KR101963624B1 - System and method for evaluation of exercise capacity of knee - Google Patents
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Abstract
무릎의 운동 능력 평가 시스템은 무릎 관절의 위쪽에 고정되는 제1 관성 센서 및 상기 무릎 관절의 아래쪽에 고정되는 제2 관성 센서를 포함하는 관성 측정 장치와, 상기 제1 관성 센서 및 상기 제2 관성 센서가 측정한 데이터를 통해 무릎의 병진 운동 데이터, 굽힘 운동 데이터 및 뒤틀림 운동 데이터를 포함하는 무릎의 운동 상태 데이터를 계산하는 데이터 처리 장치를 포함한다. An inertial measurement device including a first inertial sensor fixed to the upper side of the knee joint and a second inertial sensor fixed to the lower side of the knee joint, and a second inertial sensor fixed to the first inertial sensor and the second inertial sensor, And data processing apparatus for calculating kinetic state data of the knee including translational motion data of the knee, bending motion data, and twist motion data through the data measured by the knee.
Description
본 발명은 무릎의 운동 능력 평가 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무릎이 온전치 않은 환자 등의 무릎 기능 회복 검사를 위한 무릎의 운동 능력 평가 시스템 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
전방십자인대 수술(ACL reonsturction) 등 무릎 수술을 시행한 환자는 재활을 위해 지속적으로 무릎 기능 검사를 받고, 검사 결과에 따라 재활 치료나 운동 치료 등을 처방받아야 한다Patients who underwent knee surgery, such as ACL reconstruction, should undergo continuous knee functional testing for rehabilitation and should be prescribed rehabilitation or exercise therapy depending on the results of the examination
여러 연구를 통해 특정 운동 종목을 통한 무릎의 기능 수행 평가(Functional Performance Test; FPT)를 위한 방법은 정형화되어 있다.Through various studies, the method for functional performance test (FPT) of the knee through specific sports items has been formalized.
대표적인 FPT의 평가 종목으로, 왕복 달리기 테스트(Shuttle run test), 외다리 뛰기 테스트(One leg hop test), 수직 점프 테스트(Vertical jump test) 및 걷기 테스트(Gait test) 등을 들 수 있다.Typical FPT evaluation items include a shuttle run test, a one leg hop test, a vertical jump test, and a Gait test.
왕복 달리기 테스트는 소정 거리로 반환점을 지정하고, 환자가 해당 반환점을 정해진 횟수만큼 왕복으로 달리도록 함으로써 환자의 상태를 평가하는 운동 종목이다. 외다리 뛰기 테스트는 한쪽 다리를 들고 나머지 한 다리로 제자리 멀리 뛰기를 수행함으로써 환자의 상태를 평가하는 운동 종목이다. 수직 점프 테스트는 양발로 지면을 도약하여 제자리 뛰기를 수행함으로써 환자의 상태를 평가하는 운동 종목이다. 마지막으로 걷기 테스트는 환자가 소정 거리를 자연스럽게 걷도록 함으로써, 환자의 상태를 평가하는 운동 종목이다. The round trip test is an exercise item in which a turning point is designated at a predetermined distance and the patient evaluates the condition of the patient by allowing the patient to run the return point a predetermined number of times. The leg run test is an exercise sport that evaluates the condition of the patient by performing one leg run with the other leg in place. The vertical jump test is an exercise item that evaluates the condition of the patient by leaping the ground with a pair of legs and performing a jumping. Finally, the walking test is an exercise item that evaluates the condition of the patient by allowing the patient to walk a predetermined distance naturally.
종래에는, 환자가 주기적으로 의료 기관을 방문하여 의료진 앞에서 위 FPT의 평가 종목을 수행하고, 의료진은 환자의 운동 모습을 육안 관찰하여 환자의 무릎 상태를 평가하고 있다. Conventionally, the patient visits the medical institution periodically to perform evaluation items of the FPT in front of the medical staff, and the medical staff evaluates the knee condition of the patient by observing the motion of the patient visually.
실제로 무릎 관절의 각도 변화 등 관절 상태 관련 수치 정보가 제시된다면, 의료진의 평가에 직관적이고 객관적인 정보를 제공할 수 있으나, 이러한 정보를 제공하기 위한 수단이 뚜렷이 존재하지 않는 상태이다. 현재, 환자가 FPT의 평가 종목을 수행하면서 얻을 수 있는 객관적인 자료는 운동에 걸리는 수행 시간 등 무릎 의 운동 상태와 직접적으로 연관시킬 없는 데이터에 불과하다.In fact, if numerical information related to the joint state, such as an angle change of the knee joint, is presented, it is possible to provide intuitive and objective information to the evaluation of the medical staff, but there is no means to provide such information. At present, the objective data that the patient can obtain while performing the evaluation items of the FPT are merely data that do not directly relate to the kinetic state of the knee, such as the execution time of the exercise.
특허문헌 1과 같이 FPT의 평가 종목에 대하여 자동화를 시도한 사례가 있으나, 단지 운동의 수행 시간 측정의 자동화를 목적으로 할 뿐, 무릎 관절의 각도 변화 등 관절 상태 관련 수치 정보를 제시하고 있지는 못하다. As shown in
무릎 관절 상태에 대한 평가가 주로 의료진의 경험에 근거해 이루어지고 있어, 환자 입장에서는 반드시 의료 기관에 내원하여 FPT 평가를 수행해야 한다. 따라서, 평가 장소가 제한적이며, 내원 당일 환자의 컨디션에 따라 평가 결과가 달라질 수 있어 객관적인 처방을 받기가 어려울 수 있다. The evaluation of the knee joint condition is mainly based on the experience of the medical staff. Therefore, the patient must visit the medical institution and perform the FPT evaluation. Therefore, the evaluation site is limited, and the evaluation result may vary depending on the condition of the patient on the day of visit, so it may be difficult to obtain an objective prescription.
