KR102007620B1

KR102007620B1 - 척추측만증 교정을 위한 방법 및 이러한 방법에 따라 제조된 교정기구

Info

Publication number: KR102007620B1
Application number: KR1020190000037A
Authority: KR
Inventors: 이종성; 소무철
Original assignee: 이종성; 소무철
Priority date: 2019-01-01
Filing date: 2019-01-01
Publication date: 2019-08-05
Also published as: WO2020141715A1

Abstract

척추측만증을 교정하기 위한 방법이 개시된다.
본 발명에 따른 척추측만증의 교정 데이터를 생성하는 방법은 인체의 2차원 이미지를 획득하는 단계와, 2차원 이미지로부터 수평 및 수직 불균형 데이터를 획득하는 단계와, 상기 수평 및 수직 불균형 데이터에 기초하여 수평 및 수직 교정 데이터를 계산하는 단계를 포함한다.

Description

척추측만증 교정을 위한 방법 및 이러한 방법에 따라 제조된 교정기구{Correcting method for scoliosis and manufactured correcting device by the method}

본 발명은 척추측만증 교정을 위한 방법 및 교정기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 촬상된 골반과 요추 이미지로부터 척추측만증의 정도를 확인하고 이를 기초로 척추의 굴곡 및 회전 변형을 교정하기 위한 방법 및 교정기구에 대한 것이다.

척추는 머리와 골반을 연결하는 뼈 구조물로서 경추, 흉추, 요추, 천추, 미추로 구성된다. 정상적인 척추는 직립된 상태에서 머리에서 골반까지 수직한 상태를 이루고 있지만, 오랜 기간동안의 잘못된 생활습관, 신체의 불균형 등 여러 가지 이유로 척추가 수직한 상태로부터 벗어나 휘어진 상태가 될 수 있다.

척추질환의 일 예로 척추측만증은 척추가 좌우 또는 전후로 만곡된 상태를 말하며, 이로 인해 골반이 전후좌우로 기울어진 상태가 될 수 있다. 척추측만증은 외형적으로 쉽게 나타나지 않지만 X-선 사진으로 정밀하게 판독이 가능하다.

치료방법으로서 운동, 물리치료, 도수치료, 보조기 착용으로 자세교정 효과를 얻을 수 있고, 나아가 수술을 통한 방법도 있다.

공개특허공보 제10-2013-0102784호, 측추측만증 진단 시스템 및 척추측만증 진단방법 등록특허공보 제10-1695276호, 척추측만증 보조기 등록특허공보 제10-1001224호, 실내용 자세교정 슬리퍼 공개특허공보 제10-2010-0000511호, 척추측만증 자세교정 신발깔창 등록실용신안 제20-0341401호, 신발창의 하면이 측면부 한쪽으로 경사진 구조의 신발창

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 척추측만증의 정도를 정확히 검출하고 이를 기초로 척추의 회전, 굴곡을 교정할 수 있는 방법 및 교정기구를 제공하려는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 언급한 과제로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 척추측만증의 교정 데이터를 생성하는 방법은 인체의 2차원 이미지를 획득하는 단계와, 2차원 이미지로부터 수평 및 수직 불균형 데이터를 획득하는 단계와, 상기 수평 및 수직 불균형 데이터를 기초로 수평 및 수직 교정 데이터를 계산하는 단계를 포함한다.

또한 이와 같은 방법에 따라 발의 후족부에 착용하는 교정기를 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 척추측만증의 교정 데이터를 생성하는 방법은 인체의 2차원 이미지를 획득하는 단계와, 2차원 이미지로부터 수평 불균형 데이터를 획득하는 단계와, 상기 수평 불균형 데이터를 기초로 수평 교정 데이터를 계산하는 단계를 포함한다.

또한 이와 같은 방법에 따라 방석을 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 방석은 좌측부와 우측부로 분할되고, 좌측부와 우측부는 수평 교정 데이터에 기초하여 서로 다른 경도를 갖는 실리콘으로 제조된다.

