WO2018004041A1 - Medical brace manufacturing system and method - Google Patents

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WO2018004041A1
WO2018004041A1 PCT/KR2016/007105 KR2016007105W WO2018004041A1 WO 2018004041 A1 WO2018004041 A1 WO 2018004041A1 KR 2016007105 W KR2016007105 W KR 2016007105W WO 2018004041 A1 WO2018004041 A1 WO 2018004041A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
axis
model
brace
scale
origin
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/007105
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
류홍종
주일원
김상준
김동현
서안나
Original Assignee
(주)솔리드이엔지
사회복지법인 삼성생명공익재단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)솔리드이엔지, 사회복지법인 삼성생명공익재단 filed Critical (주)솔리드이엔지
Priority to PCT/KR2016/007105 priority Critical patent/WO2018004041A1/en
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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50Prostheses not implantable in the body

Definitions

  • the present invention relates to a medical brace manufacturing system and method.
  • a 3D image data that is, a 3D patient model of an appearance is generated by scanning a body part of a patient to be worn by a 3D scanner using a 3D scanner, and then an operator corrects the corresponding 3D image.
  • N numerical control work
  • the 3D image data is simply data on the surface of the corresponding body part, and does not include skeleton structure information including joints that are closely related to the use of the brace. Accordingly, there is a limit to manufacturing a brace suitable for a patient.
  • the creation of the body part design can not only depend entirely on the experience of the operator, there is a problem that the deviation occurs in the brace according to the operator, it is difficult to secure product reliability. Moreover, as the process of shaping the bone is performed manually for the manufacture of the brace, a problem arises in that it is difficult to secure the reliability of the product.
  • the present invention has a problem to provide a way to improve the manufacturing efficiency of the brace and ensure the reliability.
  • the present invention generates skeleton information of the 3D patient model for the body part to be worn by the brace and use it to generate at least one state coordinate system representing the posture / scale of the 3D patient model. and; Correct the state coordinate system of the standard model with the state coordinate system of the patient model; Modifying the brace model defined on the standard model surface according to the calibration of the standard model; Apply the scale of the patient model to the modified brace model; And a brace model generation system for generating a 3D brace model by applying thickness to the brace model to which the patient model scale is applied, wherein the state coordinate system includes a plurality of scale axes and inherits the amount of rotation of the joint to which the brace model depends.
  • the surface of the model is divided into regions in which the amount of rotation of the associated joint is inherited differently, and the brace model includes a design curve having a plurality of design points, and the design point information includes the region information of the standard model surface to which it belongs. It provides a medical brace manufacturing system having.
  • the brace model generation system corrects the posture of the patient model, and according to the correction can correct the brace model to which the scale of the patient model is applied.
  • the design point information may include projection direction information onto the patient model surface.
  • the brace model may include a design option that includes at least one of thickness control, vents, holes, initials, and accessories.
  • the brace model generation system generates a plurality of reference point information using a plurality of marks displayed on the surface of the 3D patient model and generates the skeleton information based on the reference point information, wherein the plurality of reference point information is the body part. It may include joint reference point information located therein.
  • the body part is a lower limb of the knee or less
  • the at least one state coordinate system includes: a first state coordinate system dependent on the femoral joint, a second state coordinate system dependent on the subtalar joint, and a third state coordinate system dependent on the toe joint. It may include.
  • the plurality of scale axes of the first state coordinate system are the + X1 axis, the -X1 axis, the + Y1 axis, the -Y1 axis, and the + Z1 axis having the reflux joint reference point as the origin, and the scale of the + Z1 axis is the knee joint reference point from the corresponding origin.
  • the scale of the + Y1 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the retreat joint
  • the scale of the -Y1 axis corresponds to the distance from the origin to the medial end of the femur
  • the scale of the + X1 axis corresponds to the distance from the origin to the patient model surface point that is encountered in the projection in the + X1 axis direction
  • the scale of the -X1 axis is the patient model that meets in the projection in the -X1 axis direction from the origin. It may correspond to the distance to the surface point.
  • the plurality of scale axes of the second state coordinate system are + X2 axis, + Y2 axis, -Y2 axis, and + Z2 axis whose origin is outside the heel vicinity, and the scale of the + Z2 axis is from the origin to the subtalar joint reference point.
  • a distance of the + Y2 axis corresponds to a distance from a corresponding origin to a toe joint outer end
  • a scale of the -Y2 axis corresponds to a distance from a corresponding origin to a toe joint inner end
  • a scale of the + X2 axis May correspond to the distance from the origin to the toe joint reference point.