의료진 입장에서도 좀더 직접적이고 객관적인 데이터를 통해 무릎 관절 상태를 평가할 필요성을 호소하고 있다. For medical practitioners, more and more direct and objective data are needed to assess the condition of the knee joint.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무릎의 운동과 관련된 객관적인 데이터를 추출하여 의료진의 진단 편의성을 향상시킬 수 있고, 운동 수행 과정에서 의료진의 개입을 최소화하여 일상 상태의 상태를 검사 환경에 반영할 수 있도록 하는 무릎의 기능 평가 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for extracting objective data related to a motion of a knee, thereby improving diagnosis convenience of a medical staff, And a knee functional evaluation system and method that can be reflected in an examination environment.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 무릎 관절의 위쪽에 고정되는 제1 관성 센서 및 상기 무릎 관절의 아래쪽에 고정되는 제2 관성 센서를 포함하는 관성 측정 장치와, 상기 제1 관성 센서 및 상기 제2 관성 센서가 측정한 데이터를 통해 무릎의 병진 운동 데이터, 굽힘 운동 데이터 및 뒤틀림 운동 데이터를 포함하는 무릎의 운동 상태 데이터를 계산하는 데이터 처리 장치를 포함하는 것을 무릎의 운동 능력 평가 시스템에 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an inertial measurement apparatus including an inertial measurement device including a first inertial sensor fixed to an upper side of a knee joint and a second inertial sensor fixed to a lower side of the knee joint, And a data processing device for calculating kinetic state data of the knee including translational motion data of the knee, bending motion data and twist motion data through the data measured by the inertial sensor and the second inertial sensor, System.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리 장치는, 무릎을 이용하는 복수의 운동 종목에 대한 메뉴를 사용자에게 제공하고, 상기 무릎의 운동 상태 데이터를 이용해 사용자가 선택한 운동 종목에 대해 지정되어 있는 운동 능력 평가 항목에 대한 수치를 산출한다. According to an embodiment, the data processing apparatus may further include: a menu for a plurality of sports items using a knee to a user; and an exercise ability evaluation item Is calculated.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리 장치는, 상기 사용자가 선택한 운동 종목마다 지정되어 있는 데이터 연산 기준에 따라 상기 제1 관성 센서와 상기 제2 관성 센서가 측정한 데이터를 처리하여 상기 무릎의 운동 상태 데이터를 계산한다. According to one embodiment, the data processing apparatus processes data measured by the first inertial sensor and the second inertial sensor according to a data operation criterion designated for each exercise item selected by the user, Calculate the data.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 운동 종목은, 지정된 동작을 통해 무릎의 기능 수행 평가(Functional Performance Test; FPT)를 위한 평가 종목인 왕복 달리기 테스트(Shuttle run test), 외다리 뛰기 테스트(One leg hop test), 수직 점프 테스트(Vertical jump test) 및 걷기 테스트(Gait test)를 포함한다. According to one embodiment, the plurality of sports items may include an evaluation item for a functional performance test (FPT) of a knee through a designated operation, a shuttle run test, a one leg hop test test, a vertical jump test, and a Gait test.
일 실시예에 따르면, 상기 왕복 달리기 테스트는 왕복당 평균 이동 시간, 왕복당 평균 이동 거리, 평균 속도, 총 이동 거리, 총 이동 시간, 평균 가속도, 방향 전환시 무릎의 최대 뒤틀림 각도 및 무릎의 최대 굽힘 각도가 평가 항목으로 포함되고, 상기 외다리 뛰기 테스트는 최대 도약 높이, 도약 시간, 도약 거리, 디딤시 무릎의 뒤틀림 각도 및 도약시 무릎의 굽힘 각도가 평가 항목으로 포함되며, 상기 수직 점프 테스트는 최대 도약 높이, 도약 시간 및 디딤시 무릎의 뒤틀림 각도 및 도약시 무릎의 굽힘 각도가 평가 항목으로 포함되고, 상기 걷기 테스트는 총 이동 거리, 총 걸음 수 및 평균 보폭이 평가 항목으로 포함될 수 있다. According to one embodiment, the reciprocating running test may include an average travel time per round trip, an average travel distance per round trip, an average speed, a total travel distance, a total travel time, an average acceleration, a maximum twist angle of the knee at the redirection, The angle of inclination is included as an evaluation item, and the outward run test includes the maximum jump height, the jump time, the jump distance, the twist angle of the knee when treading and the bending angle of the knee at the jump, The height, the jump time, the twist angle of the knee at the time of jumping, and the bending angle of the knee at the jump are included as evaluation items, and the walking test may include the total moving distance, the total number of steps and the average stride.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리 장치는 사용자가 상기 평가 종목을 정기적으로 수행하도록 하는 알람을 제공한다. According to one embodiment, the data processing apparatus provides an alarm for allowing the user to periodically perform the evaluation item.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리 장치는 운동 종목 수행시마다 산출되는 상기 운동 능력 평가 항목에 대한 수치의 변화 추이를 기록한다. According to one embodiment, the data processing apparatus records a change in the numerical value of the exercise ability evaluation item calculated each time the exercise item is performed.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리 기준은 상기 무릎의 운동 상태 데이터를 산출하는 과정에서 발생하는 적분 오차를 최소화하는 보정에 필요한 정지 구간의 선정 기준이다. According to one embodiment, the data processing criterion is a selection criterion of a stop section required for correction that minimizes an integration error generated in the process of calculating motion state data of the knee.
일 실시예에 따르면, 상기 정지 구간은 운동시 발이 지면에서 이격되어 상기 무릎의 굽힘 운동과 뒤틀림 운동의 변화가 최소로 이루어지는 구간일 수 있다. According to one embodiment, the stopping section may be a section where the foot is separated from the ground during exercise and the bending motion and the twisting motion of the knee are minimized.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리 장치는 상기 관성 측정 장치와 무선 통신하는 휴대용 단말기이다. According to one embodiment, the data processing apparatus is a portable terminal that communicates wirelessly with the inertial measurement apparatus.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 무릎을 이용하는 복수의 운동 종목에 대한 메뉴를 사용자에게 제공하여 단계와, 운동 종목별로 지정된 운동 능력 평가 항목 중 사용자가 선택한 운동 종목에 대한 평가 항목("선택 운동 평가 항목")을 추출하는 단계와, 무릎 관절의 위쪽에 고정되는 제1 관성 센서와, 상기 무릎 관절의 아래쪽에 고정되는 제2 관성 센서에서 측정되어 전송된 데이터를 통해 무릎의 가속도, 속도, 굽힘 각도 및 뒤틀림 각도 변화를 포함하는 무릎의 운동 상태 데이터를 계산하는 단계와, 상기 무릎의 운동 상태 데이터를 이용해 상기 선택 운동 평가 항목에 대한 수치를 산출하는 단계를 포함하는 무릎의 운동 능력 평가 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for providing a user with a menu for a plurality of sports items using a knee, Speed, bending angle, and the like of the knee through the data measured and transmitted by the second inertial sensor fixed to the lower side of the knee joint, and a second inertial sensor fixed to the lower side of the knee joint, Calculating movement state data of a knee including a twist angle change; and calculating a value for the selected motion evaluation item using the knee motion state data.
일 실시예에 따르면, 상기 무릎의 운동 능력 평가 방법은 운동 종목별로 지정된 정보 처리 기준 중 사용자가 선택한 운동 종목에 대한 데이터 연산 기준("선택 운동 데이터 연산 기준")을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method of evaluating exercise capacity of the knee may further include extracting a data operation criterion ("selected exercise data calculation standard") for a sports item selected by the user among the information processing standards specified for each sport item have.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 무릎의 운동 능력 평가 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a computer program for executing a method of evaluating the kinematic ability of the knee.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 무릎의 운동 능력 평가 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium on which a computer program for executing the method for evaluating the kinematic ability of the knee is recorded.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎의 운동 능력 평가 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎의 운동 능력 평가 시스템의 개념도이다.
도 3은 도 2의 무릎의 운동 능력 평가 시스템의 데이터 처리 장치에서 이벤트에 따른 데이터 처리 흐름을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 무릎의 운동 능력 평가 방법을 이용해 운동 능력 평가를 수행하는 순서도이다.
