KR20220114885A - 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기록 매체 - Google Patents

자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기록 매체 Download PDF

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KR20220114885A
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Abstract

본 발명은 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법을 공개한다. 이 방법은 (a) 기능 평가부가 복수개의 요인을 가지고 사용자의 초기 기능 상태를 설정하고 기능적 평가를 수행하는 단계; (b) 목표 설정부가 상기 설정된 초기 기능 상태의 데이터를 인가받아 매트릭스 내 좌표 및 목표 좌표를 설정하는 단계; (c) 단위 운동 처리부가 설정된 상기 매트릭스 내 좌표 및 상기 목표 좌표를 이용하여 추세선 방정식을 산출하고, 상기 추세선에 가장 인접한 복수개의 정수 좌표를 획득 및 배열하는 단계; 및 (d) 프로토콜화부가 상기 배열된 복수개의 정수 좌표를 인가받아 척추 안정화 운동 관리 프로그램을 실행하고, 사용자의 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 산출하여 상기 기능 평가부로 피드백하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의할 경우, 사용자 개인 인체의 개별적 특이성을 인정한 맞춤형 코어 운동 프로토콜이 자동화되어, 대상자가 자가로 운동하기에 편리하고 정확한 코어 운동 목표를 제시할 수 있는 자가 홈케어 시스템에 적용 가능하게 된다.

Description

자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법 및 컴퓨터 판독 가능 기록 매체{A method for managing self-directed spinal stabilization exercise and a computer readable medium thereof}
본 발명은 척추 안정화 운동 관리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자의 코어 운동 동작의 수행 정도에 기반하여 유효한 단위 운동 동작들을 수준별로 추출하여, 사용자가 자가로 운동하기에 편리하고 사용자에게 최적화된 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 산출하는 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 척추 안정성은 척추, 골반 및 운동 사슬 내에서 적절한 부하 균형을 유지하는 데 필수적이다.
척추 안정성은 복부, 둔근, 고관절, 척추주위근 및 기타 근육이 함께 작용하여 제공된다.
스포츠 의학을 다루는 전문가들은 대상자의 기능을 향상시키고 부상을 예방하기 위해 척추 안정화 기술을 사용하는데, 코어 안정성과 운동 제어는 기능성 사지 운동을 시작하는데 중요하다.
여기에서, 코어는 척추와 복부 내장을 둘러싸는 몸통 근육 그룹을 의미한다.
코어는 체간 앞면의 복부, 뒤쪽의 척추주위근 및 둔근, 근위부의 횡경막, 원위부의 골반저 및 고관절 근육을 갖는 근육질 상자로서, 이 상자 안에는 기능 운동 중에 척추, 골반 및 운동 사슬을 안정시키는 데 도움이 되는 29 쌍의 근육이 있다.
코어의 강화 혹은 안정화 운동은 스포츠 의학 분야에서 최근에 잘 알려진 피트니스 트랜드이다.
예를 들어, 필라테스, 요가, 태극권과 같은 인기있는 피트니스 프로그램은 코어 운동의 원리를 따른다.
운동 능력 향상 및 부상 예방, 요통 완화, 요통에 대한 운동 치료에 이르기까지 코어 운동의 광범위한 이점에 대한 컨센서스가 확보되어 있다.
한편, 종래에 코어의 안정화 운동과 관련하여 다음과 같은 연구 결과들이 있었다.
코어 근육이 없으면 척추는 상체의 무게보다 훨씬 적은 90 N의 압축력으로 기계적으로 불안정해진다.
코어 박스가 정상적으로 작동할 때, 운동 체인의 관절부에서 압박, 전환 또는 전단력을 최소화하면서 적절한 힘 분포와 최대 힘의 생성이 이루어진다.
코어는 "원위부 이동성을 위한 근위부 안정성"을 제공하므로, 코어의 임상적 불안정은 신경학적 결손이나 구조적 변형, 통증의 동반없이 생리적 부하에 대한 변위의 양상을 유지하는 척추의 기능이 손실되는 것으로 정의된다.
