KR20180122157A - A method of estimating patient in-vivo properties using motion capture - Google Patents

A method of estimating patient in-vivo properties using motion capture Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a method for extracting an in-vivo physical property of a patient through a comparison with a real captured musculoskeletal image by capturing motion of a subject to obtain kinematic data, calculating a muscle power from the obtained data and applying the data to a musculoskeletal model. According to an embodiment of the present invention, the method for extracting an in-vivo physical property of a patient using motion capture comprises: a step (A) of collecting kinematic behavior data through motion capture of the subject; a step (B) of calculating the muscle power of the subject from the collected behavior data; a step (C) of establishing a target musculoskeletal model for a specific subject to apply the calculated muscle power; a step (D) of applying the muscle power calculated from the subject to the established musculoskeletal model, and comparing the kinematic behavior of the musculoskeletal model with the obtained target musculoskeletal image; and a step (E) of performing optimization for an in-vivo physical property by using a probabilistic analysis technique.

Description

모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법{A METHOD OF ESTIMATING PATIENT IN-VIVO PROPERTIES USING MOTION CAPTURE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of extracting in vivo physical properties of a patient using motion capture,

본 발명은 피험 대상체의 모션을 캡쳐하여 운동학적 데이터를 확보하고, 확보된 데이터로부터 근육력을 산출한 뒤, 이를 근골격계 모델에 적용함으로써 실제 촬영된 근골격계 이미지와의 비교를 통해 환자의 생체 In-vivo 물성을 추출하는 방법에 관한 발명이다.The present invention captures the motion of the subject to obtain kinematical data, calculates the muscle power from the obtained data, and applies it to the musculoskeletal model to compare the musculoskeletal image with the actually photographed musculoskeletal image, The present invention relates to a method for extracting physical properties.

근골격계에 질환이 생겼을 때, 환자의 상태에 따른 진단 및 수술방법을 채택하여야 하며, 이 과정에서 환자의 생체에 맞는 생체 보조기기, 교정기기, 임플란트를 제작하여 질환을 치료하여야 한다.When a disease occurs in the musculoskeletal system, diagnosis and surgery should be adopted according to the condition of the patient. In this process, the patient should be treated with a bio-assistive device, orthodontic appliance, and implant.

보조기기, 교정기기, 임플란트를 제작하여, 이를 환자에게 시술함에 있어서, 환자 개개인의 생체 물성을 반영하여 상기 기기들을 제작하는 것이 바람직하겠지만, 이를 육안으로 확인할 수도 없을 뿐더러 현실적으로 상기 기기들의 제작은 시급성을 요하는 상황에서 요구되는 경우가 많으며, 기타 시간적 비용적 측면 등을 고려했을 때 환자 개개인의 생체 물성을 확보하여 상기 기기들을 제작하기란 사실상 불가능에 가까운 것이 현실이다.It is desirable to fabricate the devices by reflecting the biomaterial properties of individual patients in manufacturing the devices, auxiliary devices, orthodontic appliances, and implants, but it is impossible to visually confirm them, and in reality, It is a reality that it is virtually impossible to manufacture the devices by securing the biomechanical properties of individual patients in consideration of the time and cost aspects.

또한, 환자마다 고유의 생체 정보가 각각 다르므로, 매 환자마다 반복적으로 이와 같은 데이터를 획득하는 과정을 거쳐, 질환을 치료하는 데에는 막대한 시간과 비용이 발생하게 되는 문제가 있다. In addition, since biometric information unique to each patient is different from each other, it takes a lot of time and money to treat the disease through the process of repeatedly acquiring such data for each patient.

한편, 환자의 생체 물성은 In-vivo 시험과 In-vitro 시험을 통해 확보할 수 있다. In-vivo 시험은 시험 대상체의 체내에서 수행되는 시험을 의미하고, In-vitro 시험은 시험 대상체의 일부 조직 세포를 절개하거나 세포를 배양하여 별도의 시험관에서 조건을 조절하여 행하는 시험을 의미한다. On the other hand, the biological properties of the patient can be obtained through in-vivo tests and in-vitro tests. The in-vivo test refers to a test performed in the body of a test subject, and the in-vitro test refers to a test in which some tissue cells of the test subject are incised or cells are cultured and the condition is adjusted in a separate test tube.

종래 기술에서 환자의 생체 물성을 추출하는 방법으로는 세포를 체내로부터 직접적으로 채취하는 In-vitro 시험이 주로 이용되어 왔다. In the prior art, in-vitro tests for directly extracting cells from the body have been mainly used as methods for extracting biological properties of a patient.

그런데 현재까지 알려진 In-vitro 시험을 통한 생체 물성의 확보는, 세포를 체내로부터 채취하여 검사하는 과정을 거쳐야 하므로 상당한 시간과 비용이 발생하게 되는 문제가 있다.However, securing of biological properties through the in-vitro test, which has been known so far, requires a process of collecting and inspecting cells from the body, resulting in considerable time and cost.

In-vivo 시험을 통해 생체 물성을 확보하는 종래 기술에서는 내시경(endoscope)을 통해 이미지를 촬상하는 방식을 사용하였다. In the prior art for ensuring biocompatibility through an in-vivo test, a method of imaging an image through an endoscope was used.

그러나 종래 기술에 따른 In-vivo 시험은 내시경에 의해 촬상된 이미지를 통해 생체 물성을 간접적으로나마 추정하는 정도에 그치는 바, 생체 물성을 직접적으로 추출하는데 있어서 한계가 있다.However, the in-vivo test according to the prior art is only limited to the indirect estimation of the biomaterial properties through the image captured by the endoscope, and thus there is a limitation in directly extracting the biomaterial properties.

