KR101673904B1 - 의료 보조기 제작 시스템 및 방법 - Google Patents

의료 보조기 제작 시스템 및 방법 Download PDF

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주일원
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Abstract

본 발명은 보조기가 착용될 피검체의 신체 부위에 대한 외형 3D 영상에 표시된 마크 포인트를 사용하여 기준점 정보를 생성하고; 상기 3D 영상의 외형 정보와 상기 기준점 정보를 포함하는 기준 모델을 생성하며; 상기 기준점 정보를 기초로, 선택된 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 매핑(mapping)하여 보조기 디자인을 생성하도록 구성된 보조기 디자인 생성 시스템을 포함하고, 상기 기준점 정보는 상기 신체 부위의 관절축에 대한 관절 기준점 정보를 포함하는 의료 보조기 디자인 제작 시스템을 제공한다.

Description

의료 보조기 제작 시스템 및 방법{System and method of manufacturing orthosis}
본 발명은 의료 보조기 제작 시스템 및 방법에 관한 것이다.
인체 기능을 보조하거나 교정하는 장치로서 사용되는 의료 보조기를 제작함에 있어, 종래에는 다음과 같은 과정을 진행하게 된다.
즉, 3D 스캐너(scanner)를 이용하여 보조기가 착용될 신체 부위를 스캐닝(scanning)하여 외형에 대한 3D 영상 데이터를 생성하고, 그 후에 해당 3D 영상에 대해 작업자가 보정하여 신체 부위 디자인을 생성하고, 그 후에 NC(numerical control work) 가공 장비를 사용하여 신체 부위 디자인에 대한 가공품을 제조하고, 그 후에 가공품의 외면에 보조기 생성 물질을 부착하고 본을 뜨는 과정을 통해, 종래의 의료 보조기를 제작하게 된다.
그런데, 이와 같은 종래의 의료 보조기 제작은 여러 문제점을 갖게 된다.
종래의 경우에는 신체 부위에 대한 가공품을 제조하는 과정과, 이 가공품에 본을 뜨는 과정 등 여러 과정이 수반됨에 따라, 제작 시간이 상당히 길어지는 문제가 있다.
그리고, 3D 영상 데이터는 단순히 해당 신체 부위의 표면에 대한 데이터로서 보조기 사용에 밀접한 관련이 있는 관절을 포함한 골격 구조 정보는 포함되어 있지 않다. 이에 따라, 환자에 적합한 보조기를 제작하는 것에 한계가 있다.
또한, 신체 부위 디자인 생성은 작업자의 경험에 전적으로 의존할 수 밖에 없어, 작업자에 따라 보조기에 편차가 발생하고, 제품 신뢰성을 확보하기 어려운 문제가 있다. 더욱이, 보조기 제작을 위해 수작업을 통해 본을 뜨는 과정이 수행됨에 따라, 제품의 신뢰성을 확보하기 어려운 문제가 마찬가지로 발생한다.
이처럼, 제품 신뢰성이 확보되지 않음으로써, 보조기를 환자에게 착용한 후 적합하지 않게 되면, 번거로운 제작 과정을 재차 수행해야 하는 문제가 유발된다.
위와 같이, 종래의 보조기 제작 방법에 따르면, 제작 효율이 저하되고 제품 신뢰성이 확보되지 않는 등의 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 보조기 제작 효율을 개선하고 신뢰성을 확보할 수 있는 방안을 제공하는 것에 과제가 있다.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 보조기가 착용될 피검체의 신체 부위에 대한 외형 3D 영상에 표시된 마크 포인트를 사용하여 기준점 정보를 생성하고; 상기 3D 영상의 외형 정보와 상기 기준점 정보를 포함하는 기준 모델을 생성하며; 상기 기준점 정보를 기초로, 선택된 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 매핑(mapping)하여 보조기 디자인을 생성하도록 구성된 보조기 디자인 생성 시스템을 포함하고, 상기 기준점 정보는 상기 신체 부위의 관절축에 대한 관절 기준점 정보를 포함하는 의료 보조기 디자인 제작 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 마크 포인트는, 상기 신체 부위에 직접 마킹되어 상기 3D 영상에 표시된 제1마크 포인트와, 상기 보조기 디자인 생성 시스템을 이용하여 상기 3D 영상에 마킹되어 상기 3D 영상에 표시된 제2마크 포인트를 포함할 수 있다.
상기 보조기 디자인 템플릿은, 상기 기준점 정보에 대응되는 표준 기준점 정보를 포함하고, 상기 표준 기준점을 상기 기준 모델의 기준점에 매칭시키고 이를 기반으로 상기 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 맵핑할 수 있다.