도 5는 무릎의 운동 능력 평가시 제공되는 UI를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8은 사용자가 무릎의 기능 평가를 위한 평가 종목을 수행할 때 나타나는 무릎의 운동 상태 데이터를 도시한 것이다. FIG. 1 illustrates a system for evaluating a knee's athletic performance according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a knee motion ability evaluation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a data processing flow according to an event in the data processing apparatus of the knee motion ability evaluation system of FIG. 2; FIG.
FIG. 4 is a flow chart for performing exercise performance evaluation using a method of evaluating exercise capacity of a knee.
5 is a view showing a UI provided in evaluating the exercise capacity of the knee.
FIGS. 6 to 8 show kinetic state data of a knee when a user performs an evaluation item for evaluation of knee function.
이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that the technical idea of the present invention and its essential structure and operation are not limited by the embodiments.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무릎의 운동 능력 평가 시스템을 도시한 것이다. FIG. 1 illustrates a system for evaluating a knee's athletic performance according to an embodiment of the present invention.
운동 능력 평가 시스템은 무릎의 동작 정보를 측정하는 관성 측정 장치(10)와 상기 관성 측정 장치(10)에서 측정한 데이터를 통해 무릎의 운동 상태 데이터를 계산하는 데이터 처리 장치(20)를 포함한다. 나아가, 운동 능력 시스템은 데이터 처리 장치(20)와 통신하여 데이터 처리 장치(20)의 운동 상태 데이터를 열람하거나 데이터 처리 장치(20)의 데이터를 업데이트할 수 있는 컴퓨터("관리자용 컴퓨터")(30)를 더 포함할 수도 있다. 관리자용 컴퓨터는 의료진 등이 이용하는 의료 기관의 서버이거나, 데이터 처리 장치(20)의 데이터 처리용 프로그램을 관리하는 관리자의 서버일 수 있다. The exercise capacity evaluation system includes an
본 실시예에 따른 데이터 처리 장치(20)는 관성 측정 장치(10)와 무선 통신하여 정보를 수신하는 스마트 폰 등 휴대용 단말기("사용자용 컴퓨터")이다. The
운동 능력 평가 시스템은 사용자용 컴퓨터를 포함하지 않고, 관리자용 컴퓨터를 데이터 처리 장치로 하여 구성될 수도 있으나, 휴대용 단말기를 데이터 처리 장치(20)로 이용함으로써, 사용자가 무릎 관절의 기능 평가시 장소 제약 없이 일상 생활 상태를 검사 환경에 반영할 수 있게 된다. The exercise performance evaluation system does not include a user computer but may be configured as a data processing apparatus for a manager computer. However, by using the portable terminal as the
도 1을 참조하면, 관성 측정 장치(10)는, 무릎 관절의 위쪽(허벅지)에 고정되는 제1 관성 센서(11)와, 무릎 관절의 아래쪽(종아리)에 고정되는 제2 관성 센서(12)를 포함한다. 1, the
제1 관성 센서(11)와 제2 관성 센서(12)는 사용자의 허벅지에서 종아리를 압박하는 기능성 소재인 밴드(14)에 결합되어, 무릎 관절의 움직임에 따른 허벅지와 종아리의 움직임에 대응하여 자세가 변화한다. The first
제1 관성 센서(IMU 센서)(11)와 제2 관성 센서(12)는 적어도 가속도와 각속도 값을 각각의 출력으로 하는 가속도 센서와 자이로 센서를 포함할 수 있다. The first inertial sensor (IMU sensor) (11) and the second inertial sensor (12) may include an acceleration sensor and a gyro sensor, each of which outputs at least an acceleration and an angular velocity value.
관성 측정 장치(10)는 제1 관성 센서(11)와 제2 관성 센서(12)의 측정값을 데이터 처리 장치(20)로 전달하는 무선전송 유닛(13)을 포함한다. 관성 측정 장치(10)와 데이터 처리 장치(20) 간의 유선 통선을 제한하는 것은 아니지만, 본 실시예에 따르면, 무선 통신을 통해 센서의 측정값을 전달하도록 함으로써, 운동시 사용자의 동작 자유도를 높일 수 있다. The
도 2는 본 실시예에 따른 무릎의 운동 능력 평가 시스템의 개념도이다. 2 is a conceptual diagram of a system for evaluating the performance of the knee in accordance with the present embodiment.
도 2를 참조하면, 데이터 처리 장치(20)는 관성 측정 장치(10)의 무선전송 유닛(13)과 통신할 수 있는 통신 유닛(210), 각종 데이터를 처리할 수 있는 프로세서(220), 데이터를 저장할 수 있는 메모리(230) 및 사용자 인터페이스를 제공하는 UI 유닛(240)을 포함한다. 2, the
UI 유닛(240)은 터치 스크린, 디스플레이와 키(key), 스피커 및 마이크 등 사용자로부터 정보를 입력받고 정보를 출력할 수 있는 각종 기기를 포함한다. The
관성 측정 장치(10)의 제1 관성 센서(11)에는 제1 고유 좌표계(x-y-z 좌표계)가 정의되고, 제2 관성 센서(12)에는 제2 고유 좌표계(x'-y'-z' 좌표계)가 정의된다. A first eigenframe (xyz coordinate system) is defined in the first
제1 관성 센서(11)와 제2 관성 센서(12)는 각각의 고유 좌표계에 대한 가속도와 각속도 정보를 출력 데이터로 한다. 제1 관성 센서(11)와 제2 관성 센서(12)가 수집한 데이터는 무선통신 모듈(13, 13')을 통해 데이터 처리 장치(20)로 전달된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 모선통신 모듈(13, 13')은 하나로 통합되지 않고 2개가 구비되어 제1 관성 센서(11)와 제2 관성 센서(12) 각각에 관련되어 동작할 수 있다. The first
데이터 처리 장치(20)의 프로세서(220)는 관성 센서의 수집 데이터를 연산하여 무릎의 운동 상태 데이터를 계산한다. The
본 실시예에 따르면, 무릎의 운동 상태 데이터는 무릎의 이동 가속도, 이동 속도 및 위치에 대한 병진 운동 데이터와, 무릎 관절의 굽힘 가속도, 굽힘 속도 및 굽힘 각도에 대한 굽힘 운동 데이터와, 무릎 관절의 뒤틀림 가속도, 뒤틀림 속도 및 뒤틀림 각도에 대한 뒤틀림 운동(즉, 무릎 관절에 대한 허벅지와 종아리의 상대 화전 운동) 데이터를 포함할 수 있다. According to the present embodiment, the kinetic state data of the knee includes translational motion data on the movement acceleration, the movement speed and the position of the knee, the bending motion data on the bending acceleration, the bending velocity and the bending angle of the knee joint, Torsional motions of acceleration, torsional velocity and twist angle (i. E. Relative motion of the thigh and calf relative to the knee joint) data.
