KR20210132365A - 3d 스캔 수단을 이용한 발목의 휨 정도를 판정하는 방법 및 이를 이용하여 제작된 발목 보조기기 - Google Patents

3d 스캔 수단을 이용한 발목의 휨 정도를 판정하는 방법 및 이를 이용하여 제작된 발목 보조기기 Download PDF

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Abstract

3D 스캔 수단을 이용하여 발목의 휨 정도를 판정하는 방법에 있어서, 3D 스캔 수단에 의해 대상자의 하퇴부를 스캔하여 상기 대상자의 하퇴부의 3D 스캔 이미지를 생성하는 하는 3D 스캔 이미지 생성 단계; 상기 대상자의 하퇴부의 상기 3D 스캔 이미지로부터 바이오 마커를 취득하는 바이오 마커 취득 단계; 상기 바이오 마커를 이용하여 상기 대상자의 발목의 휨 정도를 판정하는 판정 단계를 포함하고, 상기 바이오 마커 취득 단계에서는, 바이오 마커로서, 상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 발바닥의 길이방향의 후방 끝단을 마커 A로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 발내측방향 단부의 발바닥면으로부터의 높이를 h1로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 외측 복사뼈의 발외측방향 단부의 발바닥면으로부터의 높이를 h2로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 상기 마커 A로부터 발바닥의 길이방향으로의 발바닥 전체 길이를 l1으로 취득하며, 상기 판정 단계에서는, (h1-h2)/l1*100의 값이 클수록 대상자의 발목의 휨 정도가 크다고 판정하는 것을 특징으로 하는 발목의 휨 정도를 판정하는 방법.

Description

3D 스캔 수단을 이용한 발목의 휨 정도를 판정하는 방법 및 이를 이용하여 제작된 발목 보조기기{METHOD FOR DETERMINING DEGREE FOR ANKEL DEFLECTION USING 3D SCANNING MEANS AND ANKEL ASSISTIVE DEVICE MANUFACTURED USING THE SAME}
본 발명은 3D 스캔 수단을 이용하여 대상자의 하퇴부를 3D 스캔하여 3D 스캔 이미지를 생성하고, 그 3D 스캔 이미지를 이용하여 대상자의 발목 휨 정도를 판정하는 방법에 관한 것이다.
뇌성마비(Cerebral palsy) 또는 뇌졸중(Stroke) 장애인과 같은 중추신경계 손상 환자의 경우, 손상측의 강직(spasticity), 근약화(muscle weakness) 등으로 인하여 발목 관절 주위의 근육 운동과 발목 관절의 저측굴곡(plantarflexion), 배측굴곡(dorsiflexion), 내번(inversion) 및 외번(eversion)과 같은 동작이 정상적으로 이루어지지 못함으로써 보행에 어려움이 있다.
특히, 족하수는 좌골 신경을 포함한 총비골신경의 손상으로 인하여 발목관절 주위의 근육이 마비 또는 약화됨으로써 보행시 발목을 들지 못하고 발등을 몸쪽으로 당기지 못하여 발이 아래로 떨어지는 증상을 의미한다.
이러한 족하수 환자의 경우, 발목이 떨어지고 발이 끌리는 증상으로 인해 초기 입각기(stance phase) 시에 발뒤축이 지면에 닿지 않고 발바닥이나 발끝으로 딛게 되므로 입각기가 짧아지게 됨과 함께 유각기(swing phase) 시에 발이 지면에 끌리게 되므로 정상적인 보행을 할 수 없으며, 이 때문에 낙상의 위험이 크게 증가된다. 또한, 이를 방지하기 위해 발을 옆으로 휘돌리며 걷는 보행, 즉 회선보행(circumduction gait)을 하게 됨으로써 보행속도가 느려지고 에너지 소모가 증가하는 비효율적인 보행을 할 수 밖에 없게 된다.
따라서, 족하수 환자들은 상기한 보행상의 문제점을 개선하기 위해 발끌림을 방지해 주고 발목을 일정한 각도로 유지시켜 주는 단하지 보조기(Ankle Foot Orthosis) 등과 같은 발목 보조기기를 장착하고 보행하는 것이 일반적이다.