표준 관절 기준점과 상기 기준 모델의 관절 기준점 매칭시, 상기 표준 관절 기준점의 관절축과 상기 관절 기준점의 관절축을 매칭시킬 수 있다.
상기 기준점은 상기 신체 부위에 대한 좌표계 원점을 포함할 수 있다.
상기 보조기 디자인 생성 시스템은, 이웃하는 상기 기준점 사이를 잇는 뼈대 라인 정보와 상기 기준점 정보를 기초로, 상기 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 매핑(mapping)하여 상기 보조기 디자인을 생성하도록 구성될 수 있다.
상기 보조기 디자인 생성 시스템은, 상기 기준 모델의 자세를 보정하도록 구성될 수 있다.
상기 보조기 디자인 생성 시스템은, 상기 보조기 디자인의 적어도 일부 영역에 대해 두께를 조절하도록 구성될 수 있다.
상기 신체 부위는, 사지 중 하나 또는 목 부위일 수 있다.
상기 신체 부위를 스캐닝하여 상기 3D 영상을 생성하는 3D 스캐너와; 상기 보조기 디자인 정보를 전송받아 해당 보조기를 제조하는 3D 프린터를 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 보조기 디자인 생성 시스템에서, 보조기가 착용될 피검체의 신체 부위에 대한 외형 3D 영상에 표시된 마크 포인트를 사용하여 기준점 정보를 생성하고, 상기 3D 영상의 외형 정보와 상기 기준점 정보를 포함하는 기준 모델을 생성하며, 상기 기준점 정보를 기초로, 선택된 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 매핑(mapping)하여 보조기 디자인을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 기준점 정보는 상기 신체 부위의 관절축에 대한 관절 기준점 정보를 포함하는 의료 보조기 디자인 제작 방법을 제공한다.
여기서, 상기 마크 포인트는, 상기 신체 부위에 직접 마킹되어 상기 3D 영상에 표시된 제1마크 포인트와, 상기 보조기 디자인 생성 시스템을 이용하여 상기 3D 영상에 마킹되어 상기 3D 영상에 표시된 제2마크 포인트를 포함할 수 있다.
상기 보조기 디자인 템플릿은, 상기 기준점 정보에 대응되는 표준 기준점 정보를 포함하고, 상기 표준 기준점을 상기 기준 모델의 기준점에 매칭시키고 이를 기반으로 상기 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 맵핑할 수 있다.
표준 관절 기준점과 상기 기준 모델의 관절 기준점 매칭시, 상기 표준 관절 기준점의 관절축과 상기 관절 기준점의 관절축을 매칭시킬 수 있다.
상기 기준점은 상기 신체 부위에 대한 좌표계 원점을 포함할 수 있다.
상기 보조기 디자인 생성 시스템에서, 이웃하는 상기 기준점 사이를 잇는 뼈대 라인 정보와 상기 기준점 정보를 기초로, 상기 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 매핑(mapping)하여 상기 보조기 디자인을 생성할 수 있다.
상기 보조기 디자인 생성 시스템에서, 상기 기준 모델의 자세를 보정할 수 있다.
상기 보조기 디자인 생성 시스템에서, 상기 보조기 디자인의 적어도 일부 영역에 대해 두께를 조절할 수 있다.
상기 신체 부위는, 사지 중 하나 또는 목 부위일 수 있다.
3D 스캐너를 사용하여, 상기 신체 부위를 스캐닝하여 상기 3D 영상을 생성하는 단계와; 3D 프린터에서, 상기 보조기 디자인 정보를 전송받아 해당 보조기를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 보조기가 착용될 신체 부위의 관절 구조나 골격 구조의 기준이 되는 기준점을 설정하여 기준 모델을 생성하고, 기준점을 기초로 보조기 디자인 템플릿을 기준 모델에 매핑하여 보조기 디자인을 생성하며, 생성된 보조기 디자인으로 바로 보조기를 제조할 수 있다.
이에 따라, 보조기 착용자에 최적화된 보조기를 제작할 수 있게 되어, 보조기 제작의 신뢰성이 극대화될 수 있다.
또한, 보조기 디자인 생성 애플리케이션을 통해 매우 짧은 시간에 보조기 디자인 생성하고 그 후 보조기 제조 장비를 사용하여 보조기를 즉시 제작할 수 있게 되므로, 보조기 제작 과정이 상당한 정도로 단축되고 간소화됨으로써, 보조기 제작 효율성이 극대화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료 보조기 제작 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 의료 보조기 제작 방법을 개략적으로 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하지 영상에 표시된 마크 포인트를 개략적으로 도시한 도면.