대한민국 등록특허공보 제10-1690425호 "생체 조직에 대한 전기적 물성 측정 장치 및 그 방법"Korean Patent Registration No. 10-1690425 entitled " Apparatus for Measuring Electrical Properties of Biological Tissues and Method Thereof " 대한민국 등록특허공보 제10-1726054호 "생체 조직 판별 장치 및 방법, 이를 이용한 수술 장치"Korean Patent Registration No. 10-1726054 entitled " Apparatus and Method for Determining Biological Tissue, 미국 공개특허공보 제2016-0194588호 "DEVICE FOR IN-VITRO MODELING IN-VIVO TISSUES OF ORGANS"US-A-2016-0194588 "DEVICE FOR IN-VITRO MODELING IN-VIVO TISSUES OF ORGANS" 미국 등록특허공보 제8743189호 "Image processing apparatus, image processing method, and computer-readable recording medium storing image processing program"U.S. Patent No. 8743189 entitled "Image processing apparatus, image processing method, and computer-readable recording medium storing image processing program"

본 발명에서는 환자의 모션을 캡쳐하여 특정환자의 거동 데이터를 획득하는 방법에 기초해, 특정환자의 물성을 최적화하여 도출하는 방법을 제안하고자 한다.In the present invention, a method of optimizing a physical characteristic of a specific patient based on a method of acquiring motion data of a specific patient by capturing motion of the patient is proposed.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, (A) 피험 대상체의 모션 캡쳐(Motion Capture)를 통한 운동학적 거동 데이터 수집단계; (B) 수집된 거동 데이터로부터, 피험 대상체의 근육력을 산출하는 단계; (C) 산출된 근육력을 적용할 특정 피험 대상체에 대한 대상 근골격계의 모델을 구축하는 단계; (D) 구축된 근골격계 모델에 피험 대상체로부터 산출된 근육력을 적용하고, 근골격계 모델의 운동학적 거동을 기 획득된 대상 근골격계의 이미지와 비교하는 단계; 및 (E) 확률론적 분석 기법을 이용하여 생체 내 In-vivo 물성에 대한 최적화를 수행하는 단계를 포함하는 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of analyzing an object, comprising: (A) collecting kinematic behavior data through motion capture of an object to be examined; (B) calculating muscle power of the subject from the collected behavior data; (C) constructing a model of the target musculoskeletal system for a specific subject to be applied with the calculated muscle power; (D) applying the muscle force calculated from the subject to the constructed musculoskeletal model and comparing the kinematic behavior of the musculoskeletal model with the image of the acquired musculoskeletal system; And (E) optimizing in vivo physical properties in vivo using a stochastic analysis technique. The present invention also provides a method for extracting in vivo physical properties of a patient using motion capture.

일 실시예에 따르면 상기 모션 캡쳐는 피험 대상체에 부착되는 마커에 의해 추출되는 것을 특징으로 할 수 있으며,According to one embodiment, the motion capture may be extracted by a marker attached to the subject,

일 실시예에 따르면 상기 (B)단계에의 피험 대상체로부터 근육력을 산출하는 과정에서, 근골격학-동역학 구축하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the musculoskeletal-dynamics may be constructed in the process of calculating the muscle force from the subject in the step (B).

일 실시예에 따르면 상기 (B) 단계에서, 산출된 근육력은 피험 대상체의 모션 캡쳐를 통해 얻어지는 근골격계의 운동학적 거동 데이터와 지면반력을 이용하여, 근골격계의 운동역학을 계산함으로써 산출된 것을 특징으로 할 수 있다.According to one embodiment, in the step (B), the calculated muscle force is calculated by calculating kinematic dynamics of the musculoskeletal system using kinematic behavior data of the musculoskeletal system obtained through motion capture of the subject and surface reaction force can do.

일 실시예에 따르면, 상기 (B) 단계에서, 산출된 근육력과, 피험 대상체의 모션 캡쳐 당시에 근전도 센서를 이용해 얻은 근전도데이터를 비교하여 검증하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one embodiment, in the step (B), the calculated muscle power is compared with the EMG data obtained by using the EMG sensor at the time of motion capture of the subject, and the EMG data is verified.

일 실시예에 따르면, 상기 (C) 단계에서, 산출된 근육력을 적용할 특정 피험 대상체에 대한 대상 근골격계의 모델을 구축하는 단계는, (C-1) 복수의 피험 대상체로부터 관심있는 부위의 근골격계에 대한 복수의 이미지를 획득하여, 복수의 피험 대상체에 대한 통계학적 3D 모델을 구축하는 단계; (C-2) 특정 피험 대상체로부터 2차원 이미지를 추출하는 단계; (C-3) 추출된 2차원 이미지에 복수의 피험 대상체에 대한 통계학적 3D 모델을 정합시켜 특정 피험 대상체에 대한 맞춤형 생체 모델을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step of constructing a model of the object musculoskeletal system for a specific subject to be applied with the calculated muscle force comprises the steps of: (C-1) Obtaining a plurality of images for the plurality of subjects, and constructing a statistical 3D model for the plurality of subjects; (C-2) extracting a two-dimensional image from a specific object to be examined; (C-3) forming a customized biometric model for a specific subject by matching statistical 3D models of the plurality of subjects with the extracted two-dimensional image.

일 실시예에 따르면 상기 (D) 단계에서의, 상기 기 획득된 대상 근골격계의 이미지는 상기 모션 캡쳐하는 과정에서 함께 획득되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment, the image of the target musculoskeletal system acquired in the step (D) may be obtained together with the motion capturing process.

본 발명의 일 실시예에 따르면 특정환자의 거동 데이터를 이용해 환자 개개인의 생체 물성을 보다 간편히 획득할 수 있는 장점이 있다.According to an embodiment of the present invention, bio-physical properties of individual patients can be more easily obtained by using behavior data of a specific patient.

무엇보다 본 발명에 따르면 In-vitro 방식을 주로 사용하였던 종래의 생체 물성 추출 방법과 달리 In-vivo 방식에 의한 비침습적 환자의 생체 물성 추출 방법을 제시한다는 점에서 종래기술과 차별되는 의의를 가진다.In particular, the present invention has a different meaning from the prior art in that it provides a non-invasive biological material property extraction method by an in-vivo method unlike the conventional biological material property extraction method which mainly uses the in-vitro method.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법에 관한 블록도이다.
도 2는 피험 대상체의 모션을 캡쳐하는 방법을 위한 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 근육력 도출 방법에 관한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 확률론적 분석 기법을 이용하여 생체 내 In-vivo 물성에 대한 최적화를 수행하는 방법에 대한 개념도이다.
도 5는 생체 내 In-vivo 물성을 도출하는 과정을 나타내는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a biological in vivo physical property extraction method of a patient using motion capture according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a diagram showing a configuration for a method of capturing motion of a test subject.
3 is a conceptual diagram illustrating a method of deriving muscular power according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a method for performing in-vivo physical property optimization using a stochastic analysis technique according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a process of deriving in vivo physical properties in vivo.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the present invention, a detailed description of known configurations will be omitted, and a detailed description of configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

먼저, 도 1과 도 2를 참조로, 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법에 대한 기본 실시예를 설명하기로 한다.First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, a basic embodiment of a method for extracting a biological in vivo physical property of a patient using motion capture will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법에 관한 블록도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a biological in vivo physical property extraction method of a patient using motion capture according to an embodiment of the present invention; FIG.