이처럼 보행에 어려움이 있는 장애인들의 보행 보조, 발목의 변형 방지 등을 이유로 단하지 보조기 등 발목 보조기기가 사용된다.
그런데, 이러한 기성 제품의 경우, 장애인의 신체와 다른 이질감으로 인한 불편함 때문에 착용성 및 사용성이 저하되는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 개인을 발의 형태에 따라 단하지 보조기 등 발목 보조기기가 맞춤형으로 제작되는 추세이다.
이와 관련하여, 등록특허공보 제10-0388136호에는 발의 정면에서 발생하는 평반, 요족형태인 발의 변형문제를 동시에 해결하기 위하여 삼차원적 교정기능을 부여하는 단하지 보조기의 구조를 개시하고 있다.
그러나, 이러한 맞춤형 단하지 보조기와 같은 발목 보조기기의 경우 다양한 재료와 구조의 활용으로 기존 단하지 보조기와 비교하여 착용감과 기능성이 어느 정도 개선이 되었지만, 발의 각종 치수나 발바닥의 변형만 고려할 뿐이며, 발목의 휨과 같은 발 전체의 변형된 형태를 고려하지 않고 있었다.
특히 발목의 변형이 있는 장애인의 경우에는 단순히 발의 치수나 발바닥의 변형만을 고려한 발목 보조기기의 사용 만으로는 사용 시 이질감을 줄 뿐만 아니라, 비정상적인 보행패턴을 형성하는데 영향을 미칠 수 있다는 단점이 존재하였다.
등록특허공보 제10-0388136호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 객관적인 지표를 통해 뇌성마비 또는 뇌졸중 등의 장애인의 발목의 휨 정도를 판정하는 기준을 제공하고, 이를 이용하여 맞춤형의 단하지 보조기 및 신발류 등과 같은 발목 보조기기를 제작함으로써, 추가적인 발목의 변형 방지와 보행 보조 기능을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 실시형태는, 3D 스캔 수단을 이용하여 발목의 휨 정도를 판정하는 방법에 있어서, 3D 스캔 수단에 의해 대상자의 하퇴부를 스캔하여 상기 대상자의 하퇴부의 3D 스캔 이미지를 생성하는 하는 3D 스캔 이미지 생성 단계; 상기 대상자의 하퇴부의 상기 3D 스캔 이미지로부터 바이오 마커를 취득하는 바이오 마커 취득 단계; 상기 바이오 마커를 이용하여 상기 대상자의 발목의 휨 정도를 판정하는 판정 단계를 포함하고, 상기 바이오 마커 취득 단계에서는, 바이오 마커로서, 상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 발바닥의 길이방향의 후방 끝단을 마커 A로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 발내측방향 단부의 발바닥면으로부터의 높이를 h1로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 외측 복사뼈의 발외측방향 단부의 발바닥면으로부터의 높이를 h2로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 상기 마커 A로부터 발바닥의 길이방향으로의 발바닥 전체 길이를 l1으로 취득하며, 상기 판정 단계에서는, (h1-h2)/l1*100의 값이 클수록 대상자의 발목의 휨 정도가 크다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제2 실시형태는, 상기 바이오 마커 취득 단계에서는, 바이오 마커로서, 상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 발바닥의 길이방향의 후방 끝단을 마커 A로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 발내측방향 단부와 상기 마커 A를 잇는 가상선과 상기 마커 A에 있어서 발바닥면에 수직인 가상 직선이 이루는 각 중 예각을 θ1으로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 외측 복사뼈의 발외측방향 단부와 상기 마커 A를 잇는 가상선과 상기 마커 A에 있어서 발바닥면에 수직인 가상 직선이 이루는 각 중 예각을 θ2으로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 상기 마커 A로부터 발바닥의 길이방향으로의 발바닥 전체 길이를 l1으로 취득하며, 상기 판정 단계에서는, (θ2-θ1)/l1*100의 값이 클수록 대상자의 발목의 휨 정도가 크다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제3 실시형태는, 상기 바이오 마커 취득 단계에서는, 바이오 