도 4 내지 7은 본 발명의 실시예에 따른 마크 포인트를 사용하여 하지의 여러 기준점을 설정하는 모습을 개략적으로 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 생성된 하지의 기준점과 뼈대 라인의 모습을 개략적으로 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 생성된 기준 모델에 매핑되어 형성된 보조기 디자인의 모습을 개략적으로 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 생성된 보조기 디자인의 두께를 조절하는 모습을 개략적으로 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명에 따라 제작되는 의료 보조기로서는, 사람뿐만 아니라 동물 등에 적용되는 보조기가 해당될 수 있고 또한 보조기가 적용될 수 있는 모든 신체 기관에 착용되는 모든 종류의 보조기가 해당될 수 있는데, 이하의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 사람의 하지에 착용되는 보조기를 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료 보조기 제작 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 의료 보조기 제작 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 의료 보조기 제작 시스템(10)은, 3D 스캐너(100)와, 보조기 디자인 생성 시스템(200)과, 보조기 제작 장비(300)를 포함할 수 있다.
이와 같이 구성을 갖는 보조기 제작 시스템과 이를 이용한 보조기 제작 방법을 이하에서 함께 설명한다.
3D 스캐너(100)는 보조기가 착용될 신체 부위로서 예를 들어 하지를 스캐닝하는 구성으로서, 하지의 외형에 대한 3D 영상 데이터를 생성하여 출력하게 된다 (S20).
이때, 본 발명의 실시예에 따르면, 3D 스캐너(100)를 사용하여 하지를 스캐닝하기 전에, 의사 등의 의료진은 보조기를 착용할 착용자의 하지를 직접 만지면서 하지의 관절 부위의 피부 즉 관절축 상의 피부에 마킹펜 등을 사용하여 마킹(marking)을 하여 마크 포인트 즉 제1마크 포인트를 표시할 수 있다 (S10).
이와 관련하여, 하지에는 회전 기능을 담당하는 여러 관절들이 있으며, 이들 여러 관절들 중 적어도 일부 부위의 피부에 마킹할 수 있다. 본 실시예에서는, 무릅 관절(knee joint)과, 발목의 회전과 관련된 관절로서 상하 회전과 관련된 거퇴 관절(talocrural joint)과 좌우 회전과 관련된 거골하 관절(subtalar joint)과 관련된 부위의 피부에 마킹을 하여 관절축에 대한 제1마크 포인트를 표시하게 된다.
이 제1마크 포인트 표시와 관련하여 도 3을 참조할 수 있는데, 설명의 편의를 위해, 제1마크 포인트는 십자(+) 형태로 표시하였다. 이를 참조하면, 무릅 관절의 내측 및 외측 끝단에 대한 제1마크 포인트(P_K_IN, P_K_OUT)와, 거퇴 관절의 내측 및 외측 끝단에 대한 제1마크 포인트(P_T_IN, P_T_OUT)와, 거골하 관절의 발등 끝단에 대한 제1마크 포인트(P_S_TOP)가 도시되어 있다.
이와 같이 제1마크 포인트가 표시된 상태에서 하지에 대한 3D 스캐닝이 수행되고, 이에 따라 3D 영상 데이터에는 제1마크 포인트 정보 또한 포함하게 된다.
보조기 디자인 생성 시스템(200)은 3D 스캐너(100)에서 출력된 3D 영상 데이터를 입력받고 이를 사용하여 하지에 대한 보조기 디자인을 생성하는 구성이다.
이와 같은 보조기 디자인 생성 시스템(200)으로서는 컴퓨터가 사용될 수 있는데, 이 시스템(200)은 보조기 디자인 생성 애플리케이션을 실행하고 연산처리를 수행하는 본체와, 영상을 표시하는 영상 출력 장치인 모니터와, 작업자의 입력 동작을 처리하는 키보드, 마우스 등과 같은 입력장치를 포함할 수 있다.
보조기 디자인 생성 시스템(200)은 보조기 착용을 위한 하지 원본 모델인 스캐닝 영상을 모니터에 표시하게 된다. 모니터에 표시된 스캐닝 영상에는 제1마크 포인트 또한 함께 표시된다.
작업자는 하지에 적합한 보조기 디자인 생성을 위한 기준점을 설정하기 위해, 스캐닝 영상의 특정 위치(즉, 피부 상의 특정 위치)에 마킹을 하여 제2마크 포인트를 생성할 수 있다 (S30). 이와 같은 제2마크 포인트 정보와, 스캐닝 영상에 존재하는 제1마크 포인트 정보를 함께 사용하여, 적합한 보조기 디자인을 생성하기 위한 기준점들을 생성하게 된다 (S40). 한편, 이 기준점들에 의해 하지에 대한 기준 뼈대 라인이 생성될 수 있다.