본 발명의 일 실시예에 따르면 (A) 피험 대상체의 모션 캡쳐(Motion Capture)를 통한 운동학적 거동 데이터 수집단계; (B) 수집된 거동 데이터로부터, 피험 대상체의 근육력을 산출하는 단계; (C) 산출된 근육력을 적용할 특정 피험 대상체에 대한 대상 근골격계의 모델을 구축하는 단계; (D) 구축된 근골격계 모델에 피험 대상체로부터 산출된 근육력을 적용하고, 근골격계 모델의 운동학적 거동을 기 획득된 대상 근골격계의 이미지와 비교하는 단계; 및 (E) 확률론적 분석 기법을 이용하여 생체 내 In-vivo 물성에 대한 최적화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 참고로, 상기 참조부호 (A), (B), (C), (D), (E)는 설명의 편의를 위해 기재된 참조부호일 뿐, 본 발명의 시계열적 순서를 한정하는 것은 아니다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of analyzing an object, comprising the steps of: (A) collecting kinematic behavior data through motion capture of an object to be examined; (B) calculating muscle power of the subject from the collected behavior data; (C) constructing a model of the target musculoskeletal system for a specific subject to be applied with the calculated muscle power; (D) applying the muscle force calculated from the subject to the constructed musculoskeletal model and comparing the kinematic behavior of the musculoskeletal model with the image of the acquired musculoskeletal system; And (E) performing an optimization for in vivo physical properties in vivo using probabilistic analysis techniques. For reference, reference numerals (A), (B), (C), (D), and (E) are used for convenience of description only and do not limit the time series of the present invention.

본 발명에서는 설명의 편의를 위해 피험자, 환자, 정상인과 같은 용어를 사용할 수 있으나, 반드시 본 발명에서 언급한 피험 대상체가 인간을 비롯한 특정 동물에 한정되는 것은 아님을 유의해야 한다. In the present invention, terms such as subject, patient, and normal person can be used for convenience of explanation, but it should be noted that the subject to be treated in the present invention is not limited to a specific animal including human.

또한, 본 발명의 피험 대상체는 질환을 갖지 않는 피험 대상체와 질환을 갖고 있는 피험 대상체를 구분하지 않는다. Further, the subject of the present invention does not distinguish between the subject to be treated having no disease and the subject to be treated.

본 발명에서 근골격계는 주로 뼈, 관절 또는 이들의 일부를 의미할 수 있다. 여기서 뼈와 관절은 동물의 머리, 어깨, 엉덩이, 무릎, 발목, 척추 등을 포함할 수 있으며, 인대, 연골, 특히 근육과 같은 조직을 포함할 수 있다.In the present invention, the musculoskeletal system can mainly mean bones, joints or parts thereof. Here, bones and joints may include animal heads, shoulders, hips, knees, ankles, spines, and the like, and may include tissues such as ligaments, cartilage, and especially muscles.

도 2는 피험 대상체의 모션을 캡쳐하는 방법을 위한 구성을 나타내는 도면이다. 2 is a diagram showing a configuration for a method of capturing motion of a test subject.

본 발명의 일 실시예에 따르면 모션 캡쳐는 피험 대상체에 부착되는 마커(100)에 의해 추출되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the motion capture may be extracted by the marker 100 attached to the subject.

도 2를 참조하면, 준비된 studio(10)에 피험 대상체가 위치할 수 있으며, 피험 대상체에는 복수 개의 마커(100)가 부착될 수 있다. 그리고 마커(100)의 움직임을 측정하는 측정수단(미도시)이 구비되어 피험 대상체의 움직임을 통해 운동학적 거동 데이터를 측정할 수 있게 된다. Referring to FIG. 2, an object to be tested may be placed in a prepared studio 10, and a plurality of markers 100 may be attached to an object to be tested. (Not shown) for measuring the movement of the marker 100, so that kinematic behavior data can be measured through the motion of the subject.

여기서 복수 개의 마커(100)는 피험 대상체에서 관심있는 근골격계 부위의 근처에 부착될 수 있다. 도면에는 피험 대상체의 머리와 상체에 마커(100)가 부착된 것이 도시되나, 반드시 이러한 예에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 관심있는 근골격계 부위가 무릎이라고 할 때는 경골(tibia)의 상부와 대퇴골(femur)의 관절융기(condyle) 부분에 마커(100)를 부착할 수도 있다. 나아가 마커는 후술하는 근전도센서(EMG Sensor)와 함께 피험 대상체에 부착될 수도 있다.Here, the plurality of markers 100 may be attached in the vicinity of the musculoskeletal region of interest in the subject. The figure shows that the marker 100 is attached to the head and the upper body of the test subject, but the present invention is not limited thereto. For example, when a musculoskeletal region of interest is a knee, the marker 100 may be attached to the upper part of the tibia and the condyle part of the femur. Further, the marker may be attached to the subject together with an EMG sensor to be described later.

본 발명의 일 실시예에 따르면 피험 대상체의 모션을 캡쳐하는 과정에서 복수 개의 영상을 함께 획득할 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of images may be acquired together in the process of capturing motion of the subject.

도 2에 도시된 바와 같이 준비된 studio(10)에는 영상 획득장치(200)가 구비될 수 있다. 본 발명의 영상획득장치(200)는 피험 대상체의 이미지를 획득할 수 있는 것이면 어느것이라도 좋다. 다만, 피험 대상체의 모션을 캡쳐함과 동시에, 이미지를 획득하여야 하기 때문에 본 발명의 영상 획득장치는 Bi-Plane의 이미지를 획득할 수 있는 2차원 이미지 영상 획득장치가 해당됨이 보다 바람직하다. 도면에는 일 실시예로 Bi-Plane의 이미지를 획득하기 위한 두 개의 영상 획득장치(210, 220)가 도시된다. The studio 10 prepared as shown in FIG. 2 may be equipped with an image acquisition device 200. The image acquiring device 200 of the present invention may be any device capable of acquiring an image of the test subject. However, since it is necessary to capture the motion of the subject and acquire an image, it is more preferable that the image acquiring apparatus of the present invention is a two-dimensional image acquiring apparatus capable of acquiring an image of Bi-Plane. In the figure, two image acquisition devices 210 and 220 are shown for acquiring an image of Bi-Plane in one embodiment.