또한, 코어 안정을 위한 시스템적 하부 요소로서 신경근 조절(신경 요소), 수동적 하부체계(골과 건 요소), 능동 하부체계(근육 요소)의 세 가지가 제시된 바 있다.
퀸즐랜드 물리치료 그룹은 코어 안정성을 위해 심부 코어 구조, 특히 횡복근과 다열근에 중점을 두는 방법을 제안하였다.
McGill 그룹과 다른 생체역학자들은 척추 안정성을 제공함에 있어 복사근과 방요근과 같은 더 큰 '원동기(prime mover)' 근육을 강조했다.
그런데, 종래의 코어 안정화 운동과 관련된 상기 연구 결과들은 학술적 체계 분석이거나 임상적 중재를 고려한 관점으로만 해석되고, 대상자가 자가운동을 수행하는데 있어 필요한 개념적 요소로 활용하는 데는 어려움이 있었다.
또한, 개념적 원리와 가설 규명을 전제로 인체의 개별적 특이성을 인정하지 않은 생체역학적 관점의 동작들 만을 제시하고 있는 단점이 있었다.
또한, 치료운동의 관점에서 증상의 개선과 강화의 시간적 일련의 관점을 포함하지 않고 일관된 프로토콜을 제시하며, 단위 유효동작들을 병렬적으로 제시하고 대상자의 순응도를 반영한 정밀한 프로토콜을 제시하지 못하는 한계가 있었다.
또한, 현실적인 상황에서 정확한 동작 수행에 보조자, 즉 치료사의 경험에 의존하는 경향이 높고, 대상자가 자가로 운동하기에 어려움이 있거나 현실적인 목표를 제시하지 못하는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제10-0676471호
본 발명의 목적은 사용자의 코어 운동 동작의 수행 정도에 기반하여 기능적 수준을 분류하고, 유효한 단위 운동 동작들을 수준별로 추출하여 척추 안정화 운동 관리 프로그램을 실행함으로써, 사용자에게 최적화된 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 산출하는 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위하여 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법은 (a) 기능 평가부가 복수개의 요인을 가지고 사용자의 초기 기능 상태를 설정하고 기능적 평가를 수행하는 단계; (b) 목표 설정부가 상기 설정된 초기 기능 상태의 데이터를 인가받아 매트릭스 내 좌표 및 목표 좌표를 설정하는 단계; (c) 단위 운동 처리부가 설정된 상기 매트릭스 내 좌표 및 상기 목표 좌표를 이용하여 추세선 방정식을 산출하고, 상기 추세선에 가장 인접한 복수개의 정수 좌표를 획득 및 배열하는 단계; 및 (d) 프로토콜화부가 상기 배열된 복수개의 정수 좌표를 인가받아 척추 안정화 운동 관리 프로그램을 실행하고, 사용자의 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 산출하여 상기 기능 평가부로 피드백하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 상기 (c) 단계는 상기 단위 운동 처리부 내 단위 운동 취합부가 설정된 상기 매트릭스 내 좌표 및 상기 목표 좌표를 인가받아 상기 추세선 방정식을 산출하고, 상기 복수개의 정수 좌표를 획득하는 단계; 및 상기 단위 운동 처리부 내 단위 운동 배열부가 획득된 상기 복수개의 정수 좌표를 인가받아 소정의 기준에 따라 배열하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 상기 소정의 기준은 ‘강화 요인의 최소값', '균형 요인의 최소값', '인내 요인의 최소값' 순서인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법은 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에 상기 기능 평가부가 사용자의 복수개의 단위 운동 동작을 평가하여 상기 복수개의 요인을 적용한 분류 3차원 그래프를 생성하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 상기 복수개의 단위 운동 동작의 평가는 치료적 강도, 수행 난이도 및 예상 피로도를 기준으로 평가되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 상기 복수개의 요인은 강화 요인, 균형 요인 및 인내 요인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법은 상기 (b) 단계에서, 상기 목표 좌표는 Rasch 모형 및 인공지능 기법을 활용하여 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 상기 추세선 방정식은 수학식 1에 의해 정의되고, 상기 수학식 1은