기준점으로서는, 예를 들면, 하지의 각 부분을 좌표계로 표현하기 위한 좌표계 원점과 관절축을 특정하기 위한 관절 기준점을 포함할 수 있고, 더욱이 해당 신체 부위의 끝단인 하지 끝단으로서 발가락 끝단을 나타내는 발끝 기준점을 포함할 수 있다. 그리고, 이웃하는 기준점들을 연결하여 기준 뼈대 라인이 정의될 수 있다.
이와 관련하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 제2마크 포인트 표시와 관련하여 도 3을 재차 참조하면, 제2마크 포인트는 원형의 점 형태로 표시되어 있다. 발꿈치 뒤쪽 끝단에 대한 제2마크 포인트(P_H_BACK)와, 발꿈치 바닥 끝단에 대한 제2마크 포인트(P_H_B)와, 엄지 발가락 주 관절 바닥 끝단에 대한 제2마크 포인트(P_B_B)와, 새끼 발가락 주 관절 바닥 끝단에 대한 제2마크 포인트(P_L_B)와, 검지 발가락 주 관절 바닥 끝단에 대한 제2마크 포인트(P_C_B)와, 엄지 발가락 주 관절 내측 끝단에 대한 제2마크 포인트(P_P_IN)와, 새끼 발가락 주 관절 외측 끝단에 대한 제2마크 포인트(P_P_OUT)가 도시되어 있다.
다음으로, 좌표계 원점을 생성하는 것과 관련하여 도 4를 참조하면, 발꿈치 바닥 끝단 포인트(P_H_B)와 엄지 발가락 주 관절 바닥 끝단 포인트(P_B_B)와 새끼 발가락 주 관절 바닥 끝단 포인트(P_L_B)를 지나가는 평면(즉, 발바닥 평면)에 수직하며 발꿈치 뒤쪽 끝단 포인트(P_H_BACK)를 지나가는 선은 좌표계 원점(O)의 Z축으로 정의되고, 이 Z축선과 만나는 발바닥 평면의 지점은 원점(O)으로 정의된다. 또한, 검지 발가락 주 관절 바닥 끝단 포인트(P_C_B)를 수직 방향(즉, Z축 방향)으로 지나가는 선이 발바닥 평면과 만나는 지점(C_O_B)과 좌표계 원점(O)을 잇는 선은 Y축으로 정의되고, 이에 따라 Y축 및 Z축에 수직한 X축이 정의될 수 있다.
한편, 발가락 최끝단 지점(P_E)을 지나며 Y축에 수직한 평면이, Y축과 만나는 지점은 발끝 기준점(C_E)으로 정의된다. 여기서, 발가락 최끝단 지점(P_E)은 작업자에 의해 영상에 표시되거나, 영상 처리에 의해 자동적으로 검출될 수 있다.
다음으로, 거퇴 관절축에 대한 기준점을 생성하는 것과 관련하여 도 5를 참조하면, 거퇴 관절의 내측 및 외측 끝단 포인트(P_T_IN, P_T_OUT)를 잇는 선인 거퇴 관절축(A_T)의 가운데 지점(C_T)이 해당 관절축에 대한 기준점(C_T)으로 정의된다.
다음으로, 발가락 관절축에 대한 기준점을 생성하는 것과 관련하여 도 5를 참조하면, 엄지 발가락 주 관절 내측 끝단 포인트(P_P_IN) 및 새끼 발가락 주 관절 외측 끝단 포인트(P_P_OUT)를 잇는 선인 발가락 관절축(A_P)의 가운데 지점(C_P)이 해당 관절축에 대한 기준점(C_P)으로 정의된다.
다음으로, 거골하 관절축에 대한 기준점을 생성하는 것과 관련하여 도 6을 참조하면, 거골하 관절의 발등 끝단 포인트(P_S_TOP)와 발꿈치 뒤쪽 끝단 포인트(P_H_BACK)를 잇는 선을 원점 좌표계의 XY 평면 상에서 특정 각도로서 예를 들어 대략 23도 정도 거골하 관절의 발등 끝단 포인트(P_S_TOP)를 기준으로 도면상의 시계 방향(즉, 발꿈치에서 외측 방향)으로 회전시키게 되고, 이 선은 거골하 관절축(A_S)으로 정의된다. 이때, 이 거골하 관절축(A_S)이 발꿈치 뒤측 표면과 만나는 지점(P_S_BACK) 또한 정의되며, 거골하 관절의 발등 끝단 포인트(P_S_TOP) 까지의 거리:거골하 관절축(A_S)이 발꿈치 뒤측 표면과 만나는 지점(P_S_BACK) 까지의 거리가 3:7의 비율이 되는 지점이 거골하 관절축(A_S)에 대한 기준점(C_S)으로 정의된다.