본 발명에 따르면, 척추측만증의 정도를 정확히 검출하고 이를 기초로 척추의 회전, 굴곡을 교정할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 척추측만증 교정데이터 생성장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수평 불균형 데이터를 획득하는 것을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 수직 불균형 데이터를 획득하는 것을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 교정기의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 교정기의 정면도이다.
도 6은 인체의 발의 영역을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 교정 데이터로부터 제작한 방석을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 척추측만증 교정데이터를 생성하기 위한 방법을 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 교정 데이터 생성장치는 인체의 발(foot)의 후족부에 착용하는 교정기의 치수 데이터를 생성하기 위한 장치이다.

도 1은 본 발명에 따른 척추측만증 교정데이터 생성장치의 구성도이다.

본 발명에 따른 척추측만증 교정데이터 생성장치는 인체의 조직구조를 촬상하고 2차원 이미지를 획득하는 촬상장치(100)와, 상기 2차원 이미지를 기초로 교정 데이터를 생성하는 컨트롤러(300)를 포함한다.

상기 촬상장치(100)는 인체의 조직구조를 촬상한다. 촬상장치로 촬상된 이미지는 인체 조직구조를 포함하는 2차원 이미지일 수 있다. 본 발명에서는 촬상된 2차원 이미지로부터 인체의 골반과 요추의 어긋남 정도로 척추측만증의 진행정도를 검출한다. 실시예로서 촬상장치는 척추측만증의 진행정도를 확인하기 위하여 인체의 골반과 요추 영역을 촬상한다.

촬상장치는 뼈를 포함한 인체 조직의 형상을 촬상할 수 있는 X-선 촬상장치일 수 있다. 본 발명에서는 촬상장치로서 X-선 촬상장치를 실시예로 하고 있으나, 인체의 뼈 구조를 촬상할 수 있는 컴퓨터 단층 촬영장치, 자기공명영상장치일 수도 있다.

상기 컨트롤러(300)는 촬상장치로부터 촬상한 2차원 이미지로부터 척추측만증을 교정하기 위한 교정기의 치수 데이터를 생성한다. 여기서 교정기는 인체의 발(foot)의 후족부에 착용할 수 있는 쐐기 형상을 갖는다. 착용자는 발의 후족부에 대응하도록 양말 속에 교정기를 삽입하여 착용할 수 있고, 또는 발의 후족부에 대응하도록 신발 속에 교정기를 안착시켜 착용할 수도 있다.

상기 컨트롤러는 교정 데이터를 생성하기 위하여, 2차원 이미지에 가상 라인을 생성하기 위한 가상라인 생성부(310)와, 상기 생성된 가상라인으로부터 수평 및 수직 불균형 데이터를 획득하는 불균형 데이터 획득부(320)와, 상기 수평 및 수직 불균형 데이터를 기초로 수평 및 수직 교정 데이터를 생성하는 교정 데이터 계산부(330)를 포함한다.

가상라인 생성부(310)는 촬상한 2차원 이미지를 영상처리하고 영상 처리된 2차원 이미지에 포함된 객체를 검출하고, 검출된 객체와 객체의 엣지라인에 기초하여 가상라인을 생성한다. 여기서 객체는 좌우측 골반의 장골 상단부, 요추의 중심선, 및 치골결합을 포함할 수 있다.

상기 가상라인은 수평기준라인, 수평이격라인, 수직기준라인, 수직이격라인으로 이루어진다. 실시예로서 좌우측 골반의 장골 상단부로부터 수평기준라인과 수평이격라인을 생성하고, 요추의 중심선으로부터 수직기준라인을 생성하며, 치골결합으로부터 수직이격라인을 생성한다.

불균형 데이터 획득부(320)는 가상라인으로부터 인체 불균형 데이터를 획득한다. 상기 인체 불균형 데이터는 수평 불균형 데이터와 수직 불균형 데이터로 이루어진다. 실시예로서 수평기준라인과 수평이격라인 사이의 이격거리로부터 수평 불균형 데이터를 획득하고, 수직기준라인과 수직이격라인 사이의 이격거리로부터 수직 불균형 데이터를 획득한다.

교정 데이터 계산부(330)는 획득된 인체 불균형 데이터로부터 교정기를 제조하기 위한 교정 데이터를 생성한다. 상기 교정 데이터는 수평 교정 데이터와 수직 교정 데이터로 이루어진다. 수평 불균형 데이터에 기초하여 수평 교정 데이터가 계산되고, 수직 불균형 데이터에 기초하여 수직 교정 데이터가 계산된다. 실시예로서 수평 및 수직 교정 데이터는 촬상된 2차원 이미지의 배율을 고려하여 계산될 수 있다. 이와 같은 수평 및 수직 교정 데이터의 계산에 관하여는 후술한다.