마커로서, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 발내측방향 단부와 외측 복사뼈의 발외측방향 단부를 잇는 가상선과 외측 복사뼈의 발외측방향 단부에서의 발바닥면과 평행한 가상선이 이루는 각 중 예각을 θ3으로 취득하고, 상기 θ3이 클수록 발목의 휨 정도가 크다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제4 실시형태는, 상기 바이오 마커 취득 단계에서는, 바이오 마커로서, 상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 발바닥의 길이방향의 발뒤꿈치 끝단을 마커 A로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 상기 마커 A 로부터 발바닥의 길이 방향의 전체 길이에 대해 10/100 지점에서 발바닥의 폭 방향으로 연장되는 가상선이 발바닥의 외주와 만나는 교점 중, 발의 내측의 교점을 마커 B로, 발의 외측의 교점을 마커 B'로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 상기 마커 A 로부터 발바닥의 길이 방향의 전체 길이에 대해 66/100 지점에서 발바닥의 폭 방향으로 연장되는 가상선이 발바닥의 외주와 만나는 교점 중, 발의 내측의 교점을 마커 C로, 발의 외측의 교점을 마커 C'로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발 내측 측면으로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 발내측방향 단부와 상기 마커 B를 잇는 가상선과 내측 복사뼈의 발내측방향 단부와 상기 마커 C를 잇는 가상선이 이루는 각 중 예각을 θ4로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발 외측 측면으로부터 보았을 때, 외측 복사뼈의 발외측방향 단부와 상기 마커 B'를 잇는 가상선과 외측 복사뼈의 발외측방향 단부와 상기 마커 C'를 잇는 가상선이 이루는 각 중 예각을 θ5로 취득하고, 상기 판정 단계는 θ5-θ4의 값이 클수록 대상자의 발목의 휨 정도가 크다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 제1 실시형태 내지 제4 실시형태에 있어서, 상기 3D 스캔 수단은 3D 스캐너인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 제1 실시형태 내지 제4 실시형태에 있어서, 상기 3D 스캔 이미지 생성 단계에서는 3D 스캔 수단에 의해 생성된 3D 스캔 이미지를 격자 재구성하여, 격자 재구성된 3D 스캔 이미지를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 제1 실시형태 내지 제4 실시형태의 발목의 휨 정도를 판정하는 방법에 의해 판정된 발목의 휨 정도에 의거하여 제조된 발목 보조기기인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 객관적인 지표를 통해 뇌성마비 또는 뇌졸중 등의 장애인의 발목의 휨 정도를 판정하여, 장애인의 발 형태를 정밀하게 파악할 수 있다.
또한, 장애인의 발에 적합한 단하지 보조기나 신발류를 포함하는 발목 보조기기를 제작할 수 있고, 그에 따라 추가적인 발목의 변형 방지와 보행 보조기능을 제공할 수 있다.
도 1 은 3D 스캔 수단에 의해 대상자의 하퇴부를 측정하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 2의 (a)는 격자 재구성 프로그램을 이용하여, 격자 재구성된 3D 스캔 이미지를 생성하는 것을 보여주는 도면이며, (b)는 격자 재구성된 3D 스캔 이미지를 솔리드바디로 불러오는 것을 보여주는 도면이다.
도 3은 3D 스캔 이미지의 발바닥으로부터 보았을 때, 취득하는 바이오 마커를 보여주는 도면이다.
도 4는 3D 스캔 이미지의 발 뒤로부터 보았을 때, 취득하는 바이오 마커를 보여주는 도면이다.
도 5는 3D 스캔 이미지의 발 뒤로부터 보았을 때, 취득하는 바이오 마커를 보여주는 도면이다.
도 6는 3D 스캔 이미지의 발 측면으로부터 보았을 때, 취득하는 바이오 마커를 보여주는 도면이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
본 발명의 3D 스캔 수단을 이용하여 발목의 휨 정도를 판정하는 방법은, 기본적으로 다음과 같은 3가지 단계를 포함한다.