다음으로, 무릅 관절축에 대한 기준점을 생성하는 것과 관련하여 도 7을 참조하면, 무릅 관절 내측 및 외측 끝단 포인트(P_K_IN, P_K_OUT)를 잇는 선인 무릅 관절축(A_T)의 가운데 지점(C_T)이 해당 관절축에 대한 기준점(C_T)으로 정의된다.
위와 같은 기준점들은 관절 구조 및 뼈대 구조 즉 골격 구조와 관련된 주요 기준 지점들로서, 이와 같은 기준점들을 통해 하지의 골격 구조가 파악되고 특정될 수 있다.
이와 관련하여 예를 들면, 도 8에 도시한 바와 같이, 무릅 관절축의 기준점(C_K)과 거퇴 관절축의 기준점(C_T)를 잇는 연결선을 생성하고 이를 정강이뼈 라인(B_T)으로 정의하며, 거퇴 관절축(A_T)의 기준점(C_T)과 거골하 관절축(A_S)의 기준점(C_S)를 잇는 연결선을 생성하고 이를 발목뼈 라인(B_S)으로 정의하고, 거골하 관절축(A_S)의 기준점(C_S)과 발가락 관절축(A_P)의 기준점(C_P)를 잇는 연결선을 생성하고 이를 발허리뼈 라인(B_P)으로 정의하고, 발가락 관절축(A_P)의 기준점(C_P)과 발끝 기준점(C_E)를 잇는 연결선을 생성하고 이를 발가락뼈 라인(B_F)으로 정의할 수 있다.
한편, 기준점을 생성하기 위한 제1 및 2마크 포인트와 관련하여, 전술한 제1마크 포인트와 제2마크 포인트의 수나 위치는 일예로서 필요에 따라 적절하게 조절되거나 변경될 수 있다. 예를 들면, 전술한 제2마크 포인트의 적어도 일부 포인트를 제1마크 포인트로 변경할 수 있고, 마찬가지로 제1마크 포인트의 적어도 일부 포인트를 제2마크 포인트로 변경할 수 있다.
보조기 디자인 생성 시스템(200)은 제1 및 2마크 포인트를 기초로 정의된 기준점 정보를 생성하고 이를 3D 영상의 외형 정보와 결합하여, 보조기 디자인 생성의 기준이 되는 하지 기준 모델을 생성할 수 있게 된다.
한편, 하지 기준 모델을 구성하는 정보는 기준점 정보와 함께 기준 뼈대 라인 정보를 더 포함할 수 있다.
여기서, 기준점 정보는 기준점의 위치를 포함할 수 있고, 기준점이 관절 기준점인 경우 관절축의 방향 정보(즉, 벡터 정보) 또한 포함할 수 있다.
한편, 하지 기준 모델을 생성한 후, 보조기 디자인 생성 시스템(200)은 이 기준 모델을 보정할 수 있다 (S60). 이와 관련하여, 스캐닝시 신체적 결함이나 주변 환경에 따라 피검자의 자세는 원하는 것과 달리 일정치 않을 가능성이 많고, 또한 신체 부위의 교정 정도 등에 따라 자세의 변화가 요구될 수도 있다. 이와 같은 경우들에 있어, 하지 기준 모델에 대해 바람직한 자세로 보정을 수행하게 된다.
기준 모델 생성 후 또는 이에 대한 보정이 수행된 후에, 보조기 디자인 생성 시스템(200)은 원하는 보조기 디자인 샘플 즉 템플릿(template)을 선택하게 된다 (S70). 이와 관련하여, 사용 목적이나 체형 등에 따라 다양한 형태의 보조기가 사용될 수 있을 것이므로, 보조기 디자인 생성 시스템(200)에는 여러 다양한 형태의 보조기 디자인 템플릿들이 사전에 마련되어 저장될 수 있고, 이들 템플릿들 중 착용자에게 적합하다고 판단되는 형태의 디자인 템플릿이 선택될 수 있다. 한편, 보조기 디자인 템플릿을 선택함에 있어서는, 의료진의 처방이 고려되는 것이 바람직할 것이다.
보조기 디자인 템플릿이 선택되면, 보조기 디자인 생성 시스템(200)은 선택된 보조기 템플릿을 하지 기준 모델에 적합한 형태로 변형하여, 보조기 디자인을 생성할 수 있다 (S80).