한편, 본 발명의 운동학적 거동 데이터란 피험 대상체가 움직이는 과정에서 마커(100) 및 측정수단에 의해 측정되는 관절이 움직이는 속도, 각속도, 관절의 이동 방향, 각도 등을 포함한 각종 운동학적(kinesiology) 거동 데이터를 의미한다. The kinematic behavior data of the present invention refers to various kinesiological behaviors including movement speed of a joint measured by a marker 100 and measurement means, angular velocity, direction of movement of a joint, Data.

또한, 본 발명의 물성(physical properties)이란 인장강도, 압축강도, 탄성계수, 포아송비, Young's modulus, Yield stress, Ultimate strength 등과 같은 물성을 모두 포함한다. The physical properties of the present invention include all properties such as tensile strength, compressive strength, elastic modulus, Poisson's ratio, Young's modulus, yield stress, and ultimate strength.

본 발명에서는 모션 캡쳐를 통해 피험 대상체의 위와 같은 운동학적 거동 데이터를 획득하고 근육력을 산출한 뒤, 이를 이용하여 궁극적으로는 생체에 대한 물성을 추출함으로써, 환자 맞춤형 수술 및 교정 그리고 재활을 할 수 있는 시스템의 구축을 용이하게 하고자 하는 것이다. In the present invention, the kinematic behavior data of the subject is obtained through motion capture, and the muscular strength is calculated. Ultimately, the physical properties of the living body are extracted by using the obtained motion data to perform patient-customized surgery, correction, and rehabilitation And to facilitate the construction of the system having the above-mentioned functions.

이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 근육력 도출 방법과 근골격계 모델을 구축하는 방법에 대하여 상세히 기술한다. Next, a method of deriving muscular strength and a method of constructing a musculoskeletal model according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 근육력 도출 방법에 관한 개념도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 확률론적 분석 기법을 이용하여 생체 내 In-vivo 물성에 대한 최적화를 수행하는 방법에 대한 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating a method of deriving muscular power according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a method for performing in-vivo physical property optimization using a stochastic analysis technique according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면 도 3(a)에 도시된 바와 같이 피험 대상체의 움직임을 캡쳐하고, 이를 통해 수집된 거동 데이터로부터 피험 대상체의 근육력을 산출할 수 있는데, 피험 대상체로부터 근육력을 산출하는 과정에서, 도 3(b)와 같은 근골격학-동역학 모델을 구축할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3 (a), the motion of the subject is captured, and the muscle power of the subject is calculated from the collected motion data. During the calculation, a musculoskeletal-dynamics model as shown in Fig. 3 (b) can be constructed.

여기서 근골격학-동역학 모델의 구축은 시중에 판매되는 상용 프로그램을 사용할 수 있으며, 이를 통해 피험 대상체의 운동학적 거동 데이터를 도 3(b)와 같이 시각적으로 표현하고, 사용자가 이 모델로부터 관심있는 부위의 근골격계에 대한 근육력을 자유롭게 선택할 수 있다.Here, the construction of the musculoskeletal-dynamics model can use commercially available commercial programs, and the kinetic behavior data of the subject can be visually expressed as shown in FIG. 3 (b) The muscular strength of the musculoskeletal system can be freely selected.

그리고 산출된 근육력 데이터를 이용해 역동역학적해석(inverse dynamics analysis)을 함으로써 관심있는 부위에 대한 근육력을 도출할 수 있게 되는 것이다.The inverse dynamics analysis using the calculated muscle power data can be used to derive muscle power for the region of interest.

보다 구체적으로 본 발명의 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법에 따르면 상기 (B) 단계에서, 산출되는 근육력은 피험 대상체의 모션 캡쳐를 통해 얻어지는 근골격계의 운동학적 거동 데이터와 지면반력을 이용하여, 근골격계의 운동역학을 계산함으로써 산출될 수도 있다. More specifically, according to the in vivo physical property extraction method of a patient of the present invention, in the step (B), the calculated muscle force is calculated by using the kinematic behavior data of the musculoskeletal system obtained through motion capture of the subject and the ground reaction force, May be calculated by calculating the kinematics of the musculoskeletal system.

일 실시예에 따르면 지면반력을 측정하기 위한 기구가 추가적으로 피험 대상체의 다리 또는 studio(10) 하부에 설치될 수 있으며, 마커(100)의 움직임에 의한 운동학적 거동 데이터와, 지면반력을 연산하여 환자가 특정 움직임을 취할 때 특정값의 근육력을 산출할 수 있게 된다. According to one embodiment, a mechanism for measuring the ground reaction force may additionally be provided under the leg or the studio 10 of the subject of the test subject. The kinematic behavior data due to the movement of the marker 100 and the ground reaction force are calculated, It is possible to calculate the muscle force of a specific value when taking a specific movement.

나아가 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 in-vivo 물성 추출 방법은 상기 (B) 단계에서 산출된 근육력과, 피험 대상체의 모션 캡쳐 당시에 근전도 센서를 이용해 얻은 근전도데이터를 비교하여 앞서 산출된 근육력을 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다. Further, in the method of extracting in vivo physical characteristics of a patient using motion capture according to an embodiment of the present invention, the muscle power calculated in the step (B) is compared with the EMG data obtained using the EMG sensor at the time of motion capture of the test subject And verifying the previously calculated muscle force.

피험 대상체에 부착된 근전도 센서(EMG sensor)를 통해 산출된 근육력을 검증함으로써 본 발명 In-vivo 물성 추출 방법의 신뢰성을 보장할 수 있게 된다.The reliability of the in-vivo property extraction method of the present invention can be ensured by verifying the muscle force calculated through the EMG sensor attached to the subject.

근골격계 모델을 획득하고, 근육력을 계산할 수 있게 되면, 다음의 프로세스에 의해 특정 피험 대상체에 대한 생체 내 물성을 계산할 수 있게 된다. Once the musculoskeletal model is acquired and the muscular strength can be calculated, the in vivo physical properties of a particular subject can be calculated by the following process.

다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 in-vivo 물성 추출 방법은 (C) 산출된 근육력을 적용할 특정 피험 대상체에 대한 대상 근골격계의 모델을 구축하는 단계;를 포함할 수 있는데, 이는 구축된 근골격계의 모델에 앞서 계산된 근육력을 적용하기 위함이다. 근골격계의 모델을 구축하고 나면, 앞서 계산된 근육력에 대한 거동을 맞춰가면서 물성을 최적화할 수 있게 되는 것이다. Next, a method for extracting in vivo physical characteristics of a patient using motion capture according to an embodiment of the present invention includes (C) constructing a model of a musculoskeletal system of a target subject to be applied with the calculated muscle power , Which is to apply the calculated muscle power to the model of the established musculoskeletal system. Once the model of the musculoskeletal system is constructed, it is possible to optimize the physical properties while adjusting the behavior against the calculated muscle force.