(1) 3D 스캔 수단에 의해 대상자의 하퇴부를 스캔하여 상기 대상자의 하퇴부의 3D 스캔 이미지를 생성하는 하는 3D 스캔 이미지 생성 단계
(2) 상기 대상자의 하퇴부의 상기 3D 스캔 이미지로부터 바이오 마커를 취득하는 바이오 마커 취득 단계
(3) 상기 바이오 마커를 이용하여 상기 대상자의 발목의 휨 정도를 판정하는 판정 단계
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 3D 스캔 이미지 생성 단계에 대해 설명한다.
대상자의 하퇴부의 3D 스캔 이미지는 3D 스캐너 또는 CT(Computed Tomography) 장치와 같은 3D 스캔 수단에 의해 생성할 수 있다. 3D 스캐너의 경우에는 발외관의 형태를 이미지로서 생성할 수 있으며, CT 장치의 경우에는 발의 뼈의 형태를 이미지로서 생성할 수 있다.
여기서, CT 장치를 이용하는 경우 3D 스캐너를 사용하는 경우에 비해, 상대적으로 측정 비용이 높으므로, 3D 스캐너를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
3D 스캐너는 물체를 스캐닝한 이미지들을 하나의 좌표계로 합친 후 정렬된 여러 데이터 SET를 하나의 데이터로 합하여 3D 모델링 데이터 즉 3D 스캔 이미지를 생성하는 것을 기본적인 원리로 한다.
3D 스캐닝 방식에는 접촉식 스캔과 비접촉식 스캔이 있다. 접촉식 스캔 방식은 탐촉자를 물체에 직접 닿게 하여 스캐닝하는 방식이며, 비접촉식 스캔 방식은 레이저나 백색광으로 물체에 빛을 쬔 후 반사된 빛의 시간을 측정하고 거리를 수치화하는 방식이다.
도 1 에는 비접촉식 3D 스캐너를 이용하여 대상자의 하퇴부(lower leg)를 스캐닝하는 것을 도시하고 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 대상자의 발등 및 발바닥의 균등한 스캔을 위해서 별도로 제작된 발을 거치하는 거치대가 사용될 수 있다. 이 때, 발바닥이 거치대에 평행하게 닿은 상태에서 하퇴부를 스캔한 후, 3D 스캔 이미지를 생성하게 된다.
여기서, 하퇴부의 특성상 생성된 3D 스캔 이미지는 곡면이 많기 때문에 3D CAD 프로그램에서 그래픽바디로만 생성이 가능하다. 그러나 그래픽바디로 생성된 이미지는 단순히 표면의 형상만을 나타내므로, 하퇴부의 각종 치수의 측정이 불가능하다.
따라서, 하퇴부의 각종 치수의 측정을 위해서는 3D 스캔 이미지의 격자 재구성(remashing)이 요구된다. 도 2의 (a)와 같이 Meshlab 프로그램에 3D 스캐너에 의해 생성된 3D 스캔 이미지를 불러들여 교차점(vertice)과 면(face)의 수를 줄여, 전체적으로 적절한 면의 수로 이루어지도록 격자 재구성을 하고 , 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 SOLIDWORKS와 같은 솔리드바디화할 수 있는 있는 프로그램을 통해 솔리드바디로 불러들여 격자화된 3D 스캔 이미지를 생성한다.
다음으로, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 생성된 3D 스캔 이미지로부터 본 발명의 대상자의 발목의 휨 정도를 판정하기 위한 바이오 마커를 취득하는 바이오 마커 취득 단계와 취득한 바이오 마커에 의해 대상자의 발목 휨 정도를 판정하는 단계에 대해, 다양한 실시예를 이용하여 설명한다.
본 명세서에서의 "발바닥의 길이 방향"은 발의 전후 방향을 따르는 방향을 의미하며, "발바닥의 폭 방향"은 발바닥면에 있어서 상기 발바닥의 길이 방향에 직교하는 방향을 의미하며, "발내측방향"은 발과 발 사이측을 향하는 방향을 의미하며, "발외측방향"은 발과 발 사이측과 반대 방향을 향하는 방향을 의미하며, "발의 내측"은 발과 발 사이측을 의미하며, "발의 외측"은 발과 발 사이측과 반대되는 측을 의미한다.