이와 관련하여, 보조기 디자인 템플릿은 하지에 대한 표준 모델을 기반으로 생성된 것으로서, 예를 들면 보조기 디자인 템플릿은 표준 모델의 기준점 정보 즉, 표준 기준점 정보와 표준 기준점을 기초로 한 표준 형태 정보를 포함할 수 있다. 물론, 보조기 디자인 템플릿은 표준 기준점 정보를 포함한 표준 골격 구조 정보를 포함할 수 있다.
이에 따라, 표준 기준점을 대응되는 기준 모델의 기준점에 매칭(matching)시키고 이를 기반으로 표준 형태를 기준 모델의 외형에 맵핑(mapping)하게 되고, 이에 따라 보조기 디자인 템플릿은 기준 모델에 적합한 형태로 변형되어, 기준 모델에 대한 보조기 디자인이 생성될 수 있게 된다. 여기서, 기준점 매칭시 관절 기준점에 대해서는 그 관절축 또한 함께 매칭시키는 것이 바람직하다.
물론, 표준 뼈대 라인 정보가 포함되는 경우에는, 기준점과 함께 뼈대 라인을 매칭시키게 된다.
보조기 디자인 생성과 관련하여 도 9를 참조할 수 있는데, 하지 기준 모델에 대해 보조기 디자인 템플릿을 매핑하여 보조기 디자인이 생성될 수 있게 된다. 특히, 보조기 디자인 애플리케이션을 사용하여 데이터 처리를 통해 보조기 디자인을 생성할 수 있게 되므로, 수작업을 통해서는 구현하기 어려운 유연한 곡선 등 모든 형상을 자유롭게 구현할 수 있어, 인체 공학적으로 최적화된 보조기 디자인을 손쉽게 생성할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 보조기 디자인 생성 시스템(200)은 보조기 디자인의 두께를 적어도 일부 영역에 대해 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여 도 10을 참조하여 예를 들면, 보조기 디자인은 기본적으로 설정된 디폴트(default) 두께(d1)를 갖게 된다. 작업자가 두께 감소를 위한 특정 영역(A3)을 선택하게 되면 이에 따라 해당 영역(A3)에 대해서는 기본 두께(d1)보다 얇은 두께(d2)를 갖도록 설정될 수 있으며, 이 영역(A3)의 두께(d2)는 작업자에 의해 설정될 수 있다. 한편, 선택 영역(A3)과 디폴트 두께(d)의 기본 영역(A1)이 직접 맞붙게 위치하게 되면 이들 영역 사이에는 두께가 급격하게 변하게 되어 보조기 결함이나 착용자 불편감이 유발될 수 있게 된다. 따라서, 선택 영역(A3)과 기본 영역(A1) 사이에는 두께가 연속적으로 부드럽게 변화할 수 있도록 하는 완충 영역(A2)가 일정 폭으로 설정되어, 이 완충 영역(A2)에서는 곡선 형태로 두께가 변화할 수 있다.
위와 같이 보조기 디자인이 생성되면, 디자인 생성 시스템(200)은 보조기 디자인 3D 데이터를 보조기 제조 장비(300)에 전송하게 되며, 보조기 제조 장비(300)는 전송된 보조기 디자인 데이터에 따라 대응되는 보조기를 제작하게 된다 (S90). 이때, 보조기 제조 장비(300)로서는 3D 프린터가 사용되는 것이 바람직한데, 이에 한정되지는 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 보조기가 착용될 신체 부위의 관절 구조나 골격 구조의 기준이 되는 기준점을 설정하여 기준 모델을 생성하고, 기준점을 기초로 보조기 디자인 템플릿을 기준 모델에 매핑하여 보조기 디자인을 생성하며, 생성된 보조기 디자인으로 바로 보조기를 제조할 수 있다.
이에 따라, 보조기 착용자에 최적화된 보조기를 제작할 수 있게 되어, 보조기 제작의 신뢰성이 극대화될 수 있다.
또한, 보조기 디자인 생성 애플리케이션을 통해 매우 짧은 시간에 보조기 디자인 생성하고 그 후 보조기 제조 장비를 사용하여 보조기를 즉시 제작할 수 있게 되므로, 보조기 제작 과정이 상당한 정도로 단축되고 간소화됨으로써, 보조기 제작 효율성이 극대화될 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 의료 보조기 제작 시스템 및 방법은, 사람의 사지, 목 등 다양한 부위에 대한 보조기 제작에 동일유사하게 적용될 수 있음은 자명하다. 또한, 사람뿐만 아니라 동물에 대한 보조기 제작에도 적용될 수 있음은 자명하다.