이하, 이와 같이 구성된 척추측만증 교정 데이터 생성장치로부터 척추측만증을 교정하기 위한 교정기의 치수 데이터를 생성하는 방법을 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 척추측만증 교정데이터를 생성하기 위한 방법을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 척추측만증 교정 데이터를 생성하는 방법은, 인체의 2차원 이미지를 획득하는 단계와, 2차원 이미지로부터 수평 및 수직 불균형 데이터를 획득하는 단계와, 상기 수평 및 수직 불균형 데이터를 기초로 교정 데이터를 계산하는 단계와, 상기 교정 데이터로부터 3차원 디자인 데이터를 획득하는 단계를 포함한다.

상기 인체의 2차원 이미지를 촬상하는 단계는 인체의 골반영역과 요추영역을 포함한 2차원 이미지를 촬상한다.

상기 2차원 이미지는 X-선 촬상장치로부터 획득될 수 있으며, 이때 인체가 직립한 상태로 하여 촬상하는 것이 바람직하다. 상기 2차원 이미지는 X-선 촬상장치 외에도 인체의 골반을 포함한 영역을 촬상할 수 있는 컴퓨터 단층 촬영장치, 자기공명영상장치로도 획득할 수 있다.

인체의 골반은 좌우 각각 장골, 치골, 좌골이 일체로 이루어지고, 이들 사이에 천골이 형성되어 있으며, 천공의 하측에 미골이 형성되어 있다.

골반의 전측(인체의 배 방향)은 치골결합에 의해 2개의 치골이 결합되어 있으며, 골반의 후측(인체의 등 방향)은 천골을 사이에 두고 좌우 2개의 장골이 결합되어 있고, 천골의 상측에는 척추의 요추가 연결되어 있다. 요추는 척추 중 흉추와 천골 사이에 형성된 5개의 추골로 이루어진다.

본 발명에 따른 2차원 이미지에는 인체의 좌우측 장골, 요추, 치골결합이 포함될 수 있다.

상기 2차원 이미지로부터 수평 불균형 데이터와 수직 불균형 데이터를 획득하는 단계는 2차원 이미지에 포함된 장골, 요추, 치골결합의 배치를 기초로 검출된다.

우선, 좌우 골반의 장골 배치로부터 수평 불균형 데이터를 획득한다. 정상적인 인체의 경우 직립한 상태에서 좌측 골반과 우측 골반은 수평을 이루게 된다. 이와 달리 척추측만증인 경우 좌측 골반과 우측 골반은 수평을 이루지 못하고 좌측 골반과 우측 골반 중 어느 하나는 다른 골반보다 상대적으로 높게 또는 낮게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 인체의 2차원 이미지로부터 수평 불균형 데이터를 획득하는 것을 나타낸 것이다.

수평기준라인은 좌측 골반 또는 우측 골반의 장골 상단부 중 상대적으로 낮게 촬상된 장골 상단부를 기준으로 하여 설정된다. 도면을 참조하면, 좌측 골반(IL)이 우측 골반(IR) 보다 상대적으로 높게 촬상되어 있다. 상대적으로 낮게 형성된 우측 골반(IR)의 장골 상단부(TIR)를 기준으로 하여 수평 라인을 형성하는 수평기준라인(AHL)이 설정된다. 그리고 좌측 골반(IL)의 장골 상단부(TIL)를 기준으로 하여 수평 라인을 형성하는 수평이격라인(SHL)이 설정된다.

다른 실시예로서 상대적으로 낮게 형성된 우측 골반(IR)의 장골 상단부(TIR)를 기준으로 하여 수평이격라인을 설정할 수 있고, 좌측 골반(IL)의 장골 상단부(TIL)를 기준으로 하여 수직이격라인을 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 수평 불균형 데이터는 수평기준라인(AHL)과 수평이격라인(SHL)이 이루는 이격거리(Dah)로 획득된다.