  • the plurality of scale axes of the third state coordinate system are + X3 axis, + Y3 axis, -Y3 axis, + Z3 axis, and -Z3 axis having the toe joint reference point as the origin, and the scale of the + X3 axis is from the origin to the toe end point.
  • the scale of the + Y3 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the toe joint
  • the scale of the -Y3 axis corresponds to the distance from the origin to the inner end of the toe joint
  • the scale corresponds to the distance from the origin to the patient model surface point that is encountered in the projection in the + Z3 axis direction
  • the scale of the -Z3 axis is from the origin to the patient model surface point that is met in the projection in the -Z3 axis direction. It may correspond to the distance of.
  • a 3D scanner scanning the body part to generate a 3D image may include a 3D printer receiving the 3D brace model information to manufacture the brace.
  • the present invention in the orthotic model generation system, generates skeleton information of the 3D patient model for the body part to be worn by the brace and use it to generate at least one state coordinate system representing the posture / scale of the 3D patient model Making a step; Correcting the state coordinate system of the standard model with the state coordinate system of the patient model; Modifying the brace model defined on the standard model surface according to the calibration of the standard model; Applying the scale of the patient model to the modified brace model; Generating a 3D brace model by applying thickness to the brace model to which the patient model scale has been applied, wherein the state coordinate system includes a plurality of scale axes and inherits the amount of rotation of the joint to which the patient model scale is dependent, and the surface of the standard model.
  • the orthotic model includes a design curve having a plurality of design points, wherein the design point information includes medical information having area information of the standard model surface to which it belongs.
  • the posture of the patient model may be corrected, and the orthotic model to which the scale of the patient model is applied may be corrected according to the calibration.
  • the design point information may include projection direction information onto the patient model surface.
  • the brace model may include a design option that includes at least one of thickness control, vents, holes, initials, and accessories.
  • the brace model generation system generates a plurality of reference point information using a plurality of marks displayed on the surface of the 3D patient model and generates the skeleton information based on the reference point information, wherein the plurality of reference point information is the body part. It may include joint reference point information located therein.
  • the body part is a lower limb of the knee or less
  • the at least one state coordinate system includes: a first state coordinate system dependent on the femoral joint, a second state coordinate system dependent on the subtalar joint, and a third state coordinate system dependent on the toe joint. It may include.
  • the plurality of scale axes of the first state coordinate system are the + X1 axis, the -X1 axis, the + Y1 axis, the -Y1 axis, and the + Z1 axis having the reflux joint reference point as the origin, and the scale of the + Z1 axis is the knee joint reference point from the corresponding origin.
  • the scale of the + Y1 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the retreat joint
  • the scale of the -Y1 axis corresponds to the distance from the origin to the medial end of the femur
  • the scale of the + X1 axis corresponds to the distance from the origin to the patient model surface point that is encountered in the projection in the + X1 axis direction
  • the scale of the -X1 axis is the patient model that meets in the projection in the -X1 axis direction from the origin. It may correspond to the distance to the surface point.
  • the plurality of scale axes of the second state coordinate system are + X2 axis, + Y2 axis, -Y2 axis, and + Z2 axis whose origin is outside the heel vicinity, and the scale of the + Z2 axis is from the origin to the subtalar joint reference point.
  • a distance of the + Y2 axis corresponds to a distance from a corresponding origin to a toe joint outer end
  • a scale of the -Y2 axis corresponds to a distance from a corresponding origin to a toe joint inner end
  • a scale of the + X2 axis May correspond to the distance from the origin to the toe joint reference point.
  • the plurality of scale axes of the third state coordinate system are + X3 axis, + Y3 axis, -Y3 axis, + Z3 axis, and -Z3 axis having the toe joint reference point as the origin, and the scale of the + X3 axis is from the origin to the toe end point.
  • the scale of the + Y3 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the toe joint
  • the scale of the -Y3 axis corresponds to the distance from the origin to the inner end of the toe joint
  • the scale corresponds to the distance from the origin to the patient model surface point that is encountered in the projection in the + Z3 axis direction
  • the scale of the -Z3 axis is from the origin to the patient model surface point that is met in the projection in the -Z3 axis direction. It may correspond to the distance of.
  • the 3D printer may include receiving the 3D brace model information and manufacturing the corresponding brace.
  • the present invention provides a computer readable recording medium having recorded thereon a program for performing the above-described method for manufacturing a medical brace.
  • the skeleton information of the 3D patient model for the body part to be worn is generated and used to generate at least one state coordinate system representing the posture / scale of the 3D patient model, and the state coordinate system of the standard model is used.