전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
10: 의료 보조기 제작 시스템 100: 3D 스캐너
200: 보조기 디자인 생성 시스템 300: 보조기 제작 장비

Claims (20)

  1. 보조기가 착용될 피검체의 신체 부위인 하지에 대한 외형 3D 영상에 표시된 다수의 마크 포인트로서 상기 신체 부위의 피부에 표시된 상기 다수의 마크 포인트를 사용하여 다수의 기준점 정보를 생성하고; 상기 3D 영상의 외형 정보와 상기 다수의 기준점 정보를 포함하는 기준 모델을 생성하며; 상기 다수의 기준점 정보를 기초로, 선택된 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 매핑(mapping)하여 보조기 디자인을 생성하도록 구성된 보조기 디자인 생성 시스템을 포함하고,
    상기 다수의 마크 포인트는 상기 신체 부위의 다수의 관절축인 무릅 관절축과 거퇴 관절축과 거골하 관절축과 발가락 관절축 각각에 대한 2개의 마크 포인트를 포함하며,
    상기 다수의 기준점 정보는, 상기 무릅 관절축과 거퇴 관절축과 거골하 관절축과 발가락 관절축 각각에 대한 2개의 마크 포인트를 사용하여 생성된 다수의 관절 기준점 정보인 무릅 관절 기준점 정보와 거퇴 관절 기준점 정보와 거골하 관절 기준점 정보와 발가락 관절 기준점 정보를 포함하고,
    상기 무릅 관절 기준점은 무릅 관절 내측 및 외측 끝단 마크 포인트를 잇는 선인 상기 무릅 관절축의 가운데 지점이며, 상기 거퇴 관절 기준점은 거퇴 관절 내측 및 외측 끝단 마크 포인트를 잇는 선인 상기 거퇴 관절축의 가운데 지점이며, 상기 발가락 관절 기준점은 엄지 발가락 주 관절 내측 끝단 마크 포인트 및 새끼 발가락 주 관절 외측 끝단 마크 포인트를 잇는 선인 상기 발가락 관절축의 가운데 지점이며,
    상기 거골하 관절축은 거골하 관절 발등 끝단 마크 포인트와 발꿈치 뒤쪽 끝단 마크 포인트를 잇는 선을 발바닥 평면 상에서 23도 상기 거골하 관절 발등 끝단 마크 포인트를 기준으로 발꿈치에서 외측 방향으로 회전시켜 정의되고, 상기 거골하 관절 기준점은 상기 거골하 관절 발등 끝단 마크 포인트까지의 거리:상기 거골하 관절축이 발꿈치 뒤측 표면과 만나는 지점까지의 거리가 3:7의 비율이 되는 지점이며,
    상기 보조기 디자인 생성 시스템은, 상기 다수의 관절 기준점을 잇는 뼈대 라인 정보와 상기 다수의 기준점 정보를 기초로, 상기 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 매핑하여 상기 보조기 디자인을 생성하도록 구성된
    의료 보조기 디자인 제작 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 마크 포인트는, 상기 신체 부위에 직접 마킹되어 상기 3D 영상에 표시된 제1마크 포인트와, 상기 보조기 디자인 생성 시스템을 이용하여 상기 3D 영상에 마킹되어 상기 3D 영상에 표시된 제2마크 포인트를 포함하는
    의료 보조기 디자인 제작 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조기 디자인 템플릿은, 상기 다수의 기준점 정보에 대응되는 다수의 표준 기준점 정보를 포함하고,
    상기 다수의 표준 기준점을 상기 기준 모델의 다수의 기준점에 매칭시키고 이를 기반으로 상기 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 맵핑하는
    의료 보조기 디자인 제작 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    다수의 표준 관절 기준점과 상기 기준 모델의 다수의 관절 기준점 매칭시, 상기 다수의 표준 관절 기준점의 관절축과 상기 다수의 관절 기준점의 관절축을 매칭시키는
    의료 보조기 디자인 제작 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 기준점은 상기 신체 부위에 대한 좌표계 원점을 포함하는
    의료 보조기 디자인 제작 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조기 디자인 생성 시스템은, 상기 기준 모델의 자세를 보정하도록 구성된
    의료 보조기 디자인 제작 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조기 디자인 생성 시스템은, 상기 보조기 디자인의 적어도 일부 영역에 대해 두께를 조절하도록 구성된
    의료 보조기 디자인 제작 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 신체 부위를 스캐닝하여 상기 3D 영상을 생성하는 3D 스캐너와;
    상기 보조기 디자인 정보를 전송받아 해당 보조기를 제조하는 3D 프린터
    를 포함하는 의료 보조기 디자인 제작 시스템.