Figure pat00001
로서, s, b, e는 상기 매트릭스 내 현재 좌표의 3차원 좌표, s', b', e'는 상기 목표 좌표의 3차원 좌표인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법은 상기 (c) 단계에서, 상기 복수개의 정수 좌표는 상기 산출된 추세선 방정식의 궤적에 가장 인접하고 상기 목표 좌표의 이하값으로 획득되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 상기 (b) 단계는, 상기 획득된 복수개의 정수 좌표가 상기 목표 설정부로 피드백되어, 상기 목표 좌표의 최종값이 상기 추세선 방정식의 궤적과 상기 목표 좌표의 현재값과의 거리 합이 최소가 되도록 재설정되는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법은 상기 (c) 단계에서, 상기 단위 운동 처리부는 상기 복수개의 정수 좌표를 이용하여 사용자의 상기 맞춤형 코어 운동 프로토콜의 복수개의 단위 운동 동작을 추출하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법은 상기 (d) 단계에서, 상기 프로토콜화부는 상기 추출된 복수개의 단위 운동 동작을 이용해 상기 척추 안정화 운동 관리 프로그램을 실행하여 사용자의 주된 운동 프로토콜을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법은 상기 (d) 단계에서, 상기 프로토콜화부는 시간 할당을 고려하여 워밍-업 단계, 상기 산출된 사용자의 주된 운동 단계, 쿨-다운 단계 순으로 사용자의 상기 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 상기 복수개의 요인의 중요도는 강화 요인, 균형 요인, 인내 요인 순서인 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 (a) 기능 평가부가 복수개의 요인을 가지고 사용자의 초기 기능 상태를 설정하고 기능적 평가를 수행하는 단계; (b) 목표 설정부가 상기 설정된 초기 기능 상태의 데이터를 인가받아 매트릭스 내 좌표 및 목표 좌표를 설정하는 단계; (c) 단위 운동 처리부가 설정된 상기 매트릭스 내 좌표 및 상기 목표 좌표를 이용하여 추세선 방정식을 산출하고, 상기 추세선에 가장 인접한 복수개의 정수 좌표를 획득 및 배열하는 단계; 및 (d) 프로토콜화부가 상기 배열된 복수개의 정수 좌표를 인가받아 척추 안정화 운동 관리 프로그램을 실행하고, 사용자의 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 산출하여 상기 기능 평가부로 피드백하는 단계; 를 포함하는 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 게시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의할 경우, 사용자 개인 인체의 개별적 특이성을 인정한 맞춤형 코어 운동 프로토콜이 자동화되어, 대상자가 자가로 운동하기에 편리하고 정확한 코어 운동 목표를 제시할 수 있는 자가 홈케어 시스템에 적용 가능하게 된다.
또한, 치료 운동의 관점에서 증상의 개선과 강화의 시간적 일련의 과정을 포함하고, 획일적이지 않은 대상자의 순응도를 반영한 정밀한 코어 운동 프로토콜을 제시함으로써, 디지털 치료제 개발을 위한 소프트웨어의 핵심 요소를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법을 구현하기 위한 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 전반적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 세부적인 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 유효한 복수개의 단위 운동 동작의 3 가지 요인에 안정성(stability)을 추가적으로 적용하여 단위 운동의 개수를 나타내는 표이다.
도 5는 도 2에 도시된 척추 안정화 운동 관리 방법 중 단계(S200)에서 목표 설정부(200)가 목표 좌표를 설정하기 위해 필요한 3가지 요인에 대한 3차원 그래프이다.
도 6은 도 5에 도시된 적색의 추세선에 따라 생성된 15개의 단위 운동 동작들을 도시한 도면이다.
도 7은 도 3에 도시된 동작 흐름도 중 분해(decomposition) 단계에서 설정된 각 기준에 따른 저 강도, 중 강도, 고 강도의 단위 운동 동작 개수에 대한 표이다.