예컨대, 척추를 예로 들면 피험 대상체의 근육력을 적용한 척추 FE 모델을 도 4에 도시된 그림에서와 같이 구축할 수 있다.For example, when the vertebra is taken as an example, the vertebral FE model to which the muscle force of the subject is applied can be constructed as shown in FIG.

여기서는 특정 피험 대상체의 근골격계의 모델을 구축한다. 다만, 근골격계의 모델을 구축하는 대상을 특정인으로 특정함은 별론, 근골격계의 모델을 구축하기 위한 기초 자료는 일 실시예에 따라서는 해당 특정인으로부터 획득하는 것일 수도 있지만, 다른 실시예에 따라서는 복수의 피험 대상체로부터 획득하는 것일 수도 있다. Here, a model of a musculoskeletal system of a specific subject is constructed. However, the basic data for constructing the model of the musculoskeletal system may be obtained from the specific person according to an embodiment, but it is also possible to use a plurality of Or may be acquired from the subject to be examined.

예를 들어, 근골격계 모델 구축에 있어서 모델 구축에 필요한 자료를 특정한 개인(해당 특정인)으로부터 획득하는 경우는, 해당 특정인을 촬영한 영상으로부터 직접적으로 3D 모델을 구축한다. 이때는 통상의 CT나 MRI와 같은 3D 영상 획득 장치를 이용하거나, 단층 촬영장치와 같은 2D 영상 획득장치를 이용할 수 있다.For example, in the construction of a musculoskeletal model, when the data necessary for model construction is acquired from a specific individual (a specific person), a 3D model is directly constructed from the image of the specific person. In this case, a 3D image acquiring device such as CT or MRI may be used or a 2D image acquiring device such as a tomography device may be used.

반면, 근골격계 모델 구축에 있어서 모델 구축에 필요한 자료를 복수의 피험 대상체로부터 획득하는 경우는, 복수의 피험 대상체를 촬영한 영상 정보를 기초로 통계학적 3D 모델을 얻고, 이로부터 피험 대상체의 근골격계 모델을 간접적으로 구축할 수 있다. 이 때는 단층 촬영장치와 같은 2D 영상 획득장치만으로도, 피험 대상체의 근골격계 모델을 구축할 수 있게 된다.On the other hand, in the case of acquiring data necessary for model construction in the construction of a musculoskeletal model from a plurality of subjects, a statistical 3D model is obtained on the basis of image information obtained by photographing a plurality of subjects, and a musculoskeletal model It can be constructed indirectly. At this time, it is possible to construct a musculoskeletal model of the test subject by using only a 2D image acquisition device such as a tomographic imaging apparatus.

다음으로 근골격계 모델을 구축하는 방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Next, a method of constructing a musculoskeletal model will be described in more detail.

먼저 관심있는 부위의 근골격계 이미지를 획득한다.First, the musculoskeletal image of the region of interest is obtained.

관심있는 부위의 근골격계에 대하여 2차원 이미지를 연속적으로 촬영하고 이를 이어 붙임으로서 3차원 이미지를 획득할 수 있으며, 획득된 이미지를 3차원 데이터로 복원하는 과정을 거친다. 획득된 이미지를 3차원 데이터로 복원하는 과정을 통해 관심있는 부위의 근골격계에 대한 3D 모델이 생성되는 것이다. A three-dimensional image can be obtained by successively photographing and attaching two-dimensional images to the musculoskeletal system of a region of interest, and the obtained image is restored into three-dimensional data. A 3D model of the musculoskeletal system of the region of interest is generated through the process of reconstructing the obtained image into three-dimensional data.

본 발명의 일 실시예에 따르면 신체의 2차원 단층 촬영을 통해 획득된 복수의 이미지를 편집하고, 편집된 복수의 이미지를 결합하여 surface화 시킴으로써 통계학적 3D 모델을 생성할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to generate a statistical 3D model by editing a plurality of images obtained through two-dimensional tomography of the body, and combining the edited images into a surface.

예를 들어, 척추를 그 대상 근골격계라 설정한 경우에 있어서 척추 주위의 기타 생체 조직, 갈비뼈, 등뼈, 또는 기타 뼈 조각 등의 노이즈에 대한 이미지가 함께 획득될 수 있다. 이러한 노이즈는 통계학적 3D 모델을 구축함에 있어 정밀성을 떨어뜨리고 연산속도를 지연시키는 요소가 되므로 편집과정에서 제외할 수 있고, 복수의 이미지를 결합하여 surface화 시킬 때도 이를 제외할 수 있다. For example, when the spine is set as the target musculoskeletal system, an image of noise such as other living tissues around the vertebra, ribs, backbone, or other bone fragments can be obtained together. This noise can be excluded from the editing process because it becomes a factor that delays the computation speed and lowers the precision in constructing the statistical 3D model. It can also be excluded when combining plural images and making them into a surface.

여기서 편집된 복수의 이미지의 결합은 획득된 이미지의 좌표 기준, 특정 방향으로 단층 촬영된 영상을 연속적으로 이어 붙이는 것을 의미할 수 있다.Here, the combination of the plurality of edited images may mean that the images taken tomographically in the specific direction, that is, the coordinate reference of the obtained image, are connected successively.

본 발명의 일 실시예에 따르면 단층 촬영된 영상을 연속적으로 이어 붙이는 작업을 하기 위해 각각의 이미지마다 대상 근골격계에 대한 경계를 설정할 수 있다. 여기서 대상 근골격계에 대한 경계를 설정하는 작업은 상기 노이즈를 제거하는 과정과 동시에 수행될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a boundary for the target musculoskeletal system can be set for each image in order to continuously attach the tomographic images. Here, the task of setting the boundary for the target musculoskeletal system can be performed simultaneously with the process of removing the noise.

편집된 복수의 이미지를 결합하여 surface화 시킴으로써 3D 모델링이 형성되는데, 여기서 3D 모델링은 메쉬모델로서 표현될 수 있다. 그리고 이후 3D 모델링을 데이터화하는 과정이 수행된다.A 3D modeling is formed by combining a plurality of edited images into a surface, where the 3D modeling can be expressed as a mesh model. Then, the process of dataizing the 3D modeling is performed.