  11. 보조기 디자인 생성 시스템에서,
    보조기가 착용될 피검체의 신체 부위인 하지에 대한 외형 3D 영상에 표시된 다수의 마크 포인트로서 상기 신체 부위의 피부에 표시된 상기 다수의 마크 포인트를 사용하여 다수의 기준점 정보를 생성하고,
    상기 3D 영상의 외형 정보와 상기 다수의 기준점 정보를 포함하는 기준 모델을 생성하며,
    상기 다수의 기준점 정보를 기초로, 선택된 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 매핑(mapping)하여 보조기 디자인을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 다수의 마크 포인트는 상기 신체 부위의 다수의 관절축인 무릅 관절축과 거퇴 관절축과 거골하 관절축과 발가락 관절축 각각에 대한 2개의 마크 포인트를 포함하며,
    상기 다수의 기준점 정보는, 상기 무릅 관절축과 거퇴 관절축과 거골하 관절축과 발가락 관절축 각각에 대한 2개의 마크 포인트를 사용하여 생성된 다수의 관절 기준점 정보인 무릅 관절 기준점 정보와 거퇴 관절 기준점 정보와 거골하 관절 기준점 정보와 발가락 관절 기준점 정보를 포함하고,
    상기 무릅 관절 기준점은 무릅 관절 내측 및 외측 끝단 마크 포인트를 잇는 선인 상기 무릅 관절축의 가운데 지점이며, 상기 거퇴 관절 기준점은 거퇴 관절 내측 및 외측 끝단 마크 포인트를 잇는 선인 상기 거퇴 관절축의 가운데 지점이며, 상기 발가락 관절 기준점은 엄지 발가락 주 관절 내측 끝단 마크 포인트 및 새끼 발가락 주 관절 외측 끝단 마크 포인트를 잇는 선인 상기 발가락 관절축의 가운데 지점이며,
    상기 거골하 관절축은 거골하 관절 발등 끝단 마크 포인트와 발꿈치 뒤쪽 끝단 마크 포인트를 잇는 선을 발바닥 평면 상에서 23도 상기 거골하 관절 발등 끝단 마크 포인트를 기준으로 발꿈치에서 외측 방향으로 회전시켜 정의되고, 상기 거골하 관절 기준점은 상기 거골하 관절 발등 끝단 마크 포인트까지의 거리:상기 거골하 관절축이 발꿈치 뒤측 표면과 만나는 지점까지의 거리가 3:7의 비율이 되는 지점이며,
    상기 보조기 디자인 생성 시스템에서, 상기 다수의 관절 기준점을 잇는 뼈대 라인 정보와 상기 다수의 기준점 정보를 기초로, 상기 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 매핑하여 상기 보조기 디자인을 생성하는
    의료 보조기 디자인 제작 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수의 마크 포인트는, 상기 신체 부위에 직접 마킹되어 상기 3D 영상에 표시된 제1마크 포인트와, 상기 보조기 디자인 생성 시스템을 이용하여 상기 3D 영상에 마킹되어 상기 3D 영상에 표시된 제2마크 포인트를 포함하는
    의료 보조기 디자인 제작 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 보조기 디자인 템플릿은, 상기 다수의 기준점 정보에 대응되는 다수의 표준 기준점 정보를 포함하고,
    상기 다수의 표준 기준점을 상기 기준 모델의 다수의 기준점에 매칭시키고 이를 기반으로 상기 보조기 디자인 템플릿을 상기 기준 모델에 맵핑하는
    의료 보조기 디자인 제작 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    다수의 표준 관절 기준점과 상기 기준 모델의 다수의 관절 기준점 매칭시, 상기 다수의 표준 관절 기준점의 관절축과 상기 다수의 관절 기준점의 관절축을 매칭시키는
    의료 보조기 디자인 제작 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수의 기준점은 상기 신체 부위에 대한 좌표계 원점을 포함하는
    의료 보조기 디자인 제작 방법.
  16. 삭제
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 보조기 디자인 생성 시스템에서, 상기 기준 모델의 자세를 보정하는
    의료 보조기 디자인 제작 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 보조기 디자인 생성 시스템에서, 상기 보조기 디자인의 적어도 일부 영역에 대해 두께를 조절하는
    의료 보조기 디자인 제작 방법.
  19. 삭제
  20. 제 11 항에 있어서,
    3D 스캐너를 사용하여, 상기 신체 부위를 스캐닝하여 상기 3D 영상을 생성하는 단계와;
    3D 프린터에서, 상기 보조기 디자인 정보를 전송받아 해당 보조기를 제조하는 단계
    를 포함하는 의료 보조기 디자인 제작 방법.
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