 구한다.

이어서, 상기 거리 h1과 h2를 비교함으로써 척추 측만의 정도를 측정한다.

<변형 예 2>

다음에, 실시 예 3의 변형 예에 대해서 설명한다. 도 11은 변형 예 2의 척추 측만의 정도를 측정하는 방법을 나타내는 도면이다.

실시 예 3에서는 견갑골 돌출부위(A)와 비 돌출부위(B) 각각의 수직선(291)과의 거리의 비교에 의해 척추 측만의 정도를 판정하는 것으로 하였으나, 본 변형 예에서는 견갑골 돌출부위(A)와 비 돌출부위(B) 사이를 연결하는 선분 AB와 상기 A 또는 B로부터 상기 수직선(291)과 평행한 선분(291a) 사이의 각도(θ)를 측정하여, 측정된 각도(θ)로부터 척추 측만의 정도를 판정한다.

실시 예 3 및 변형 예 2에 의하면 견갑골 돌출현상을 동반하는 척추 측만증에 있어서 척추 측만의 정도를 정확하게 측정할 수 있고, 또, 견갑골 돌출의 정도도 가시적으로 확인할 수 있다.

또, 경우에 따라서는 척추 측만증과는 무관하게 견갑골 돌출증상이 발생하는 경우도 있으나, 본 방법에 의하면 척추 측만증과는 무관하게 견갑골 돌출증상이 발생한 경우에 있어서도 견갑골 돌출의 정도를 가시적으로 확인할 수 있다.

이상의 각 실시 예 및 변형 예에서는 단지 부피, 면적, 거리 등의 비교에 의해 척추 측만의 정도를 측정하는 것으로 설명하였고, 예를 들어 좌우 측에서 어느 정도의 차이가 있는 경우에는 척추 측만증으로 진단을 하는가, 또는 예를 들어 전회 측정분과 이번 회 측정분의 차이가 어느 정도이면 증상이 악화 또는 호전된 것으로 판정하는가 등에 대해서는 설명하지 않았으나, 이에 대한 판정은 본 발명의 영역은 아니며, 임상 데이터의 축적 등에 의하는 의료의 영역이므로 설명을 생략하였다.

이상 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 실시 예 1 내지 3 및 변형 예 1, 2를 예로 들어서 설명하였으나, 본 발명은 상기 각 실시 예 및 변형 예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.

상기 실시형태에서는 3차원 모델링 데이터에 의해 특정 부분의 부피, 면적, 높이, 각도 등의 값을 얻어서, 그 차이의 비교에 의해 척추 측만의 정도를 측정하였으나, 데이터 분석부(130)가 3차원 모델링 데이터로부터 예를 들어 피 측정자의 전면 또는 후면 중 어느 한쪽의 2차원 평면데이터만을 추출하여, 추출한 2차원 평면데이터로부터 척추 측만의 정도를 측정하는 방법을 본 실시형태의 방법과 병행해도 좋다.

예를 들어 실시 예 1에서 데이터 분석부(130)는 스캐닝부(110)가 취득한 3차원 모델링 데이터로부터 예를 들어 피 측정자의 전면 또는 후면 쪽의 2차원 데이터만을 추출해서 도 12와 같은 2차원 이미지를 얻고, 이 2차원 이미지에서 양쪽 어깨를 연결하는 어깨선(220)을 그려서, 어깨선(220)과 무게중심선(O)과 수직방향의 수직선(210)이 이루는 각도를 측정함으로써 척추 측만의 정도를 더 측정해도 좋다.

또, 예를 들어 실시 예 2에서 데이터 분석부(130)는 각 분할 편(280)의 높이를 각각 측정하여, 좌우 대응하는 각 분할 편(280)의 높이(2차원 평면데이터)를 비교하여 척추 측만의 정도를 더 측정해도 좋다.

또, 실시 예 3의 다른 변형으로, 예를 들어 피 측정자의 상반신을 무게중심선(O)과 수직방향으로 복수 개로 분할하여 복수의 분할 이미지를 얻고, 각 분할 이미지 각각에 대해 가장 돌출한 돌출부위와 가장 낮은 부분인 비 돌출부위 사이를 연결하는 접선을 구해서, 접선과 무게중심선(O)과 수직방향의 수직선 사이의 각도를 구하여, 복수의 분할 이미지의 각도의 변화를 확인함으로써 척추 측만의 정도를 측정하는 동시에, 척추의 변형이 가장 심한 부위를 확인해도 좋다. 이 방법에 의하면 예를 들어 척추의 상하방향 어느 위치에서 척추 측만이 가장 심한가, 즉 척추 측만의 정도가 가장 심한 부위를 용이하게 판정할 수 있다.

또, 데이터 분석부(130)는 상기 각 실시 예 및 변형 예에 의해 구한 척추 측만의 정도를 이미지, 그래픽 또는 수치데이터로 변환하여 표시부(150)에 표시하는 동시에, 필요에 따라서는 데이터 분석부(130) 내부 또는 외부의 기억장치(미 도시)에 저장하여, 예를 들어 각 실시 예 및 변형 예의 각 도면의 좌측에 나타내는 것과 같이 이전에 측정한 척추 측만의 정도와 이번에 측정한 척추 측만의 정도의 변화를 비교하는 데이터로서 활용해도 좋다.

도 13은 본 발명의 바람직한 실시형태에 의해 측정한 척추 측만의 정도를 이미지 및 수치데이터로 표시하는 표시화면의 예를 나타내는 도면으로, 도 13에서는 도 7 내지 11의 이미지 및 각 실시 예에 의해 측정한 척추 측만의 정도를 수치화하여 하나의 화면에 표시하는 예를 나타내고 있다.