한편, 복수의 피험 대상체로부터 제공된 자료를 기초로 근골격계의 모델을 구축하는 경우에는, 일 실시예에 따라 (C-1) 복수의 피험 대상체로부터 관심있는 부위의 근골격계에 대한 복수의 이미지를 획득하여, (C-2)복수의 피험 대상체에 대한 통계학적 3D 모델을 구축하는 단계; (C-3)특정 피험 대상체로부터 2차원 이미지를 추출하는 단계; (C-4)추출된 2차원 이미지에 복수의 피험 대상체에 대한 통계학적 3D 모델을 정합시켜 특정 피험 대상체에 대한 맞춤형 생체 모델을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. On the other hand, when a model of a musculoskeletal system is constructed on the basis of data provided from a plurality of subjects, (C-1) a plurality of images of a musculoskeletal system of a region of interest are acquired from a plurality of subjects, (C-2) constructing a statistical 3D model for a plurality of subjects to be inspected; (C-3) extracting a two-dimensional image from a specific object to be examined; (C-4) forming a customized biometric model for a specific subject by matching statistical 3D models of the plurality of subjects with the extracted two-dimensional image.

예컨대 100여명의 피험 대상체를 대상으로 하여 통계학적인 근골격계 모델을 획득할 수 있게 된다. 복수의 피험 대상체에 대한 통계학적 3D 모델을 구축하는 단계까지는, 앞서 설명한 단일의 피험 대상체에 대한 3D 모델을 구축하는 방법과 동일하게 수행한다. 다만, 복수의 피험 대상체가 100이라면, 100개의 3D 모델을 확보한 다음 이를 바탕으로 통계학적 3D 모델로 미리 구축해 해놓는다. For example, a statistical musculoskeletal model can be obtained for about 100 subjects. Steps up to constructing a statistical 3D model for a plurality of test subjects are performed in the same manner as the above-described method for constructing a 3D model for a single test subject. However, if the number of subjects is 100, 100 3D models are acquired and then constructed in advance using statistical 3D models.

이후, 특정 피험 대상체로부터 추출된 2차원 이미지를 여기에서 기 확보된 통계학적 3D 모델에 정합시킴으로써 특정 피험 대상체에 대한 대상 근골격계의 모델을 구축할 수 있게 된다. Thereafter, a two-dimensional image extracted from a specific subject is matched with a statistical 3D model obtained here, so that a model of a target musculoskeletal system for a specific subject can be constructed.

미리 구축된 통계학적 3D 모델을 이용하여, 대상 근골격계 모델을 구축하면, 특정 피험 대상체 개개인에 대하여 필요할 때마다 3D 모델을 생성하는 과정을 거칠 필요없이 보다 빠르고 정확하게, 특정 피험 대상체에 대한 근골격계 모델을 구축할 수 있게 된다.By constructing a target musculoskeletal model using a pre-constructed statistical 3D model, it is possible to construct a musculoskeletal model for a specific subject in a faster and more accurate manner without having to generate a 3D model for each individual subject, .

상술한 바와 같이 특정 피험자에 대한 대상 근골격계에 대한 모델을 구축하고 나면, 구축된 모델에 모션 캡쳐를 통해 계산한 근육력을 적용하여, 본 발명에서 궁극적인 목적으로 하는 특정 피험 대상체에 대한 생체 내 물성을 도출할 수 있게 된다.As described above, once the model for the target musculoskeletal system is constructed for a specific subject, the muscular force calculated through motion capture is applied to the constructed model, and the physical properties of a subject to be inspected ultimately used in the present invention . ≪ / RTI >

다시 한번 강조하지만 본 발명은 In-vitro 방식에 의존했던 종래의 생체 물성 추출 방법과 달리 In-vivo 방식에 의한 비침습적, 환자의 생체 물성 추출 방법을 제시한다는 점에서 종래기술과 차별되는 의의를 가진다.However, the present invention has a different meaning from the prior art in that it presents a non-invasive method for extracting a biological property of a patient by an in-vivo method, unlike a conventional method of extracting a biological material, which is dependent on an in-vitro method .

다음은 도 5를 참조로 하여 생체 In-vivo 물성을 도출하는 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for deriving in vivo physical properties of a living body will be described in detail with reference to FIG.

도 5는 생체 내 In-vivo 물성을 도출하는 과정을 나타내는 도면이다.5 is a diagram showing a process of deriving in vivo physical properties in vivo.

구체적으로 도 5(a)는 관심있는 부위의 근골격계에 대하여 획득된 실물 이미지를 나타내며, 도 5(b)는 대상 근골격계에 대하여 구축된 모델을 나타내는 도면이다.Specifically, FIG. 5 (a) shows a real image obtained with respect to a musculoskeletal system of a region of interest, and FIG. 5 (b) is a diagram showing a model constructed for a musculoskeletal system of interest.

본 발명의 일 실시예에 따르면 (D) 구축된 근골격계 모델에 복수의 피험 대상체로부터 산출된 근육력을 적용하고, 근골격계 모델의 운동학적 거동을 기 획득된 대상 근골격계의 이미지와 비교하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, (D) applying the muscle force calculated from a plurality of subjects to the constructed musculoskeletal model, and comparing the kinematic behavior of the musculoskeletal model with images of the acquired musculoskeletal system .

그리고 상기 (D)단계에서의 상기 기 획득된 대상 근골격계의 이미지는 상기 모션 캡쳐하는 과정에서 함께 획득될 수 있다.The image of the target musculoskeletal system acquired in the step (D) may be acquired together with the motion capturing process.

아울러, 본 발명에서 추출되는 이미지는 특정 피험 대상체로부터 추출되는 Bi-Plane 이미지일 수 있다. 여기서 Bi-Plane 이미지란 예컨대, X-ray를 이용하여 피험 대상체의 관심있는 부위의 근골격계를 주위에서 획득되는 2가지 면의 이미지를 말할 수 있다. In addition, the image extracted in the present invention may be a Bi-Plane image extracted from a specific subject. Here, the Bi-Plane image can be, for example, an image of two planes obtained around the musculoskeletal system of a region of interest of the subject to be examined using X-ray.