도 3은 본 발명에 따른 인체의 2차원 이미지로부터 수직 불균형 데이터를 획득하는 것을 나타낸 것이다.

본 발명에 따르면 요추와 치골결합의 배치로부터 수직 불균형 데이터를 획득한다. 정상적인 인체의 경우 직립한 상태에서 요추와 치골결합은 수직선 상에 놓여 있어야 한다. 이와 달리 척추측만증 환자의 경우 직립한 상태에서 요추와 치골결합은 수직선 상에 놓여있지 못하게 된다.

본 발명에 따르면 2차원 이미지로부터 요추 중심라인으로부터 수직기준라인(AVL)을 획득하고, 치골결합의 수직라인으로부터 수직이격라인(SVL)을 획득한다.

다른 실시예로서 치골결합의 수직라인으로부터 수직기준라인을 설정할 수 있고, 요추의 중심라인으로부터 수직이격라인을 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 수직 불균형 데이터는 수직기준라인(AVL)과 수직이격라인(SVL) 사이의 이격거리(Dav)를 검출하여 수직 불균형 데이터를 획득한다.

상기 수평 및 수직 불균형 데이터에 기초하여 교정 데이터를 계산하는 단계는 좌측 또는 우측 교정기의 치수를 결정하기 위한 단계이다.

도 4는 본 발명에 따른 교정기의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 교정기의 정면도이다. 도 5(a)는 왼쪽 발에 착용하는 좌측 교정기를 나타낸 것이고, 도 5(b)는 오른쪽 발에 착용하는 우측 교정기를 나타낸 것이다. 참고로 도 5는 도 4의 화살표 방향에서 본 이미지이다.

도면을 참조하면, 교정기는 발의 후측에서 전측으로 갈수록 두께가 얇은 쐐기 형상이며 두 발의 바깥쪽에서 안쪽으로 갈수록 하향 경사를 이루고 있다.

수평 교정 데이터(HH)는 수평 불균형 데이터에 기초하여 계산된다. 수평 교정 데이터는 수평기준라인(AHL)과 수평이격라인(SHL) 사이의 이격거리로부터 수평 불균형 데이터가 계산된다.

<수식 1>

HH = Dah/Fsc ×1/4 ×k

여기서 Dah는 수평이격거리이고, Fsc는 이미지 배율이며, k는 수평교정상수로서 골반의 폭에 따라 0.7~1.3의 범위 내에서 적용된다.

수직 교정 데이터(HV)는 수직 불균형 데이터를 기초로 계산된다. 수직 교정 데이터는 수직기준라인(AVL)과 수직이격거리(SVL) 사이의 이격거리(Dav)인 수직 불균형 데이터로부터 계산된다.

<수식 2>

HV = Dav/Fsc ×1/5 ×j

여기서 Dav는 수직이격거리이고, Fsc는 이미지 배율이며, j는 수직교정상수로서 후족부의 폭에 따라 0.7~1.3의 범위 내에서 적용된다.

예컨대, 수평 불균형 데이터가 10mm이고, 이미지 배율이 1/2이며, 수평교정상수가 0.8이라면, 수평 교정 데이터는 4mm로 계산되고, 수직 불균형 데이터가 10mm이고, 이미지 배율이 1/2이며, 수직교정상수가 0.8이라면, 수직 교정 데이터는 3.2mm로 계산된다.

한편 수평 및 수직 불균형 데이터가 동일한 값인 경우에도 수평 및 수직 교정 데이터가 서로 다른 값으로 계산되는 것은, 수평 불균형 데이터는 골반의 높이로부터 측정되는 값이고 수직 불균형 데이터는 척추와 골반의 회전 뒤틀림으로부터 측정되는 값이기 때문이다.

도 6은 인체의 발의 영역을 나타낸 것이다.

인체의 발(foot)은 전족부(PTA), 중족부(PCA), 후족부(PBA)로서 세부분으로 이루어지는데, 본 발명에 따른 교정기는 발(foot)의 뒷꿈치에 해당하는 후족부(PBA)에 착용하는 보조기로서 척추측만증의 증상에 따라 우측 또는 좌측 발의 후족부에 착용할 수 있다. 교정기는 실리콘으로 제조할 수 있으며, 양말 속에 착용할 수도 있고 신발 속에 안착시킬 수도 있다.