각 관성 센서(11, 12)의 각가속도 정보와 그 시간에 따른 적분 값을 이용하면, z 축과 z'축 사이의 각도(θ)(무릎의 굽힘각도)와 그 변화(가속도, 속도)를 계산할 수 있다. 아울러, 각 관성 센서(11, 12)의 각가속도 정보와 그 적분 값을 이용하면 z 축과 z'축을 기준으로 한 각 관성 센서(11, 12)의 회전 상태 데이터(즉, 무릎의 뒤틀림 운동 데이터)를 계산할 수 있다. Using the angular acceleration information of each
각 관성 센서(11, 12)의 가속도 정보 및 그 시간에 따른 적분 값과, 무릎 관절의 굽힘 운동 데이터 및 뒤틀림 운동 데이터를 이용하면, 무릎 관절의 가속도, 속도 및 위치 이동에 대한 병진 운동 데이터를 계산할 수 있다. Using the acceleration information of each of the
무릎의 병진 운동 및 굽힘 운동뿐만 아니라 무릎의 뒤틀림 운동은 무릎 관절의 근력, 유연성 등 관절 상태와 직접적인 연관성을 가진다. In addition to the translational and bending movements of the knee, the knee's torsional motion has a direct relationship with the joint state, such as the strength and flexibility of the knee joint.
종래의 관성 센서를 이용해 운동 상태를 분석하는 시스템은 관성 센서의 착용자의 병진 운동이나 굽힘 각도 등에만 국한되어 있을 뿐, 관절의 뒤틀림 운동에 대해서는 간과하고 있다. The system for analyzing the motion state using the conventional inertial sensor is limited to the translational motion and the bending angle of the wearer of the inertial sensor, and the twisting motion of the joint is overlooked.
본 실시예에 따르면, 무릎의 병진 운동 데이터 및 굽힘 운동 데이터뿐만 아니라 무릎의 뒤틀림 운동 데이터를 평가를 위한 운동 상태 데이터로 고려함으로써, 무릎의 운동 능력 평가에 최적화된 평가 시스템을 제공한다. According to the present embodiment, an evaluation system optimized for evaluating the kinematic performance of the knee is provided by considering the translational motion data and the bending motion data of the knee as well as the knee warp motion data as the exercise state data for evaluation.
다만, 사용자가 수행하는 운동 종목 특히, FPT의 평가 종목별로 의료진이 참고할 필요가 있는 데이터는 일부에 불과할 수 있고, 구체적인 항목은 운동별로 상이할 수 있다. However, data that a medical staff needs to refer to may be only a part of the exercise items performed by the user, in particular, the evaluation items of the FPT, and specific items may be different for each exercise.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무릎의 운동 능력 평가 시스템은 무릎의 운동 상태 데이터 중 운동 종목에 따라 무릎의 운동 능력 평가에 고려되어야 항목만을 선별 추출할 수 있도록 한다. According to an embodiment of the present invention, a system for evaluating a kinematic performance of a knee can be used to selectively extract items only when considering the exercise capacity of the knee according to the exercise type among the kinetic state data of the knee.
도 3은 데이터 처리 장치(20)에서 이벤트에 따른 데이터 처리 흐름을 나타내는 블럭도이고, 도 4는 운동 능력 평가를 수행하는 순서도이다. 도 5는 무릎의 운동 능력 평가시 제공되는 사용자 인터페이스(User interface; UI)를 나타내는 도면이다. FIG. 3 is a block diagram showing a data processing flow according to an event in the
도 3을 참조하면, 메모리(230)에는 무릎을 이용할 수 있는 복수의 운동 종목에 대한 데이터(231)가 저장되어 있다. 아울러, 메모리(230)에는 각 운동 종목마다 지정된 운동 능력 평가 항목 데이터(232)가 저장되어 있으며, 역시 각 운동 종목마다 지정된 데이터 연산 기준 데이터(233)가 저장되어 있다. Referring to FIG. 3, the
도 5를 참조하면, 최초 운동 능력 평가를 위한 프로그램을 실행하면, 데이터 처리 장치(20)의 디스플레이에는 시작 화면(21)이 제공된다. 5, when a program for evaluating the initial exercise capacity is executed, a
시작 화면(21)에는 사용자의 프로필 입력(My profile setting), 테스트 시작(start test) 및 운동 상태 데이터를 열람하거나 재활 운동 프로토콜을 실행할 수 있는 건강 모니터링(health mointoring) 메뉴를 선택할 수 있는 기능키가 디스플레이된다. The
사용자가 프로필 입력 기능을 선택하면, 프로필 입력 창(22)이 제공되며, 사용자는 이름(name), 나이(age), 성별(sex), 체중(weight), 상박(허벅지)의 길이(length of upper leg), 하박(종아리)의 길이(length of lower leg)에 대한 정보를 입력할 수 있다. When the user selects the profile entry function, a
이러한 프로필 정보는 메모리(230)에 저장되어 사용자를 식별하거나, 무릎에 가해지는 하중을 계산하거나, 무릎의 움직임에 대한 세부 보정 데이터로 활용될 수 있다. The profile information may be stored in the
사용자가 프로필 입력을 마치면, 다시 시작 화면(21)에 제공되며, 사용자가 테스트 시작 기능을 실행하면, 운동 능력 평가를 위한 테스트가 실행된다. When the user finishes inputting the profile, it is provided on the
상술한 바와 같이, 메모리(230)에는 무릎을 이용하는 복수의 운동 종목 데이터(231)가 저장되어 있으며, 복수의 운동 종목에는 정형화된 지정 동작을 통해 무릎의 기능 수행 평가(Functional Performance Test; FPT)를 위한 평가 종목의 데이터가 포함되어 있다. As described above, the
사용자가 테스트 시작 기능을 실행하면, 프로세서(220)의 이벤트 처리 모듈(221)은 데이터 관리 모듈(223)을 통해 메모리(230)의 운동 종목 데이터(231) 중 평가 종목 데이터를 열람하고, 평가 종목 데이터에 대한 메뉴(23)를 사용자에게 제공한다. When the user executes the test start function, the
본 실시예에 따르면, FPT 평가를 위한 평가 종목은 왕복 달리기 테스트(Shuttle run test), 외다리 뛰기 테스트(One leg hop test), 수직 점프 테스트(Vertical jump test) 및 걷기 테스트(Gait test)를 포함한다. According to the present embodiment, the evaluation items for FPT evaluation include a shuttle run test, a one leg hop test, a vertical jump test, and a Gait test .