도 8은 도 2에 도시된 순서도 중 단계(S400)에서 1 단계(a) 및 2 단계(b)에 대하여 설정된 주된 운동 동작의 프로토콜에 대한 3차원 그래프이다.
도 9는 도 2에 도시된 순서도 중 단계(S400)에서 1 단계(a) 및 2 단계(b)에 대하여 설정된 주된 운동 동작의 프로토콜에 대한 표이다.
도 10은 도 3에 도시된 동작 흐름도 중 분해(decomposition) 단계에서 산출된 최종 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 일정 기간 실제로 시행한 예시의 3차원 그래프이다.
도 12는 도 11에 도시된 예시에서 일정 기간 중 1주차 및 2주차의 1 단계 및 2 단계의 맞춤형 코어 운동 프로토콜에 대한 표이다.
도 13은 도 11에 도시된 예시에서 일정 기간 중 3주차 및 4주차의 1 단계 및 2 단계의 맞춤형 코어 운동 프로토콜에 대한 표이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있다.
더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다.
이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있다.
또한, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있다.
한편, 상기 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용된다.
하지만, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 한다.
또한, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니 된다.
더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "부", "기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미한다.
이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법을 구현하기 위한 장치의 블록도로서, 기능 평가부(100), 목표 설정부(200), 단위 운동 처리부(300) 및 프로토콜화부(400)를 구비한다.
단위 운동 처리부(300)는 단위 운동 취합부(310) 및 단위 운동 배열부(320)를 구비한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 전반적인 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 세부적인 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 1 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 병리적 척추 질환을 치료 및 관리하거나 예방하기 위한 임상적으로 유효한 운동방법들을, 사용자의 기능적 수준에 적합하도록 선택 및 조합하여 제공하기 위하여 다음과 같은 알고리즘을 제공한다.
이 알고리즘은 복수개의 유효한 단위 운동 동작을 치료적 강도, 수행 난이도, 예상 피로도를 기준으로 구분하는 방법과 기준을 포함한다.
먼저, 기능 평가부(100)가 사용자에 대하여 강화(strengthening), 균형(balancing), 인내(enduring)의 3가지 요인을 가지고 초기 기능 상태를 설정하고 기능적 평가를 수행한다(S100).
목표 설정부(200)가 기능 평가부(100)로부터 설정된 초기 기능 상태 데이터를 인가받아 매트릭스 내 좌표 및 목표 좌표를 설정한다(S200).
단위 운동 처리부(300) 내 단위 운동 취합부(310)가 목표 설정부(200)로부터 설정된 매트릭스 내 좌표 및 목표 좌표를 인가받아 추세선 방정식을 산출하고(S300), 추세선에 가장 인접한 복수개의 정수 좌표를 획득한다(S400).
그 후에, 단위 운동 처리부(300) 내 단위 운동 배열부(320)가 단위 운동 취합부(310)로부터 획득된 복수개의 정수 좌표를 인가받아 소정의 기준에 따라 배열한다(S500).
프로토콜화부(400)가 단위 운동 배열부(320)에서 배열된 복수개의 정수 좌표를 인가받아 척추 안정화 운동 관리 프로그램을 실행하고(S600), 사용자의 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 산출하여(S700) 기능 평가부(100)로 피드백한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 유효한 복수개의 단위 운동 동작의 3 가지 요인에 안정성(stability)을 추가적으로 적용하여 단위 운동의 개수를 나타내는 표이다.
도 5는 도 2에 도시된 척추 안정화 운동 관리 방법 중 단계(S200)에서 목표 설정부(200)가 목표 좌표를 설정하기 위해 필요한 3가지 요인에 대한 3차원 그래프이다.
도 6은 도 5에 도시된 적색의 추세선에 따라 생성된 15개의 단위 운동 동작들을 도시한 도면이다.
도 7은 도 3에 도시된 동작 흐름도 중 분해(decomposition) 단계에서 설정된 각 기준에 따른 저 강도, 중 강도, 고 강도의 단위 운동 동작 개수에 대한 표이다.