<제 1 실시형태>
이하, 도 3 및 도 4 를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해 설명한다.
본 발명의 제 1 실시형태의 바이오 마커 취득 단계에서는, 상기 3D 스캔 이미지를, 발바닥으로부터 보아, 발바닥의 길이방향의 후방 끝단을 마커 A로 취득한다.
그리고, 상기 마커 A 로부터 발바닥의 길이 방향의 전체 길이를 l1이라고 하였을 때, 상기 마커 A 로부터 전체 길이에 대해 10/100(10 %)의 길이(l3)만큼 떨어진 지점에서 발바닥의 폭 방향으로 연장되는 가상선이 발바닥의 외주와 만나는 교점 중, 발의 내측의 교점을 마커 B로, 발의 외측의 교점을 마커 B'로 취득한다.
또한, 상기 마커 A 로부터 전체 길이에 대해 66/100(66 %)의 길이(l2)만큼 떨어진 지점에서 발바닥의 폭 방향으로 연장되는 가상선이 발바닥의 외주와 만나는 교점 중, 발의 내측의 교점을 마커 C로, 발의 외측의 교점을 마커 C'로 취득한다.
이 경우, 마커 B와 B'는 대략 중골(Calcaneus)의 가장 두꺼운 부분이 되며, C와 C'는 대략 엄지 발가락과 새끼 발가락의 중족지절관절(Metatarsophalangeal articulation)에 해당하게 된다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보아 내측 복사뼈(Medial malleolus)와 외측 복사뼈(lateral malleolus)의 발바닥면으로부터의 높이를 각각 h1, h2로 취득한다. 여기서 내측 복사뼈는 대상자의 발과 발의 사이측으로 돌출되는 복사뼈를 의미하며, 외측 복사뼈는 대상자의 발과 발의 사이와 반대측으로 돌출되는 복사뼈를 의미한다.
보다 구체적으로는, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 발내측방향 단부의 발바닥면으로부터의 높이를 h1로 취득하고, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 외측 복사뼈의 발외측방향 단부의 발바닥면으로부터의 높이를 h2로 취득한다.
여기서, 본 발명의 연구자들은 상기 외측 복사뼈와 상기 내측 복사뼈의 높이를 이용하여, 대상자의 발목의 휨 정도를 파악할 수 있고, 대상자의 발 전체 길이 l1을 이용하여 이러한 발목의 휨 정도를 정규화할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이를 수식화 하면 아래 식에 의해 표현될 수 있다.
(h1-h2)/l1*100 식 (1)
위 식 (1)에 의해 도출되는 값이 클수록 대상자의 발목의 휨 정도가 크다고 판정된다. 이러한, 판정 결과를 아래 [표 1]을 통해 확인할 수 있다.
[표 1]
Figure pat00001
[표 2]
Figure pat00002
상기 [표 1]에서는 장애가 없는 대상자(상기 [표 1]에서는 'healthy'라고 표현함)와 뇌졸중 등의 장애를 갖는 대상자(상기 [표 1]에서는 'stroke'라고 표현함)의 발 전체 길이 l1과 내측 복사뼈의 높이 h1와 외측 복사뼈의 높이 h2를 각각 3명의 대상자 케이스(case 1, case 2, case 3)로 측정한 결과를 보여준다(l1, h1, h2의 측정 결과 이외의 바이오 마커의 측정 결과에 대해서는 후술함, l1, l2, l3, l4, l5, h1, h2의 단위는 "㎜"이며, θ1, θ2, θ3, θ4, θ5의 단위는 "°"(도)임).
또한, 상기 [표 2]는 [표 1]의 측정 결과를 이용한 정규화된 지표를 보여준다.