그러나 척추 측만의 정도의 표시는 도 12의 예에 한정되지는 않으며, 각 실시 예나 변형 예의 방법에 의해 얻어진 이미지, 그래픽 또는 수치데이터를 각각의 실시 예 또는 변형 예 별로 개별적으로 표시해도 좋고, 각 실시 예 및 변형 예를 조합시켜서 표시해도 좋으며, 또는, 이미지만, 그래픽만, 또는 수치데이터만 표시해도 좋고, 필요에 따라서는 이들을 조합시켜서 표시해도 좋다.

100 척추 측만증 분석시스템
110 스캐닝부
111 하부 베이스
113 가이드
115 스캐너
116 상부 베이스
130 데이터 분석부
150 표시부

Claims (10)

1. 삭제
2. 피 측정자의 신체를 스캔하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 스캐닝 수단과,
   상기 3차원 모델링 데이터를 분석하여 상기 피 측정자의 척추 측만의 정도를 측정하는 데이터 분석수단을 포함하고,
   상기 데이터 분석수단은 상기 3차원 모델링 데이터를 피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선을 기준으로 좌측 및 우측으로 나누어서 각각 좌측 3차원 모델링 데이터와 우측 3차원 모델링 데이터를 얻고, 좌측 3차원 모델링 데이터와 우측 3차원 모델링 데이터의 부피를 비교하여 척추 측만의 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 척추 측만증 분석시스템.
3. 피 측정자의 신체를 스캔하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 스캐닝 수단과,
   상기 3차원 모델링 데이터를 분석하여 상기 피 측정자의 척추 측만의 정도를 측정하는 데이터 분석수단을 포함하고,
   상기 데이터 분석수단은 상기 3차원 모델링 데이터를 피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선과 평행한 방향으로서 상기 피 측정자의 앞뒤방향으로 복수의 편으로 분할하여 복수의 분할 편을 얻고, 상기 복수의 분할 편에 대하여 상기 피 측정자의 좌측과 우측에서 서로 대칭되는 위치의 분할 편 각각의 면적을 비교하여 척추 측만의 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 척추 측만증 분석시스템.
4. 피 측정자의 신체를 스캔하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 스캐닝 수단과,
   상기 3차원 모델링 데이터를 분석하여 상기 피 측정자의 척추 측만의 정도를 측정하는 데이터 분석수단을 포함하고,
   상기 데이터 분석수단은 상기 3차원 모델링 데이터로부터 견갑골이 돌출한 견갑골 돌출부위를 기준점으로 상기 피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선과 수직방향으로 절단한 절단면을 얻고, 상기 견갑골 돌출부위와 견갑골이 돌출하지 않은 견갑골 비 돌출 부위 간의 길이를 비교하여 척추 측만의 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 척추 측만증 분석시스템.
5. 삭제
6. 삭제
7. 피 측정자의 신체를 스캔하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 3차원 모델링 데이터 생성단계,
   상기 3차원 모델링 데이터를 분석하여 상기 피 측정자의 척추 측만의 정도를 측정하는 데이터 분석단계를 포함하고,
   상기 데이터 분석단계는,
   피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선을 기준으로 좌측 및 우측으로 나누어서 각각 좌측 3차원 모델링 데이터와 우측 3차원 모델링 데이터를 얻는 단계,
   상기 좌측 3차원 모델링 데이터와 상기 우측 3차원 모델링 데이터 각각의 부피를 구하는 단계,
   상기 좌측 3차원 모델링 데이터와 상기 우측 3차원 모델링 데이터의 부피를 비교하여 척추 측만의 정도를 측정하는 단계를 포함하는 척추 측만증 분석방법.
8. 피 측정자의 신체를 스캔하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 3차원 모델링 데이터 생성단계,
   상기 3차원 모델링 데이터를 분석하여 상기 피 측정자의 척추 측만의 정도를 측정하는 데이터 분석단계를 포함하고,
   상기 데이터 분석단계는,
   피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선과 평행한 방향으로서 상기 피 측정자의 앞뒤방향으로 복수의 편으로 분할하여 복수의 분할 편을 얻는 단계,
   상기 복수의 분할 편 각각의 면적을 구하는 단계,
   상기 복수의 분할 편 각각에 대하여 상기 피 측정자의 좌측과 우측에서 서로 대칭되는 위치의 분할 편 각각의 면적을 비교하여 척추 측만의 정도를 측정하는 단계를 포함하는 척추 측만증 분석방법.
9. 피 측정자의 신체를 스캔하여 3차원 모델링 데이터를 생성하는 3차원 모델링 데이터 생성단계,
   상기 3차원 모델링 데이터를 분석하여 상기 피 측정자의 척추 측만의 정도를 측정하는 데이터 분석단계를 포함하고,
   상기 데이터 분석단계는,
   상기 3차원 모델링 데이터로부터 견갑골이 돌출한 견갑골 돌출부위의 3차원 이미지를 얻는 단계,
   상기 견갑골 돌출부위를 기준점으로 상기 피 측정자의 좌우 측의 무게의 중심이 되는 무게중심선과 수직방향으로 절단하여 절단면을 얻는 단계,
   상기 절단면 상에서 상기 견갑골 돌출부위와 상기 견갑골이 돌출하지 않은 견갑골 비 돌출 부위 간의 길이를 비교하여 척추 측만의 정도를 측정하는 단계를 포함하는 척추 측만증 분석방법.
10. 삭제

Images