도 8은 도 2에 도시된 순서도 중 단계(S400)에서 1 단계(a) 및 2 단계(b)에 대하여 설정된 주된 운동 동작의 프로토콜에 대한 3차원 그래프이다.
도 9는 도 2에 도시된 순서도 중 단계(S400)에서 1 단계(a) 및 2 단계(b)에 대하여 설정된 주된 운동 동작의 프로토콜에 대한 표이다.
도 10은 도 3에 도시된 동작 흐름도 중 분해(decomposition) 단계에서 산출된 최종 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 유기적인 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 사용되는 운동 프로그램의 목적은 코어 근육들의 활성화 및 강화이며, 이를 위해 유효 운동 동작들의 분류 기준과 연결되는 3 가지 요인은 강화(strengthening), 균형(balancing) 및 인내(enduring)이다.
도 2의 단계(S100)에서 사용자, 즉 등록된 대상자의 복수개의 단위 운동 동작을 평가하여 3 가지 요인을 적용한 분류 3차원(3D) 그래프를 생성한다.
이때, 복수개의 단위 운동 동작의 분류 3차원(3D) 그래프는 좌표가 유연하게 이동 가능하고, 다른 동작들과의 상대 평가로 위치가 정해지는데, 상대 평가는 기존 문헌들과 전문가의 경험을 기반으로 최초의 기본 프레임을 구비한다.
즉, 유효한 복수개의 단위 운동 동작의 운동명 및 자세에 대하여 3 가지 요인에 안정성(stability)을 추가적으로 적용하여 특성을 분석해 단위 운동의 개수를 점수화한 결과는 도 4의 표와 같다.
또한, 유효한 단위 운동 동작의 치료적 강도, 수행 난이도, 예상 피로도를 고려한 일정한 기능적 평가를 통해 현재의 상태를 반영할 수 있는 동작 상태를 현재의 ‘기능적 상태(Functional status)’로 정의한다.
이를 통해 이상적인 안정성 방향으로 목표(Goal)를 설정하고, 목표의 좌표, 즉 목표 좌표로 접근하기 위한 기능적 상태의 동작들을 추출한다.
즉, 목표 설정부(200)가 매트릭스 내 현재 좌표(s, b, e)를 인가받아 Rasch 모형 및 인공지능 기법을 활용하여 목표 좌표(s', b', e')를 설정한다.
이때, 사용자의 개인 건강 정보를 고려하여 목표(Goal)가 설정된다.
또한, 도 2의 단계(S300)에서 단위 운동 취합부(310)는 목표 설정부(200)에서 설정된 목표 좌표(s', b', e')를 입력받아 다음의 수학식 1과 같은 추세선 방정식을 산출한다.
[수학식 1]
Figure pat00002
또한, 단위 운동 취합부(310)는 산출된 추세선 방정식의 궤적에 가장 인접하고 목표 좌표 이하값인 복수개의 정수 좌표[(s1, b1, e1) 내지 (sn, bn, en)]를 획득한다.
이렇게 획득된 복수개의 정수 좌표[(s1, b1, e1) 내지 (sn, bn, en)]는 목표 설정부(200)로 피드백되어, 목표 좌표의 최종값이 추세선 방정식의 궤적과 목표 좌표의 현재값과의 거리 합이 최소가 되도록 재설정된다.
도 5에서 적색의 추세선이 지나가는 궤적 상 동작들은 도 2의 단계(S300)에서 단위 운동 취합부(310)가 획득한 복수개의 정수 좌표[(s1, b1, e1) 내지 (sn, bn, en)]를 이용하여 사용자의 맞춤형 운동 프로토콜의 복수개의 단위 운동 동작으로 추출하는데 사용된다.
여기에서, '운동 프로토콜'이란 운동 프로그램에서 단계별로 운동 순서, 중요도, 강도 등을 표시한 일종의 프로그램 코딩을 의미한다.