되돌아가, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 교정기(PSD)는 후측에서 전측으로 갈수록 두께가 얇은 쐐기 형상을 갖는다. 여기서 후측은 발 뒷꿈치가 있는 방향을 말하며 전측은 발가락이 있는 방향을 말한다. 교정기의 후측은 소정의 높이를 갖는다. 또한 교정기의 후측은 좌우가 서로 다른 높이를 갖는다.

이와 같이 계산된 교정 데이터로부터 3차원 프린터를 구동하기 위한 3차원 디자인 데이터를 생성한다. 이때 교정 데이터에는 환자의 발 데이터가 함께 제공된다. 생성된 3차원 디자인 데이터는 3차원 프린터에 제공되고, 3차원 프린터는 3차원 디자인 데이터를 이용하여 교정기를 제작한다.

도 7은 본 발명에 따른 교정 데이터로부터 제작한 방석을 나타낸다. 도면에서 좌측 영역(LQA)과 우측 영역(RQA)으로 분할되어 있고, 사용자가 방석에 앉으면 방석의 좌측 영역은 인체의 좌측 엉덩이가 위치하고 방석의 우측 영역은 인체의 우측 엉덩이가 위치하게 된다.

방석의 경우 골반의 높이만을 교정하기 위하여 수평 교정 데이터가 적용된다. 좌측 영역과 우측 영역에는 수평 교정 데이터에 기초하여 서로 다른 경도를 갖는 실리콘이 선택될 수 있다. 이에 따라 사용자의 좌측 골반과 우측 골반의 수평 이격거리를 균등하게 형성할 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

100 : 촬상장치
300 : 컨트롤러
310 : 가상라인 생성부
320 : 불균형 데이터 획득부
330 : 교정 데이터 계산부

Claims

인체의 2차원 이미지를 획득하는 단계와,
상기 2차원 이미지로부터 가상라인을 생성하는 단계와,
상기 가상라인로부터 수평 및 수직 불균형 데이터를 획득하는 단계와,
상기 수평 및 수직 불균형 데이터를 기초로 수평 및 수직 교정 데이터를 계산하는 단계를 포함하고,
상기 가상라인은 수평기준라인, 수평이격라인, 수직기준라인, 수직이격라인으로 이루어지고, 상기 수평기준라인과 수평이격라인은 좌우측 골반의 장골 상단부로부터 생성하며, 상기 수직기준라인은 요추의 중심선으로부터 생성하고, 상기 수직이격라인은 치골결합으로부터 생성하며,
상기 수평 불균형 데이터는 수평기준라인과 수평이격라인 사이의 이격거리로부터 획득하고, 수직 불균형 데이터는 수직기준라인과 수직이격라인 사이의 이격거리로부터 획득하는 것을 특징으로 하는 척추측만증의 교정 데이터를 생성하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 수평 교정 데이터(HH)는 하기 〈수식 1〉에 따라 계산되고, 상기 수직 교정 데이터(HV)는 하기 〈수식 2〉에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 척추측만증의 교정 데이터를 생성하는 방법.
〈수식 1〉
HH = Dah/Fsc×1/4×k
Dah는 수평이격거리이고, Fsc는 이미지 배율이며, k는 수평교정상수로서 골반의 폭에 따라 0.7~1.3의 범위 내에서 적용된다.
〈수식 2〉
HV = Dav/Fsc×1/5×j
Dav는 수직이격거리이고, Fsc는 이미지 배율이며, j는 수직교정상수로서 후족부의 폭에 따라 0.7~1.3의 범위 내에서 적용된다.
청구항 1 또는 청구항 2에 따른 방법에 의해 제조되는 교정기로서,
상기 교정기는 발의 후족부에 착용하되, 후측에서 전측으로 갈수록 두께가 얇은 쐐기 형상을 가지며, 상기 교정기의 후측은 좌우가 서로 다른 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 교정기.
삭제
청구항 1 또는 청구항 2에 따른 방법에 의해 제조되는 방석으로서,
상기 방석은 좌측부와 우측부로 분할되고, 좌측부와 우측부는 수평 교정 데이터에 기초하여 서로 다른 경도를 갖는 실리콘으로 제조되는 것을 특징으로 하는 방석.