사용자에 의해 평가 종목 중 하나가 선택하는 입력 이벤트가 UI 유닛(240)을 통해 입력되면, 이벤트 처리 모듈(221)은 데이터 관리 모듈(223)을 통해 메모리에 저장된 사용자가 선택한 평가 종목에 대한 설명 데이터를 추출해 UI 유닛(240)을 통해 사용자에게 제공한다. When the input event selected by one of the evaluation items by the user is inputted through the
설명 데이터는 도 5에 도시된 바와 같이, 선택한 운동 종목을 시연하는 시범 영상(24)일 수 있고, 시범 영상(24)을 통해 운동의 자세, 조건이나 규칙 등을 설명할 수 있다. As shown in FIG. 5, the explanatory data may be a
한편, 이벤트 처리 모듈(221)은 데이터 관리 모듈(223)을 통해 운동 능력 평가 항목 데이터(232)를 열람하여, 사용자가 선택한 운동 종목에 대해 지정되어 있는 운동 능력 평가 항목("선택 운동 능력 평가 항목")에 대한 데이터를 추출한다. 추출된 선택 운동 능력 평가 항목에 대한 데이터는 데이터 처리 모듈(222)로 전달된다. On the other hand, the
데이터 처리 모듈(222)은 제1 관성 센서(11)와 제2 관성 센서(12)가 측정한 데이터를 통해 시간별로 변화하는 무릎의 운동 상태 데이터를 계산한다. The
이어서, 데이터 처리 모듈(222)은 무릎의 운동 상태 데이터로부터 선택 운동 능력 평가 항목에 해당하는 수치들을 추출한다. 선택 운동 능력 평가 항목에 대한 추출 결과는 결과 창(25)을 통해 사용자에게 디스플레이될 수 있다. Then, the
본 실시예에 따르면, 왕복 달리기 테스트의 경우, 일 왕복당 평균 이동 시간, 일 왕복당 평균 이동 거리, 운동 완료시까지 평균 속도, 총 이동 거리, 총 이동 시간, 평균 가속도, 방향 전환시 무릎의 최대 뒤틀림 각도 및 무릎의 최대 굽힘 각도가 평가 항목으로 포함된다. According to this embodiment, in the case of the round running test, the average movement time per one round trip, the average movement distance per one round trip, the average speed until the completion of the exercise, the total travel distance, the total travel time, the average acceleration, The angle and the maximum bending angle of the knee are included as an evaluation item.
외다리 뛰기 테스트의 경우, 최대 도약 높이, 도약 시간, 도약 거리, 디딤시 무릎의 뒤틀림 각도 및 도약시 무릎의 굽힘 각도가 평가 항목으로 포함되고, 수직 점프 테스트는 최대 도약 높이, 도약 시간 및 디딤시 무릎의 뒤틀림 각도 및 도약시 무릎의 굽힘 각도가 평가 항목으로 포함된다. 걷기 테스트의 경우, 총 이동 거리, 총 걸음 수 및 평균 보폭이 평가 항목으로 포함된다. In the outward run test, the maximum jump height, the jump time, the jump distance, the twist angle of the knee at the stance and the bend angle of the knee at the jump are included as the evaluation items, and the vertical jump test includes the maximum jump height, And the bending angle of the knee at the time of the jump are included as evaluation items. In the case of a walking test, the total travel distance, the total number of steps and the average stride are included as an evaluation item.
위와 같은 평가 종목이나 운동 종목별 운동 능력 평가 항목은 의료진의 요구나 관리자의 필요에 따라 의료진이나 관리자의 권한 아래 수정되거나 추가될 수 있다. Items such as evaluation items and athletic performance items according to sports events may be modified or added under the authority of the medical staff or the manager, depending on the needs of the medical staff or the needs of the manager.
한편, 관성 센서를 단순히 보행 상태 등과 같은 일률적인 동작에 대한 정보를 얻는 경우와 달리, 종합적인 무릎의 운동 능력의 평가를 위해서는 여러 형태의 운동을 고려해야 한다. 이때 운동의 형태마다 다양한 패턴의 데이터가 나타나게 된다. On the other hand, unlike the case of obtaining information about uniform motion such as a mere walking condition of an inertial sensor, various types of exercise should be considered for evaluation of a comprehensive knee's athletic ability. At this time, various patterns of data are displayed for each type of motion.
도 6 내지 도 8은 평가 종목을 수행할 때 나타나는 무릎의 운동 상태 데이터(그중, 무릎의 각도)를 도시한 것이다. Figs. 6 to 8 show the kinetic state data of the knee (the angle of the knee among them) appearing when performing the evaluation item.
도 6은 수직 점프 테스트에 관한 것이고, 도 7은 외다리 뛰기 테스트에 관한 것이며, 도 8은 걷기 테스트에 관한 것이다. Figure 6 relates to a vertical jump test, Figure 7 relates to an outrigger run test, and Figure 8 relates to a walk test.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 한 주기의 동작을 수행하는 동안 복수의 구간으로 동작을 구분할 수 있으며, 구간에 따라 무릎의 운동 상태 데이터가 변화하는 패턴은 운동의 종류에 따라 전혀 상이하다. As shown in FIGS. 6 to 8, the operation can be divided into a plurality of sections during the operation of one cycle, and the pattern in which the kinetic state data of the knee changes according to the section is completely different depending on the type of exercise .
관성 센서의 측정값을 연산하여 데이터를 추출하는 방법에 있어서, 적분 연산에 따라 필연적으로 누적 오차(적분 오차)가 발생하게 된다. In the method of calculating the measured value of the inertial sensor and extracting the data, the cumulative error (integration error) inevitably occurs according to the integral calculation.
이를 보정하는 방법으로서, 관성 센서를 정지 상태로 볼 수 있는 정지 구간을 정하고, 정지 구간의 일 시점에서 관성 센서의 측정값을 영점화(zeroing)하여 적분 연산에 포함시키지 않고, 이전 측정값을 사용하여 연산함으로써, 적분 누적 오차를 최소화하는 보정 기법이 이용되고 있다. As a method for correcting this, a stop section in which the inertial sensor is regarded as a stop state is determined, and the measurement value of the inertial sensor is zeroed at one point of the stop section so as not to be included in the integral operation, A correction technique for minimizing the cumulative error is used.
본 실시예에 따르면, 관성 센서의 측정 데이터의 연산 처리를 위한 데이터 연산 기준, 특히, 정지 구간 선정을 통한 적분 오차를 최소화하는 보정 연산 기준을 각 운동 종목마다 달리 지정하여 데이터 연산 기준 데이터(233)로 저장하고 있다.According to the present embodiment, the data calculation reference for the calculation processing of the measurement data of the inertial sensor, in particular, the correction calculation criterion for minimizing the integration error through the selection of the stationary interval, .
본 실시예에 따르면, 무릎의 관절 운동에 큰 영향을 주는 무릎의 굽힘 운동과 뒤틈림 운동의 변화가 최소로 이루어지는 구간을 정지 구간을 지정한다. According to the present embodiment, a stopping period is specified as a period in which the bending motion of the knee and the change in the backward rim motion, which have a great effect on the knee joint motion, are minimized.
위와 같은 정지 구간은 운동 종목별로 상이하며, 따라서 선정 조건도 달라질 수 밖에 없다. The above-mentioned stopping zones are different according to the sports events, and therefore the selection conditions are different.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 수직 점프 테스트의 경우, 도약이 이루어진 4 ~ 7 단계 내에서, 무릎의 높이가 최정점에 이르는 대략 단계 6의 시점이 영점화 연산 기준에 적합하다. For example, as shown in Fig. 6, in the case of the vertical jump test, the point of time of approximately
따라서, 수직 점프 테스트의 경우, 단계 6의 최정점에 이르는 시점을 추출하기 위한 조건(예를 들어, 속도가 최저, 가속도 최고, 관절 각도 최고, 뒤틀림 각도 촤저 등)에서 영점화 보정을 수행하라는 조건이 데이터 연산 기준으로 부여된다. Therefore, in the case of the vertical jump test, the condition for performing the zero-ignition correction at conditions for extracting the point reaching the peak point of Step 6 (for example, the velocity is the lowest, the acceleration maximum, the maximum joint angle, Data basis.