따라서, 이 추세선은 도 2의 단계(S600)에서 실행되는 척추 안정화 운동 관리 프로그램의 전략에 따라 직선, 곡선 또는 나선 등일 수 있다.
그 후에, 단위 운동 처리부(300) 내 단위 운동 배열부(320)는 단위 운동 취합부(310)에서 획득된 복수개의 정수 좌표를 인가받아 소정의 기준인 ‘강화 요인의 최소값 > 균형 요인의 최소값 > 인내 요인의 최소값' 순으로 정수 좌표를 배열한다.
이렇게 추출된 복수개의 단위 운동 동작을 기초로 하여 예시적으로 도 6과 같이 적색의 추세선에 따라 15개의 단위 운동 동작들로 구성된 단계별 동작을 생성한다.
이때, 척추 안정화 운동은 일종의 강화 운동 개념이므로, 단계의 중요도는 '강화 > 균형 > 인내' 순으로 결정되고, 1 단계 및 2 단계에 대하여 각 기준에 따른 저 강도, 중 강도, 고 강도의 단위 운동 동작 개수는 도 7과 같다.
예를 들어, 도 2의 단계(S400)에서 단위 운동 취합부(310)가 획득한 정수 좌표를 이용하여 1 단계(a) 및 2 단계(b)에 대하여 유효한 복수개의 단위 주된 운동 동작의 프로토콜을 도 8과 같이 3 차원 그래프에 구성한 경우, 도 2의 단계(S600)에서 프로토콜화부(400)가 척추 안정화 운동 관리 프로그램을 실행하여 산출한 사용자의 주된 운동 프로토콜은 도 9와 같고, 최종 맞춤형 코어 운동 프로토콜은 시간 할당을 고려하여 도 10과 같이 산출된다.
도 9는 도 8에 도시된 3차원(3D) 그래프에서 1 단계 및 2 단계에 대하여 주된 운동 프로토콜의 배열 순서를 나타낸다.
도 10에서, 워밍-업(warm-up) 단계, 주된 운동(main ex.) 단계, 쿨-다운(cool-down) 단계의 순서로 시간 할당은 각각 20 %, 70 %, 10 % 이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 일정 기간 실제로 시행한 예시의 3차원 그래프이다.
도 12는 도 11에 도시된 예시에서 일정 기간 중 1주차 및 2주차의 1 단계 및 2 단계의 맞춤형 코어 운동 프로토콜에 대한 표이다.
도 13은 도 11에 도시된 예시에서 일정 기간 중 3주차 및 4주차의 1 단계 및 2 단계의 맞춤형 코어 운동 프로토콜에 대한 표이다.
도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라 실제로 시행한 예시의 유기적인 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2의 단계(S100)에서 기능 평가부(100)가 사용자의 복수개의 단위 운동 동작을 평가하여 강화(strengthening), 균형(balancing), 인내(enduring)의 3가지 요인을 적용한 분류 3차원(3D) 그래프를 생성한다.
기능 평가부(100)의 기능적 평가 수행 결과, 강화 점수(S)가 2 점, 균형 점수(B)가 1 점, 인내 점수(E)가 1 점으로 산출되어, 도 3의 레벨링 단계에서 매트릭스 내 현재 좌표인 초기 시작점이 도 11의 1 지점(①)으로 선정된다.
목표 설정부(200)가 기능 평가부(100)로부터 설정된 1 지점(①)의 초기 기능 상태 데이터(s, b, e)를 인가받아 1 단계의 단기 목표인 2 지점(②)의 목표 좌표와 2 단계의 장기 목표인 3 지점(③)의 목표 좌표(s', b', e')를 설정한다.
단위 운동 취합부(310)가 목표 설정에서 설정된 매트릭스 내 좌표 및 목표 좌표를 인가받아 상기 [수학식 1]과 같은 추세선 방정식을 산출한다.
도 3의 전략적 계획(strategic planning) 단계에서, 목표 좌표(s', b', e')에 도달하기 위한 단위 운동 증분(dS, dB, dE)이 형성된 추세선을 설정하고, 추세선의 궤적에 가장 인접한 복수개의 정수 좌표를 획득하여 복수개의 단위 운동을 추출한다.