여기서 본 발명의 Bi-Plane이란 어느 특정 각도 상의 면을 의미하지는 않으나, 바람직하게는 상호 90도 간격으로 이격되는 관상면(coronal plane 또는 frontal plane)과 시상면(sagittal plane)을 의미할 수 있다. 참고로, 관상면이란 대상체를 정면에서 바라본 상태에서 대상체를 수직방향으로 자른 해부학적 면(anatomical plane)을 의미할 수 있으며, 시상면이란 대상체를 수직방향으로 관통하는 가운데 선을 기준으로 앞에서 뒤를 향해 자른 해부학적 면을 의미할 수 있다.Here, the Bi-Plane of the present invention does not mean any specific angular plane, but may preferably mean a coronal plane or a sagittal plane spaced apart from each other by 90 degrees. For reference, the coronal plane may refer to an anatomical plane cut from the object in a vertical direction while looking at the object from the front, and the sagittal plane is a plane that extends from the front to the back It may mean cut anatomy.

Studio(10) 상에 마커(100)를 착용한 피험 대상체가 어떠한 모션을 취하는 경우 획득되는 실물 이미지에는 근골격계의 특정 각도가 표출되는데, 이 각도가 산출된 근육력에 따른 근골격계 모델의 각도와 대응되는지 여부를 판단하여야 한다. A specific angle of the musculoskeletal system is expressed in a real image obtained when the subject to be inspected wears the marker 100 on the studio 10 in any motion and the angle corresponds to the angle of the musculoskeletal model according to the calculated muscle force .

간단히 예를 들면, 도 5(a)의 획득된 실제 이미지가 근육력이 50 Mpa로 작용할 때의 무릎 연골을 나타내는 것이라 할 때, 도 5(b)와 같이 구축된 모델에 도 5(a)의 연골부분의 이미지를 투영하고, 이것이 50 Mpa의 근육력으로 산출된 연골 모델과 각도 측면에서 정합하는지 여부를 살펴 양자의 대응여부를 살펴볼 수 있다.5 (a) shows the knee cartilage when the muscular force acts at 50 Mpa. In the model constructed as shown in Fig. 5 (b) The image of the cartilaginous portion is projected, and whether or not it matches with the cartilage model produced by the muscular force of 50 Mpa matches the angles.

만약, 여기서 획득된 실제 이미지와 근골격계 모델의 운동학적 거동이 정합하는 경우에는 운동학적 거동 데이터로부터 인장강도, 압축강도, 탄성계수, 포아송비, Young's modulus, Yield stress, Ultimate strength 등과 같은 각종 물성 데이터를 추출할 수 있게 된다. If the kinematic behavior of the musculoskeletal model is matched with the actual image obtained here, various physical data such as tensile strength, compressive strength, elastic modulus, Poisson's ratio, Young's modulus, Yield stress, Extraction can be performed.

만약 본 발명의 일 실시예에 따르면 획득된 실제 이미지와 근골격계 모델의 운동학적 거동이 정합하지 않는다고 판단한 경우에는, 나아가 생체 내 In-vivo 물성에 대한 최적화를 수행하는 단계를 수행할 수 있다.If the kinematic behavior of the musculoskeletal system is not matched with the actual image obtained according to an embodiment of the present invention, the step of optimizing in vivo physical properties may be performed.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면 (E) 확률론적 분석 기법을 이용하여 생체 내 In-vivo 물성에 대한 최적화를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있는데, 이는 본 발명의 studio(10)에 마련된 영상획득장치(200)를 이용하여 모션 캡쳐로 인해 얻은 운동학적 거동이 영상획득장치(200)를 통해 보이는 거동과 동일한 거동이 보이는 시점까지 최적화 하게 되는 것을 의미한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the method may further include optimizing the in-vivo physical property in vivo using (E) stochastic analysis technique. It means that the kinematic behavior obtained by motion capture using the acquisition device 200 is optimized until the same behavior as the behavior seen through the image acquisition device 200 is seen.

한편, 상기 (E) 단계에서의, 상기 확률론적 분석 기법을 이용하여 생체 내 In-vivo 물성에 대한 최적화를 수행할 수 있다. 확률론적 분석 기법의 일 예시로 Monte Carlo 기법이 사용될 수 있는데, Monte Carlo 기법이란 난수를 이용하여 어떠한 실험을 수치적으로 반복하고, 이를 통해 극한적으로 해를 얻는 방법을 의미하는 확률론적 분석 기법을 의미한다. 다만, 이는 일 예시에 따른 것일 뿐, 생체 내 In-vivo 물성에 대한 최적화를 수행할 수 있는 다른 확률론적 분석 기법도 어떠한 것이든 모두 본 발명의 범주에 해당될 수 있을 것이다. Meanwhile, the in-vivo property optimization in vivo can be performed using the probabilistic analysis technique in the step (E). The Monte Carlo method can be used as an example of the probabilistic analysis technique. The Monte Carlo method is a probabilistic analysis technique which means a method of numerically repeating an experiment using a random number and obtaining an ultimate solution through the experiment. it means. However, this is according to one example, and any other probabilistic analysis techniques capable of performing optimization for in vivo physical properties in vivo may be included in the scope of the present invention.

이에 따르면 본 발명에서는 구축된 모델에 확률론적 방법을 이용하여 모델에 대한 민감도 해석을 진행하고, 확률론적 방법에 의해 얻은 가장 신뢰성 있는 인자를 근골격계 모델의 주요인자로 설정하여 보다 정밀한 근골격계 모델을 정립할 수 있게 된다. According to the present invention, the sensitivity analysis of the model is carried out using the probabilistic method to the established model, and a more accurate musculoskeletal model is established by setting the most reliable factor obtained by the probabilistic method as a main factor of the musculoskeletal model .

이어서, 앞서 얻은 운동학적 거동을 기반으로 설정된 주요인자에 대한 운동방정식의 최적화가 진행되어지면, 실제 획득된 이미지와 운동학적 거동 데이터를 바탕으로 한 근골격계 모델의 움직임이 비슷해질 때 환자의 생체 내 최적화된 물성이 도출된다. Next, as the motion equation is optimized for the main factors based on the kinematic behavior obtained above, when the movement of the musculoskeletal model based on the obtained image and the kinetic behavior data becomes similar, And the resulting properties are derived.

참고로, 본 발명에서 근육력의 산출, 근골격계 모델의 구축, 물성에 대한 최적화를 비롯한 일련의 과정들은 CAE(Computer Aided Engineering)를 이용하여 수행될 수 있다. For reference, in the present invention, a series of processes including calculation of muscle power, construction of a musculoskeletal model, and optimization of physical properties can be performed using CAE (Computer Aided Engineering).