도 7에 도시된 바와 같이, 외다리 뛰기 테스트의 경우, 마찬가지로 도약이 이루어진 4 ~ 6 단계 내에서, 무릎의 높이가 최정점에 이르는 대략 단계 5의 시점이 영점화 연산 기준에 적합하다. As shown in Fig. 7, in the case of the outrigger run test, the point of time of approximately
다만, 외다리 뛰기 테스트의 경우 무릎 각도만 보더라도 도약을 준비하거나 마무리하는 단계 3과 7에 대응하여, 무릎의 각도가 순간 상승하는 피크가 관찰된다는 점에서 수직 점프 테스트와는 구별된다. However, it is different from the vertical jump test in that, in the case of the outer leg run test, a peak at which the angle of the knee is instantaneously observed is observed in correspondence with the
외다리 뛰기 테스트의 경우, 예를 들어, 관절 각도 최고, 전후로 관절 각도의 급격한 변곡점 존재, 뒤틀림 각도 최저 등)에서 영점화 보정을 수행하라는 수직 점프 테스트와는 다른 조건이 데이터 연산 기준으로 부여될 수 있다. In the case of the outrigger run test, conditions different from the vertical jump test to perform the zero-ignition correction at the highest joint angles, the presence of a sharp inflection point of the joint angles before and after, the twist angle minimum, etc.) .
도 8에 도시된 바와 같이, 걷기 테스트의 경우, 마찬가지로 발이 지면과 접촉하는 단계 1의 시점이 영점화 연산 기준에 적합하다. As shown in Fig. 8, in the case of the walking test, the point of the
다만, 걷기 테스트의 경우, 예를 들어, 관절 각도 최저, 속도 최저 등이 데이터 연산 기준으로 부여될 수 있다. However, in the case of the walking test, for example, the joint angle minimum, the speed minimum, and the like may be given based on the data calculation standard.
여기서는, 도 6 내지 도 8의 관절 각도를 이용해 데이터 연산 기준을 설명하였지만, 영점화 보정 연산을 데이터 연산 기준은 무릎의 병진 운동 데이터, 굽힘 운동 데이터 및 뒤틀림 운동 데이터를 종합적으로 고려하여 설정될 수 있다. 특히, 각 운동 이벤트 대비 속도, 가속도, 각도(위치)의 변화가 급격하게 변화하는 정지 구간으로 바람직하게 선택될 수 있을 것이다.Here, although the data operation reference is described using the joint angles in Figs. 6 to 8, the data operation reference for the zero ignition correction operation can be set in consideration of the knee's translational motion data, the bending motion data, and the twist motion data collectively . Particularly, it may be preferable to select a stop period in which the change of the speed, the acceleration, and the angle (position) with respect to each exercise event is abruptly changed.
다만, 데이터 연산 기준은 단지 데이터 보정시 필요한 연산 기준만을 한정하는 것은 아니며, 관성 센서의 데이터를 처리하는 다양한 알고리즘에 따라 여러 형태로 고려될 수 있을 것이다.However, the data operation criterion is not limited only to the calculation criterion required for data correction, and may be considered in various forms according to various algorithms for processing the data of the inertial sensor.
본 실시예에 따르면, 각 운동 종목마다 데이터 연산 기준이 미리 마련되어 있으므로, 서로 다른 패턴의 운동 종목에 대한 데이터 처리시 효율적인 오차 감소 및 데이터 처리 속도 향상을 꾀할 수 있다. According to the present embodiment, since the data operation criterion is previously provided for each exercise item, it is possible to effectively reduce errors and improve the data processing speed in data processing of the exercise items of different patterns.
다시, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 사용자에 의해 평가 종목 중 하나가 선택하는 입력 이벤트가 UI 유닛(240)을 통해 입력되면, 이벤트 처리 모듈(221)은 데이터 관리 모듈(223)을 통해 데이터 연산 기준 데이터(233)를 열람하여, 사용자가 선택한 운동 종목에 대해 지정되어 있는 데이터 연산 기준("선택 데이터 연산 기준")에 대한 데이터를 추출한다. 3 to 5, when an input event selected by one of the evaluation items by the user is inputted through the
추출된 선택 데이터 연산 기준에 대한 데이터는 데이터 처리 모듈(222)로 전달된다. Data for the extracted selected data operation criterion is transmitted to the
데이터 처리 모듈(222)은 제1 관성 센서(11)와 제2 관성 센서(12)가 측정한 데이터에 선택 데이터 연산 기준을 적용하여 무릎의 운동 상태 데이터를 계산한다. The
앞서 설명한 과정을 통해, 무릎의 운동 상태 데이터로부터 선택 운동 능력 평가 항목에 해당하는 수치들이 추출되고, 추출 결과는 데이터 관리 모듈(223)로 전달된다. Through the above-described process, numerical values corresponding to the selected exercise ability evaluation items are extracted from the knee motion state data, and the extracted results are transmitted to the
데이터 관리 모듈(223)은 추출 결과 데이터(234)를 메모리(230)에 저장하는 한편, 이벤트 처리 모듈(221)로 전달하며, 이벤트 처리 모듈(221)은 결과 창(25)을 통해 추출 결과 데이터를 사용자에게 디스플레이해준다. The
본 실시예에 따른 운동 능력 평가 시스템에 의하면, 사용자는 직접 의료 기관에 방문하지 않고도 집이나 공원 등 원하는 장소에서 무릎 기능 평가를 위한 평가 종목을 수행할 수 있다. According to the exercise performance evaluation system according to the present embodiment, the user can perform an evaluation item for knee function evaluation at a desired place such as a house or a park without having to directly visit a medical institution.
따라서, 사용자는 원하는 시점에서 평가 종목을 반복적으로 수행할 수 있다. 이를 돕기 위해 운동 능력 평가 시스템은 정기적으로 사용자에게 알람을 하여 평가 종목을 수행할 수 있도록 할 수 있다. Therefore, the user can repeatedly perform the evaluation item at a desired point in time. To help this, the athletic performance assessment system can periodically alert the user to perform the evaluation item.