도 3의 분해(decomposition) 단계에서, 적용되는 3 가지 요인인 강화(S), 균형(B) 및 인내(E) 항목에 대하여 저 강도, 중 강도, 고 강도의 단위 운동 동작 개수를 설정한다.
그 후에, 단위 운동 배열부(320)가 단위 운동 취합부(310)에서 획득된 복수개의 정수 좌표를 인가받아 1 단계 및 2 단계에 대하여 소정의 기준인 ‘강화 요인의 최소값 > 균형 요인의 최소값 > 인내 요인의 최소값' 순으로 배열한다.
프로토콜화부(400)는 단위 운동 배열부(320)에서 배열된 복수개의 정수 좌표를 인가받아 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 1 단계 및 2 단계에 대한 척추 안정화 운동 관리 프로그램을 실행한다.
즉, 1단계 운동 프로그램으로서, 1주차 및 2주차의 워밍-업(warm-up) 단계, 주된 운동(main ex.) 단계, 쿨-다운(cool-down) 단계의 순서로 도 12와 같이 설정하고, 2단계 운동 프로그램으로서, 3주차 및 4주차의 워밍-업(warm-up) 단계, 주된 운동(main ex.) 단계, 쿨-다운(cool-down) 단계의 순서로 도 13과 같이 설정한다.
도 12 및 도 13의 표에 기재된 1-1-1, 1-1-2 등은 본 발명의 척추 안정화 운동 관리 프로그램에서, 강화 요인-균형 요인-인내 요인의 순으로 각 요인의 세기가 코딩된 '운동 프로토콜'을 의미한다.
프로그램을 실행한 후에, 프로토콜화부(400)는 1 지점(①)의 이동 변화를 확인하고, 목표 좌표인 3 지점(③)으로의 이동 정도 및 성취율을 확인한다.
확인 결과, 목표를 재설정할 필요가 있는 경우, 운동 관리 프로그램을 수정하고 기능 평가부(100)로 피드백하여 이 후 동작들을 반복 수행함으로써, 사용자의 최적화된 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 산출한다.
한편, 본 발명에 따른 기록 매체는 전술한 본 발명에 따른 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기록 매체에는 (a) 기능 평가부가 복수개의 요인을 가지고 사용자의 초기 기능 상태를 설정하고 기능적 평가를 수행하는 단계; (b) 목표 설정부가 상기 설정된 초기 기능 상태의 데이터를 인가받아 매트릭스 내 좌표 및 목표 좌표를 설정하는 단계; (c) 단위 운동 처리부가 설정된 상기 매트릭스 내 좌표 및 상기 목표 좌표를 이용하여 추세선 방정식을 산출하고, 상기 추세선에 가장 인접한 복수개의 정수 좌표를 획득 및 배열하는 단계; 및 (d) 프로토콜화부가 상기 배열된 복수개의 정수 좌표를 인가받아 척추 안정화 운동 관리 프로그램을 실행하고, 사용자의 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 산출하여 상기 기능 평가부로 피드백하는 단계; 가 포함된다.
상기 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이와 같이, 본 발명은 사용자의 코어 운동 동작의 수행 정도에 기반하여 기능적 수준을 분류하고, 유효한 단위 운동 동작들을 수준별로 추출하여 척추 안정화 운동 관리 프로그램을 실행함으로써, 사용자에게 최적화된 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 산출하는 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법을 제공한다.
이를 통하여, 사용자 개인 인체의 개별적 특이성을 인정한 맞춤형 코어 운동 프로토콜이 자동화되어, 대상자가 자가로 운동하기에 편리하고 정확한 코어 운동 목표를 제시할 수 있는 자가 홈케어 시스템에 적용 가능하게 된다.