  • 3D by calibrating the model with the state coordinate system, transforming the brace model defined on the standard model surface according to the calibration of the standard model, scaling the brace model to the brace model, and giving thickness to the brace model with the patient model scale applied.
  • a brace model may be generated, and the brace may be manufactured using the generated 3D brace model.
  • the orthotic modeling application allows you to create orthotic models in a very short time and then use the orthotic manufacturing equipment to immediately build the orthosis, which significantly shortens and streamlines the orthotic manufacturing process. Can be.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a medical brace manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a medical brace according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a schematic diagram of the skeleton information and state coordinate system of the lower limb standard model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view of surface regions divided by the amount of change in joint rotation for a lower limb standard model according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a view schematically showing the design curve and the projection direction of the brace model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view schematically showing the thickness control of the brace model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view schematically showing the vent of the brace model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view schematically showing a hole in the brace model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 schematically illustrates the initials of a brace model according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a schematic illustration of the accessories of the brace model according to an embodiment of the invention.
  • the medical orthosis manufactured according to the present invention may correspond to an orthosis applied to not only a human but also an animal, and also may correspond to all kinds of orthosis worn on all body organs to which the orthosis can be applied.
  • a description will be given taking an brace worn on a person's lower leg as an example.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a medical brace manufacturing system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a medical brace according to an embodiment of the present invention.
  • the medical assistive device manufacturing system 10 3D scans a body part to be worn by the assistive device to generate and output 3D image data of an appearance of the corresponding area 3D scanner 100.
  • the brace model generation system 200 for generating a 3D brace model using the 3D image data output from the 3D scanner 100 and the brace manufacturing equipment 300 for receiving the 3D brace model and manufacturing the brace. It may include.
  • the brace model generation system 200 may be a computing processor such as a computer as a means for generating a brace model by loading the brace model generation application and performing a calculation process according to the application.
  • arithmetic processing apparatus may include a main body which performs arithmetic processing, a monitor which is an image output apparatus displaying an image, and an input apparatus such as a keyboard or a mouse which processes an input operation of an operator.
  • a 3D printer may be used as the auxiliary manufacturing equipment 300.
  • the brace model may include, for example, design curve information and option information as additional information as the appearance design information, and design curves and options may be selected in the process of setting the brace model.
  • the standard model and the brace model template thereof may be generated in advance and stored in a storage means in the brace model generation system 200 or an external storage means.
  • the standard model is a model representing the lower extremity of a normal person may include appearance information and skeleton information.
  • 3D scanning of the lower extremity of a normal person selected as a sample is performed by 3D scanning through the 3D scanner 100 to generate a 3D image of the standard model, and the brace model generation system 200 ) Can be printed.
  • the 3D image has only appearance information.
  • a plurality of marks may be displayed on the 3D image for specifying joints located in the lower limb. have.
  • the marks may include a mark that is directly marked by using a marking pen or the like on the lower skin by a medical staff such as a doctor before scanning through the 3D scanner 100, that is, the first mark.
  • a mark marked by using an input device such as a mouse or the like may be included on the skin surface of the generated 3D image.
  • the first mark may include a mark that is directly marked by using a marking pen or the like on the lower skin by a medical staff such as a doctor before scanning through the 3D scanner 100, that is, the first mark.
  • a mark marked by using an input device such as a mouse or the like may be included on the skin surface of the generated 3D image.
  • the first mark may include a mark that is directly marked by using a marking pen or the like on the lower skin by a medical staff such as a doctor before scanning through the 3D scanner 100, that is, the first mark.
  • an input device such as a mouse or the like
  • skeleton information of the lower limb may be generated through the marks displayed on the 3D image of the standard model.
  • the skin surface of the 3D image is marked with a number of marks for specifying this in relation to a number of joints located in the lower limbs, and the mark information is used to generate reference points for generating a suitable brace model. By connecting these reference points, a skeleton line of the lower limb can be created.
  • a number of joints of the lower extremities include a knee joint, a talocrural joint associated with vertical rotation as a joint associated with the rotation of the ankle, a subtalar joint associated with left and right rotation, and an entire toe. And toe joints associated with vertical rotation.
  • the plurality of reference points may include joint center points, which are joint reference points CK, CT, CS, and CP for specifying each joint or each joint axis, and further, the lower coordinate coordinate system BA for expressing the lower limbs in a coordinate system. It may include a reference point (CE) indicating the origin (O) and the toe tip.
  • joint center points which are joint reference points CK, CT, CS, and CP for specifying each joint or each joint axis
  • the lower coordinate coordinate system BA for expressing the lower limbs in a coordinate system. It may include a reference point (CE) indicating the origin (O) and the toe tip.