구체적으로 이상에서 설명된 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로세서에 의해 액세스 가능한 임의의 매체일 수 있다. 이러한 매체는 휘발성 및 비휘발성 매체 둘 다, 착탈식과 비착탈식 매체, 저장 매체 및 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 언급된 저장 매체는 RAM, 플래시 메모리, ROM, EPROM, 전기적으로 소거 가능한 판독 전용 메모리("EEPROM"), 레지스터, 하드 디스크, 착탈식 디스크, 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리("CD-ROM"), 또는 공지된 임의의 기타 형태의 저장 매체를 포함할 수 있다. 언급된 컴퓨터 저장 매체는, 컴퓨터 판독 가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 그 밖의 데이터와 같은 정보를 저장하기 위한 임의의 방법이나 기술로 구현되는 착탈형(removable)과 고정형(non-removable), 및 휘발성과 비휘발성 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터 저장 매체는 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, 다른 고체 메모리 기술, CDROM, 디지털 다용도 디스크(DVD), 또는 다른 광 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 언급된 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.Specifically, the method of extracting in vivo physical characteristics of a patient using motion capture described above can be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable medium. The computer readable medium may be any medium accessible by the processor. Such media can include both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media, storage media, and computer storage media. (ROM), an electrically erasable read only memory ("EEPROM"), a register, a hard disk, a removable disk, a compact disk read-only memory ("CD- ROM"), Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > storage medium. The computer storage media discussed include removable and non-removable, nonvolatile, and volatile storage media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data, And non-volatile media. Such computer storage media may be embodied as program instructions, such as RAM, ROM, EPROM, EEPROM, flash memory, other solid state memory technology, CDROMs, digital versatile disks (DVDs) or other optical storage, magnetic cassettes, magnetic tape, magnetic disk storage, Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI > Examples of the mentioned program instructions may include machine language code such as those generated by the compiler, as well as high-level language code that may be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

10 : studio
100 : 마커
200 : 영상획득장치
10: studio
100: Marker
200: Image acquisition device

Claims (7)

(A) 피험 대상체의 모션 캡쳐(Motion Capture)를 통한 운동학적 거동 데이터 수집단계;
(B) 수집된 거동 데이터로부터, 피험 대상체의 근육력을 산출하는 단계;
(C) 산출된 근육력을 적용할 특정 피험 대상체에 대한 대상 근골격계의 모델을 구축하는 단계;
(D) 구축된 근골격계 모델에 피험 대상체로부터 산출된 근육력을 적용하고, 근골격계 모델의 운동학적 거동을 기 획득된 대상 근골격계의 이미지와 비교하는 단계; 및
(E) 확률론적 분석 기법을 이용하여 생체 내 In-vivo 물성에 대한 최적화를 수행하는 단계를 포함하는 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법.
(A) collecting kinematic behavior data through motion capture of the subject;
(B) calculating muscle power of the subject from the collected behavior data;
(C) constructing a model of the target musculoskeletal system for a specific subject to be applied with the calculated muscle power;
(D) applying the muscle force calculated from the subject to the constructed musculoskeletal model and comparing the kinematic behavior of the musculoskeletal model with the image of the acquired musculoskeletal system; And
(E) optimizing in-vivo physical properties in vivo using a stochastic analysis technique.
제1항에 있어서,
상기 모션 캡쳐는 피험 대상체에 부착되는 마커에 의해 추출되는 것을 특징으로 하는 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the motion capture is extracted by a marker attached to an object to be examined.
제1항에 있어서,
상기 (B)단계의
피험 대상체로부터 근육력을 산출하는 과정에서, 근골격학-동역학 모델을 구축하는 것을 특징으로 하는 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법.
The method according to claim 1,
In the step (B)
A method for extracting in vivo physical properties of a patient using motion capture, characterized by constructing a musculoskeletal-dynamics model in the process of calculating muscle power from the subject.
제1항에 있어서,
상기 (B) 단계에서, 산출된 근육력은
피험 대상체의 모션 캡쳐를 통해 얻어지는 근골격계의 운동학적 거동 데이터와 지면반력을 이용하여, 근골격계의 운동역학을 계산함으로써 산출된 것을 특징으로 하는 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법.
The method according to claim 1,
In the step (B), the calculated muscle power is
A method for extracting a biological in vivo physical property of a patient using motion capture, characterized by calculating the kinematics of a musculoskeletal system using kinematic behavior data of a musculoskeletal system obtained through motion capture of a subject and ground reaction force.
제1항에 있어서,
상기 (B) 단계에서,
산출된 근육력과, 피험 대상체의 모션 캡쳐 당시에 근전도 센서를 이용해 얻은 근전도데이터를 비교하여 검증하는 것을 특징으로 하는 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법.
The method according to claim 1,
In the step (B)
And comparing the calculated muscle force with the EMG data obtained by using the EMG sensor at the time of motion capture of the subject to be inspected.
제1항에 있어서,
상기 (C) 단계에서,
산출된 근육력을 적용할 특정 피험 대상체에 대한 대상 근골격계의 모델을 구축하는 단계는,
(C-1) 복수의 피험 대상체로부터 관심있는 부위의 근골격계에 대한 복수의 이미지를 획득하여, 복수의 피험 대상체에 대한 통계학적 3D 모델을 구축하는 단계;
(C-2) 특정 피험 대상체로부터 2차원 이미지를 추출하는 단계;
(C-3) 추출된 2차원 이미지에 복수의 피험 대상체에 대한 통계학적 3D 모델을 정합시켜 특정 피험 대상체에 대한 맞춤형 생체 모델을 형성하는 단계를 포함하는 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법.
The method according to claim 1,
In the step (C)
The step of constructing a model of the object musculoskeletal system for a specific subject to be applied with the calculated muscle force,
(C-1) obtaining a plurality of images of a musculoskeletal system of a region of interest from a plurality of subjects to construct a statistical 3D model for a plurality of subjects;
(C-2) extracting a two-dimensional image from a specific object to be examined;
(C-3) In-vivo physical properties of a patient using motion capture, including a step of matching a statistical 3D model of the plurality of subjects with the extracted two-dimensional image to form a customized biometric model for a specific subject Extraction method.
제1항에 있어서,
상기 (D) 단계에서의,
상기 기획득된 대상 근골격계의 이미지는 상기 모션 캡쳐하는 과정에서 함께 획득되는 것을 특징으로 하는 모션 캡쳐를 이용한 환자의 생체 In-vivo 물성 추출 방법.
The method according to claim 1,
In the step (D)
Wherein the acquired image of the target musculoskeletal system is acquired together with the motion capturing process.
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