아울러, 메모리(230)에는 운동 종목을 반복 수행하면, 운동시마다 산출되는 운동 능력 평가 항목에 대한 결과 수치가 모두 기록된다. 기록된 결과 수치는 그래프 형태로 표현 가능한 변화 추이 데이터로 기록될 수 있고, 반복 수행한 결과 수치를 평균한 결과 역시 기록될 수 있다. In addition, when the exercise item is repeatedly performed in the
사용자의 요청에 따라, 데이터 관리 모듈(223)은 결과 수치들이 변화 추이가 그래프 형태 등으로 UI 유닛(240)을 통해 제공될 수 있다. In response to the user's request, the
한편, 의료진이나 관리자는 관리자용 컴퓨터(30)를 통해 사용자가 수행한 운동 능력 평가 항목에 대한 결과 수치 데이터의 열람을 데이터 처리 장치(20)에 요청할 수 있다. On the other hand, the medical staff or the administrator can request the
관리자용 컴퓨터(30)의 결과 수치 데이터 열람 요청이 오면, 이벤트 처리 모듈(221)은 UI 유닛(240)을 통해 사용자의 승인 여부를 문의하도록 할 수 있고, 승인시 데이터 관리 모듈(223)은 관리자용 컴퓨터(30)가 요청한 결과 수치 데이터, 결과 추이 데이터 및 결과 평균 데이터 등을 관리자용 컴퓨터(30)에 제공한다. The
의료 기관의 의료진은 결과 수치 데이터를 검토하여, 무릎의 운동 능력을 평가하고 적절한 처방을 내릴 수 있게 된다. The medical staff at the medical institution will be able to review the resulting numerical data, evaluate the athletic performance of the knee, and make appropriate prescriptions.
본 실시예에서는 사용자에게 제공되는 복수의 운동 종목으로서 FPT를 위한 평가 종목이 예시되었지만 이에 한정되지는 않는다. In this embodiment, the evaluation items for FPT are exemplified as a plurality of sports items to be provided to the user, but the present invention is not limited thereto.
의료 기관 등은 관리자용 컴퓨터(30)를 통한 재활 프로토콜을 이용해 사용자의 무릎 재활을 돕는 재활 운동 종목을 데이터 처리 장치(20)의 메모리(230)에 입력할 수 있다. 이때, 각각의 재활 운동 종목에 대한 고유의 운동 능력 평가 항목과, 데이터 연산 기준이 지정되어 있을 수 있다. 재활 운동 종목은 무릎을 이용할 수 있는 계단 오르기나 스쿼드 운동 등을 예로 들 수 있다. The medical institution or the like may input a rehabilitation item for assisting the user's knee rehabilitation into the
사용자는 건강 모니터링 기능을 통해 이러한 재활 운동 종목을 선택한 뒤 재활 운동을 수행할 수 있으며, 해당 운동에 대한 운동 능력 평가 항목에 대한 수치가 산출되어 운동 성과를 참고할 수 있도록 할 수 있다. The user can perform rehabilitation exercise after selecting the rehabilitation exercise item through the health monitoring function, and the numerical value of the exercise ability evaluation item for the exercise can be calculated so that the exercise performance can be referred to.
본 실시예에 따른 무릎의 운동 능력 평가 시스템과 방법에 따르면, 의료 기관 등 전문가의 개입 없이도 일상 생활의 상태를 검사 환경에 직접 반영할 수 있으며, 객관적인 무릎 운동 정보를 의료진에 제공하여 정확한 평가를 가능하게 한다. According to the exercise capacity assessment system and method of the present invention, it is possible to directly reflect the state of daily life to the test environment without the involvement of a specialist such as a medical institution, and to provide accurate knee motion information to the medical staff. .
또한, 무릎에 대한 직접적인 데이터를 제공하므로, 의료진이 개인 맞춤형 운동이나 물리 치료를 적절히 제안할 수 있어, 진단의 편의성을 크게 향상시킬 수 있다. In addition, since direct data on the knee is provided, the medical staff can appropriately suggest a personalized exercise or physiotherapy, thereby greatly improving the convenience of diagnosis.
상술한 무릎의 운동 능력 평가 방법은 프로그램화되어 통신이나 기록매체 등을 통해 사용자용 컴퓨터나 관리자용 컴퓨터 저장되고, 해당 컴퓨터에 의해 실행될 수 있다. The above-described exercise capacity evaluation method of the knee is programmed and stored in a user's computer or an administrator's computer through communication or a recording medium, and can be executed by the corresponding computer.
본 실시예에 따르면, 데이터 처리 장치(20)는 메모리(230)를 구비하고, 해당 메모리에 운동 종목 데이터, 운동 능력 평가 항목 데이터, 데이터 연산 기준 데이터, 평가 결과 데이터 등을 저장하도록 되어 있지만, 해당 데이터들은 관리자용 컴퓨터나 다른 서버에 저장되고, 데이터 처리 장치(20)는 해당 데이터들을 내려받는 형태로 프로그램을 수행할 수도 있을 것이다. According to the present embodiment, the
Claims (14)
무릎을 이용하는 복수의 운동 종목에 대한 메뉴를 사용자에게 제공하고, 사용자에 의해 선택된 운동 종목마다 지정되어 있는 데이터 연산 기준에 따라 상기 제1 관성 센서와 상기 제2 관성 센서가 측정한 데이터를 처리하여, 무릎의 병진 운동 데이터, 굽힘 운동 데이터 및 뒤틀림 운동 데이터를 포함하는 무릎의 운동 상태 데이터를 계산하는 데이터 처리 장치를 포함하고,
상기 데이터 연산 기준은, 상기 무릎의 운동 상태 데이터를 산출하는 과정에서 발생하는 적분 오차를 보정하기 위해, 상기 제1 관성 센서와 상기 제2 관성 센서가 측정한 데이터의 일부를 영점화하는 보정에 필요한 정지 구간의 선정 기준인 것을 특징으로 하는 무릎의 운동 능력 평가 시스템. An inertial measurement device including a first inertial sensor fixed to the upper side of the knee joint and a second inertial sensor fixed to the lower side of the knee joint;
Providing a menu for a plurality of sports items using the knees and processing data measured by the first inertial sensor and the second inertial sensor according to a data operation criterion specified for each sports item selected by the user, A data processing device for calculating kinetic state data of the knee including translational motion data of the knee, bending motion data and warping motion data,
Wherein the data calculation criterion is a correction coefficient for correcting an integration error generated in the process of calculating the kinetic state data of the knee in order to correct a part of the data measured by the first inertial sensor and the second inertial sensor Wherein the stopping section is a selection criterion of a stopping section.
상기 데이터 처리 장치는,
상기 무릎의 운동 상태 데이터를 이용해 상기 사용자에 의해 선택된 운동 종목에 대해 지정되어 있는 운동 능력 평가 항목에 대한 수치를 산출하는 것을 특징으로 하는 무릎의 운동 능력 평가 시스템. The method according to claim 1,
The data processing apparatus includes:
And calculating a numerical value of the athletic performance evaluation item designated for the selected athletic item by the user using the athletic state data of the knee.
상기 복수의 운동 종목은,
지정된 동작을 통해 무릎의 기능 수행 평가(Functional Performance Test; FPT)를 위한 평가 종목인 왕복 달리기 테스트(Shuttle run test), 외다리 뛰기 테스트(One leg hop test), 수직 점프 테스트(Vertical jump test) 및 걷기 테스트(Gait test)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무릎의 운동 능력 평가 시스템. 3. The method of claim 2,
The plurality of sports items may include:
One of the evaluation items for the Functional Performance Test (FPT) of the knee is the Shuttle run test, the One leg hop test, the Vertical jump test, And a test (Gait test).