여기서, 장애가 없는 대상자의 경우, (h1-h2)/l1*100의 값이 7 미만인데 비해, 뇌졸중 등의 장애를 갖는 대상자의 경우, (h1-h2)/l1*100의 값이 12 초과로 나타난다. 즉, 뇌졸중 등의 장애를 갖는 대상자의 경우 상대적으로 발목의 휨 정도가 크다는 것을 (h1-h2)/l1*100의 값을 비교하여 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바이오 마커를 이용한 정규환된 값인 (h1-h2)/l1*100의 값을 통해 발목의 휨 정도를 정밀하게 판정할 수 있다.
<제 2 실시형태>
이하, 도 5 를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 설명한다.
본 발명의 제 2 실시형태의 바이오 마커 취득 단계에서는, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 발내측방향 단부와 상기 마커 A를 잇는 가상선과 상기 마커 A에 있어서 발바닥면에 수직인 가상 직선이 이루는 각 중 예각을 θ1으로 취득한다.
또한, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 외측 복사뼈의 발외측방향 단부와 상기 마커 A를 잇는 가상선과 상기 마커 A에 있어서 발바닥면에 수직인 가상 직선이 이루는 각 중 예각을 θ2으로 취득한다.
여기서, 본 발명의 연구자들은 상기 θ1과 θ2를 이용하여, 대상자의 발목의 휨 정도를 규정할 수 있고, 대상자의 발 전체 길이 l1을 이용하여 이러한 발목의 휨 정도를 정규화할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이를 수식화 하면 아래 식에 의해 표현될 수 있다.
(θ2-θ1)/l1*100 식 (2)
또한, 이러한 식 (2)를 이용하여, 상기 판정 단계에서는, (θ2-θ1)/l1*100의 값이 클수록 대상자의 발목의 휨 정도가 크다고 판정할 수 있다.
상기 [표 2]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 장애가 없는 대상자의 경우, (θ2-θ1)/l1*100의 값이 4 미만인데 비해, 뇌졸중 등의 장애를 갖는 대상자의 경우, (θ2-θ1)/l1*100의 값이 7 초과로 나타난다.
즉, 뇌졸중 등의 장애를 갖는 대상자의 경우 상대적으로 발목의 휨 정도가 크다는 것을 (θ2-θ1)/l1*100 값을 통해 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바이오 마커를 이용한 정규환된 값인 (θ2-θ1)/l1*100의 값을 통해 발목의 휨 정도를 정밀하게 판정할 수 있다.
<제 3 실시형태>
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해 설명한다.
상기 바이오 마커 취득 단계에서는, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 내측방향 단부와 외측 복사뼈의 발외측방향 단부를 잇는 가상선과 외측 복사뼈의 발외측방향 단부에서의 발바닥면과 평행한 가상선이 이루는 각 중 예각을 θ3으로 취득한다.
이러한 바이오 마커를 이용하여, 상기 판정 단계에서는, 상기 상기 θ3이 클수록 발목의 휨 정도가 크다고 판정할 수 있다.
상기 [표 1]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 장애가 없는 대상자의 경우와 뇌졸중 등의 장애를 갖는 대상자의 경우의 θ3을 비교하면, 장애가 없는 대상자에 비해 뇌졸중 등의 장애를 갖는 대상자의 θ3이 상대적으로 크다.
따라서, 간단한 본 발명의 바이오 마커인 θ3에 통해 대상자의 발목 휨 정도를 정밀하게 판정할 수 있다.
<제 4 실시형태>
이하, 도 6 을 참조하여, 본 발명의 제 4 실시형태에 대해 설명한다.
상기 3D 스캔 이미지를 발 내측 측면으로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 발내측방향 단부와 상기 마커 B를 잇는 가상선과 내측 복사뼈의 발내측방향 단부와 상기 마커 C를 잇는 가상선이 이루는 각 중 예각을 θ4로 취득한다.
또한, 상기 3D 스캔 이미지를 발 외측 측면으로부터 보았을 때, 외측 복사뼈의 발외측방향 단부와 상기 마커 B'를 잇는 가상선과 외측 복사뼈의 발외측방향 단부와 상기 마커 C'를 잇는 가상선이 이루는 각 중 예각을 θ5로 취득한다.
또한, 상기 판정 단계에서는,상기 취득한 바이오 마커에 기초하여 θ5-θ4의 값이 클수록 대상자의 발목의 휨 정도가 크다고 판정한다.