또한, 치료 운동의 관점에서 증상의 개선과 강화의 시간적 일련의 과정을 포함하고, 획일적이지 않은 대상자의 순응도를 반영한 정밀한 코어 운동 프로토콜을 제시함으로써, 디지털 치료제 개발을 위한 소프트웨어의 핵심 요소를 제공할 수 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
100: 기능 평가부
200: 목표 설정부
300: 단위 운동 처리부
310: 단위 운동 취합부
320: 단위 운동 배열부
400: 프로토콜화부

Claims (15)

  1. (a) 기능 평가부가 복수개의 요인을 가지고 사용자의 초기 기능 상태를 설정하고 기능적 평가를 수행하는 단계;
    (b) 목표 설정부가 상기 설정된 초기 기능 상태의 데이터를 인가받아 매트릭스 내 좌표 및 목표 좌표를 설정하는 단계;
    (c) 단위 운동 처리부가 설정된 상기 매트릭스 내 좌표 및 상기 목표 좌표를 이용하여 추세선 방정식을 산출하고, 상기 추세선에 가장 인접한 복수개의 정수 좌표를 획득 및 배열하는 단계; 및
    (d) 프로토콜화부가 상기 배열된 복수개의 정수 좌표를 인가받아 척추 안정화 운동 관리 프로그램을 실행하고, 사용자의 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 산출하여 상기 기능 평가부로 피드백하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    상기 단위 운동 처리부 내 단위 운동 취합부가 설정된 상기 매트릭스 내 좌표 및 상기 목표 좌표를 인가받아 상기 추세선 방정식을 산출하고, 상기 복수개의 정수 좌표를 획득하는 단계; 및
    상기 단위 운동 처리부 내 단위 운동 배열부가 획득된 상기 복수개의 정수 좌표를 인가받아 소정의 기준에 따라 배열하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소정의 기준은
    ‘강화 요인의 최소값', '균형 요인의 최소값', '인내 요인의 최소값' 순서인 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에
    상기 기능 평가부가 사용자의 복수개의 단위 운동 동작을 평가하여 상기 복수개의 요인을 적용한 분류 3차원 그래프를 생성하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수개의 단위 운동 동작의 평가는
    치료적 강도, 수행 난이도 및 예상 피로도를 기준으로 평가되는 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 요인은
    강화 요인, 균형 요인 및 인내 요인을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 목표 좌표는 Rasch 모형 및 인공지능 기법을 활용하여 설정되는 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 추세선 방정식은 수학식 1에 의해 정의되고,
    상기 수학식 1은
    Figure pat00003

    로서, s, b, e는 상기 매트릭스 내 현재 좌표의 3차원 좌표, s', b', e'는 상기 목표 좌표의 3차원 좌표인 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 복수개의 정수 좌표는
    상기 산출된 추세선 방정식의 궤적에 가장 인접하고 상기 목표 좌표의 이하값으로 획득되는 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 획득된 복수개의 정수 좌표가 상기 목표 설정부로 피드백되어, 상기 목표 좌표의 최종값이 상기 추세선 방정식의 궤적과 상기 목표 좌표의 현재값과의 거리 합이 최소가 되도록 재설정되는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 단위 운동 처리부는
    상기 복수개의 정수 좌표를 이용하여 사용자의 상기 맞춤형 코어 운동 프로토콜의 복수개의 단위 운동 동작을 추출하는 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서,
    상기 프로토콜화부는
    상기 추출된 복수개의 단위 운동 동작을 이용해 상기 척추 안정화 운동 관리 프로그램을 실행하여 사용자의 주된 운동 프로토콜을 산출하는 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서,
    상기 프로토콜화부는
    시간 할당을 고려하여 워밍-업 단계, 상기 산출된 사용자의 주된 운동 단계, 쿨-다운 단계 순으로 사용자의 상기 맞춤형 코어 운동 프로토콜을 산출하는 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 요인의 중요도는
    강화 요인, 균형 요인, 인내 요인 순서인 것을 특징으로 하는,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법을 컴퓨터상에서 수행하기 위한 프로그램을 기록한,
    자기 주도형 척추 안정화 운동 관리 방법의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.

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