상기 왕복 달리기 테스트는 왕복당 평균 이동 시간, 왕복당 평균 이동 거리, 평균 속도, 총 이동 거리, 총 이동 시간, 평균 가속도, 방향 전환시 무릎의 최대 뒤틀림 각도 및 무릎의 최대 굽힘 각도가 평가 항목으로 포함되고,
상기 외다리 뛰기 테스트는 최대 도약 높이, 도약 시간, 도약 거리, 디딤시 무릎의 뒤틀림 각도 및 도약시 무릎의 굽힘 각도가 평가 항목으로 포함되며,
상기 수직 점프 테스트는 최대 도약 높이, 도약 시간 및 디딤시 무릎의 뒤틀림 각도 및 도약시 무릎의 굽힘 각도가 평가 항목으로 포함되고,
상기 걷기 테스트는 총 이동 거리, 총 걸음 수 및 평균 보폭이 평가 항목으로 포함되는 것을 특징으로 하는 무릎의 운동 능력 평가 시스템. 5. The method of claim 4,
The reciprocating running test includes an average moving time per round trip, an average moving distance per round trip, an average speed, a total moving distance, a total moving time, an average acceleration, a maximum twist angle of the knee at the time of turning and a maximum bending angle of the knee And,
The outward run test includes the maximum jump height, the jump time, the jump distance, the twist angle of the knee when treading, and the bending angle of the knee at the jump,
In the vertical jump test, the maximum jump height, the jump time, the twist angle of the knee at the time of stepping, and the bend angle of the knee at the jump are included as evaluation items,
Wherein the walking test includes a total movement distance, a total number of steps, and an average stride as evaluation items.
상기 데이터 처리 장치는,
사용자가 상기 평가 종목을 정기적으로 수행하도록 하는 알람을 제공하는 것을 특징으로 하는 무릎의 운동 능력 평가 시스템. 5. The method of claim 4,
The data processing apparatus includes:
And an alarm is provided to allow the user to periodically perform the evaluation item.
상기 데이터 처리 장치는,
운동 종목 수행시마다 산출되는 상기 운동 능력 평가 항목에 대한 수치의 변화 추이를 기록하는 것을 특징으로 하는 무릎의 운동 능력 평가 시스템. The method according to claim 6,
The data processing apparatus includes:
And records a change in the numerical value of the exercise performance evaluation item calculated for each exercise sport event.
상기 데이터 처리 장치는 상기 정지 구간의 일 시점에서 상기 제1 관성 센서와 상기 제2 관성 센서가 측정한 데이터를 영점화하여 적분 연산에 포함시키지 않고, 상기 정지 구간의 일 시점 이전의 상기 제1 관성 센서와 상기 제2 관성 센서가 측정한 데이터를 사용하여 적분 연산하여 상기 무릎의 운동 상태 데이터를 계산하는 것을 특징으로 하는 무릎의 운동 능력 평가 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the data processing device does not include the data measured by the first inertial sensor and the second inertial sensor at zero point in the stop section in the zero integration and does not include the data in the integral calculation, And calculating the kinetic state data of the knee by performing integral calculation using the sensor and the data measured by the second inertial sensor.
상기 정지 구간은 운동시 발이 지면에서 이격되어 상기 무릎의 굽힘 운동과 뒤틀림 운동의 변화가 최소로 이루어지는 구간인 것을 특징으로 하는 무릎의 운동 능력 평가 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the stopping interval is a period in which a foot is separated from the ground during a movement and a change in a bending motion and a twisting motion of the knee is minimized.
상기 데이터 처리 장치는 상기 관성 측정 장치와 무선 통신하는 휴대용 단말기인 것을 특징으로 하는 무릎의 운동 능력 평가 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the data processing apparatus is a portable terminal that wirelessly communicates with the inertial measurement device.
운동 종목별로 지정된 운동 능력 평가 항목 중 사용자에 의해 선택된 운동 종목에 대한 평가 항목("선택 운동 평가 항목")을 추출하는 단계;
상기 사용자에 의해 선택된 운동 종목마다 지정되어 있는 데이터 연산 기준에 따라 무릎 관절의 위쪽에 고정되는 제1 관성 센서와, 상기 무릎 관절의 아래쪽에 고정되는 제2 관성 센서에서 측정되어 전송된 데이터를 통해 무릎의 가속도, 속도, 굽힘 각도 및 뒤틀림 각도 변화를 포함하는 무릎의 운동 상태 데이터를 계산하는 단계;
상기 무릎의 운동 상태 데이터를 이용해 상기 선택 운동 평가 항목에 대한 수치를 산출하는 단계를 포함하고,
상기 데이터 연산 기준은, 상기 무릎의 운동 상태 데이터를 산출하는 과정에서 발생하는 적분 오차를 보정하기 위해, 상기 제1 관성 센서와 상기 제2 관성 센서가 측정한 데이터의 일부를 영점화하는 보정에 필요한 정지 구간의 선정 기준인 것을 특징으로 하는 무릎의 운동 능력 평가 방법. Providing a menu for a plurality of sports items using a knee to a user;
Extracting an evaluation item ("selection exercise evaluation item") for an exercise item selected by the user out of the athletic performance evaluation items designated for each exercise item;
A first inertial sensor fixed to the upper side of the knee joint according to a data operation criterion specified for each exercise item selected by the user, and a second inertial sensor fixed to the lower side of the knee joint, Calculating movement state data of the knee including acceleration, velocity, bending angle and twist angle change of the knee;
And calculating a value for the selected exercise evaluation item using the knee motion state data,
Wherein the data calculation criterion is a correction coefficient for correcting an integration error generated in the process of calculating the kinetic state data of the knee in order to correct a part of the data measured by the first inertial sensor and the second inertial sensor And a stopping period of the knee.
상기 무릎의 운동 상태 데이터를 계산하는 단계는,
상기 정지 구간의 일 시점에서 상기 제1 관성 센서와 상기 제2 관성 센서가 측정한 데이터를 영점화하여 적분 연산에 포함시키지 않고, 상기 정지 구간의 일 시점 이전의 상기 제1 관성 센서와 상기 제2 관성 센서가 측정한 데이터를 사용하여 적분 연산하여 상기 무릎의 운동 상태 데이터를 계산하는 단계를 포함하고,
상기 정지 구간은 운동시 발이 지면에서 이격되어 상기 무릎의 굽힘 운동과 뒤틀림 운동의 변화가 최소로 이루어지는 구간인 것을 특징으로 하는 무릎의 운동 능력 평가 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein calculating the kinetic state data of the knee comprises:
Wherein the first inertia sensor and the second inertial sensor zero-ignite the data measured at one point in time of the stop period and do not include the measured data in the integral calculation, And calculating the kinetic state data of the knee by performing integral calculation using data measured by the inertial sensor,
Wherein the stopping interval is a period in which a foot is spaced apart from the ground during a movement and a change in a bending motion and a twisting motion of the knee is minimized.
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