상기 [표 2]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 장애가 없는 대상자의 경우와 뇌졸중 등의 장애를 갖는 대상자의 경우의 θ5-θ4 값을 비교하면, 장애가 없는 대상자에 비해 뇌졸중 등의 장애를 갖는 대상자의 θ5-θ4 값이 상대적으로 크며, θ5-θ4 값에 의해 대상자의 발목 휨 정도를 정밀하게 파악할 수 있음을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 각 실시형태에 의해, 객관적인 지표를 이용하여 뇌성마비 또는 뇌졸중 등의 장애인의 발목의 휨 정도를 판정하여, 장애인의 발 형태를 정밀하게 파악할 수 있다.
한편, 이와 같이 장애인의 발 형태를 정밀하게 파악하면, 이를 반영하여 장애인의 발에 적합한 단하지 보조기 또는 장애인의 보행을 보조하기 위한 신발류 등을 포함하는 발목 보조기기를 제작할 수 있으며, 장애인에게 추가적인 발목의 변형 방지와 보행 보조기능을 제공할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 3D 스캔 수단을 이용하여 발목의 휨 정도를 판정하는 방법에 있어서,
    3D 스캔 수단에 의해 대상자의 하퇴부를 스캔하여 상기 대상자의 하퇴부의 3D 스캔 이미지를 생성하는 하는 3D 스캔 이미지 생성 단계;
    상기 대상자의 하퇴부의 상기 3D 스캔 이미지로부터 바이오 마커를 취득하는 바이오 마커 취득 단계;
    상기 바이오 마커를 이용하여 상기 대상자의 발목의 휨 정도를 판정하는 판정 단계를 포함하고,
    상기 바이오 마커 취득 단계에서는, 바이오 마커로서,
    상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 발바닥의 길이방향의 후방 끝단을 마커 A로 취득하고,
    상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 발내측방향 단부의 발바닥면으로부터의 높이를 h1로 취득하고,
    상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 외측 복사뼈의 발외측방향 단부의 발바닥면으로부터의 높이를 h2로 취득하고,
    상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 상기 마커 A로부터 발바닥의 길이방향으로의 발바닥 전체 길이를 l1으로 취득하며,
    상기 판정 단계에서는,
    (h1-h2)/l1*100의 값이 클수록 대상자의 발목의 휨 정도가 크다고 판정하는 것을 특징으로 하는 발목의 휨 정도를 판정하는 방법.
  2. 3D 스캔 수단을 이용하여 발목의 휨 정도를 판정하는 방법에 있어서,
    3D 스캔 수단에 의해 대상자의 하퇴부를 스캔하여 상기 대상자의 하퇴부의 3D 스캔 이미지를 생성하는 하는 3D 스캔 이미지 생성 단계;
    상기 대상자의 하퇴부의 상기 3D 스캔 이미지로부터 바이오 마커를 취득하는 바이오 마커 취득 단계;
    상기 바이오 마커를 이용하여 상기 대상자의 발목의 휨 정도를 판정하는 판정 단계를 포함하고,
    상기 바이오 마커 취득 단계에서는, 바이오 마커로서,
    상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 발바닥의 길이방향의 후방 끝단을 마커 A로 취득하고,
    상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 발내측방향 단부와 상기 마커 A를 잇는 가상선과 상기 마커 A에 있어서 발바닥면에 수직인 가상 직선이 이루는 각 중 예각을 θ1으로 취득하고,
    상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 외측 복사뼈의 발외측방향 단부와 상기 마커 A를 잇는 가상선과 상기 마커 A에 있어서 발바닥면에 수직인 가상 직선이 이루는 각 중 예각을 θ2으로 취득하고,
    상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 상기 마커 A로부터 발바닥의 길이방향으로의 발바닥 전체 길이를 l1으로 취득하며,
    상기 판정 단계에서는,
    (θ2-θ1)/l1*100의 값이 클수록 대상자의 발목의 휨 정도가 크다고 판정하는 것을 특징으로 하는 발목의 휨 정도를 판정하는 방법.
  3. 3D 스캔 수단을 이용하여 발목의 휨 정도를 판정하는 방법에 있어서,
    3D 스캔 수단에 의해 대상자의 하퇴부를 스캔하여 상기 대상자의 하퇴부의 3D 스캔 이미지를 생성하는 하는 3D 스캔 이미지 생성 단계;
    상기 대상자의 하퇴부의 상기 3D 스캔 이미지로부터 바이오 마커를 취득하는 바이오 마커 취득 단계;
    상기 바이오 마커를 이용하여 상기 대상자의 발목의 휨 정도를 판정하는 판정 단계를 포함하고,
    상기 바이오 마커 취득 단계에서는, 바이오 마커로서, 상기 3D 스캔 이미지를 발 뒤로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 발내측방향 단부와 외측 복사뼈의 발외측방향 단부를 잇는 가상선과 외측 복사뼈의 발외측방향 단부에서의 발바닥면과 평행한 가상선이 이루는 각 중 예각을 θ3으로 취득하고,
    상기 상기 θ3이 클수록 발목의 휨 정도가 크다고 판정하는 것을 특징으로 하는 발목의 휨 정도를 판정하는 방법.
  4. 3D 스캔 수단을 이용하여 발목의 휨 정도를 판정하는 방법에 있어서,
    3D 스캔 수단에 의해 대상자의 하퇴부를 스캔하여 상기 대상자의 하퇴부의 3D 스캔 이미지를 생성하는 하는 3D 스캔 이미지 생성 단계;
    상기 대상자의 하퇴부의 상기 3D 스캔 이미지로부터 바이오 마커를 취득하는 바이오 마커 취득 단계;
    상기 바이오 마커를 이용하여 상기 대상자의 발목의 휨 정도를 판정하는 판정 단계를 포함하고,
    상기 바이오 마커 취득 단계에서는, 바이오 마커로서,
    상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 발바닥의 길이방향의 발뒤꿈치 끝단을 마커 A로 취득하고,
    상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 상기 마커 A 로부터 발바닥의 길이 방향의 전체 길이에 대해 10/100 지점에서 발바닥의 폭 방향으로 연장되는 가상선이 발바닥의 외주와 만나는 교점 중, 발의 내측의 교점을 마커 B로, 발의 외측의 교점을 마커 B'로 취득하고,
    상기 3D 스캔 이미지를 발바닥으로부터 보았을 때, 상기 마커 A 로부터 발바닥의 길이 방향의 전체 길이에 대해 66/100 지점에서 발바닥의 폭 방향으로 연장되는 가상선이 발바닥의 외주와 만나는 교점 중, 발의 내측의 교점을 마커 C로, 발의 외측의 교점을 마커 C'로 취득하고,
    상기 3D 스캔 이미지를 발 내측 측면으로부터 보았을 때, 내측 복사뼈의 발내측방향 단부와 상기 마커 B를 잇는 가상선과 내측 복사뼈의 발내측방향 단부와 상기 마커 C를 잇는 가상선이 이루는 각 중 예각을 θ4로 취득하고,
    상기 3D 스캔 이미지를 발 외측 측면으로부터 보았을 때, 외측 복사뼈의 발외측방향 단부와 상기 마커 B'를 잇는 가상선과 외측 복사뼈의 발외측방향 단부와 상기 마커 C'를 잇는 가상선이 이루는 각 중 예각을 θ5로 취득하고,
    상기 판정 단계는 θ5-θ4의 값이 클수록 대상자의 발목의 휨 정도가 크다고 판정하는 것을 특징으로 하는 발목의 휨 정도를 판정하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 3D 스캔 수단은 3D 스캐너인 것을 특징으로 하는 발목의 휨 정도를 판정하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 3D 스캔 이미지 생성 단계에서는 3D 스캔 수단에 의해 생성된 3D 스캔 이미지를 격자 재구성하여, 격자 재구성된 3D 스캔 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 발목의 휨 정도를 판정하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 발목의 휨 정도를 판정하는 방법에 의해 판정된 발목의 휨 정도에 의거하여 제작된 발목 보조기기.
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