  • These reference points may be generated using the marks P1 to P5, P7, and P8 displayed on the 3D image.
  • the knee joint axis AK which is a line connecting the inner and outer end marks P1 and P2 of the knee joint. ) Is defined as the reference point (CK) for the joint.
  • the center point of the rejection joint axis AT which is a line connecting the inner and outer end marks P3 and P4 of the rejection joint, is the reference point CT for the joint. Is defined as
  • a line is formed between the instep end mark (P5) of the subtalar joint and the end point mark (not shown) of the heel and the specific point on the XY plane of the origin coordinate system.
  • an angle for example, about 23 degrees is rotated clockwise (ie, from the heel to the outside) with respect to the instep end mark P5 of the subtalar joint, which is defined as the subtalar joint axis AS. .
  • the point (P6) where the subtalar joint axis (AS) meets the rear surface of the heel is also defined, the distance to the inferior end mark (P5) of the subtalar joint: the subtalar joint axis (AS) and the rear surface of the heel
  • the point where the distance to the meeting point P6 is 3: 7 is defined as the reference point CS for the joint AS.
  • the toe joint medial end mark ie, the big toe main joint medial end mark
  • the toe joint lateral tip mark ie, the young toe main joint
  • the center point of the toe joint axis AP which is the line connecting the outer end mark) P8, is defined as the reference point CP for the joint.
  • a line perpendicular to the sole plane, that is, the XY plane and passing through the heel trailing mark (not shown) is defined as the Z axis of the coordinate system origin (O), which is the Z axis.
  • the point of the plantar plane that meets can be defined as the origin (O). That is, the coordinate system origin O of the standard model may be defined outside the model near the heel back.
  • P9 may be displayed on the image by the operator as the toe end point or automatically detected by image processing, and the toe reference point CE may be defined by this toe end point P9.
  • the skeleton structure can be identified and specified.
  • it creates a connecting line connecting the knee joint reference point (CK) and the decline joint reference point (CT) and defines it as the tibial bone line (BK), and connects the decline joint reference point (CT) and the subtalar joint reference point (CS).
  • Create a connection line and define it as an ankle line (BT) create a connection line between the subtalar joint reference point (CS) and the toe joint reference point (CP), and define it as the femur line (BS), and define the toe joint reference point ( CP) and toe reference point (CE) to create a connecting line can be defined as a toe bone line (BP).
  • the first to third state coordinate systems AXIS_T, AXIS_B and AXIS_P may be generated as shown in the drawing on the right.
  • the first state coordinate system AXIS_T is configured to have the five joint axes (that is, the scale axes) as the origin of the joint joint reference point CT, and may be dependent on the joint joint.
  • the first state coordinate system AXIS_T reflects the rotation of the rejection joint axis AT so that the corresponding coordinate system can rotate, and the rotation amount of the rejection joint axis AT is inherited by the first state coordinate system AXIS_T. . Therefore, when the decline joint axis AT rotates, all five coordinate axes constituting the first state coordinate system AXIS_T rotate with the decline joint axis AT as the rotation axis.
  • the + X1 axis, the -X1 axis, the + Y1 axis, the -Y1 axis, and the + Z1 axis can be used.
  • the scale or size of the + Z1 axis may correspond to a distance from the reflux joint reference point CT, which is the corresponding origin, to the knee joint reference point CK.
  • the scale of the + Y1 axis corresponds to the distance from the rejection joint reference point CT to the outer end mark P4 of the rejection joint, and the scale of the -Y1 axis is from the rejection joint reference point CT to the medial end mark P3 of the rejection joint.
  • the scale of the + X1 axis may correspond to the distance from the corresponding origin (CT) to the standard model skin surface point encountered when projecting in the + X1 axis direction, and the scale of the -X1 axis is projected from the origin CT in the -X1 axis direction. It may correspond to the distance to the standard model skin surface point that meets the time.
  • the second state coordinate system AXIS_B is located outside the heel so that, for example, the coordinate system origin O of the standard model is the origin of the second state coordinate system AXIS_B and has four coordinate axes (that is, scale axes). And subordinate to subtalar joints.
  • the second state coordinate system AXIS_B reflects the rotation of the subtalar joint axis AS so that the corresponding coordinate system can rotate, and the amount of rotation of the subtalar joint axis AS is transmitted to the second state coordinate system AXIS_B. Inherited. Therefore, when the subtalar joint axis AS rotates, all four coordinate axes constituting the second state coordinate system AXIS_B rotate with the subtalar joint axis AS as the rotation axis.
  • the lower layer of the subtalar joint axis (AS) is the upper layer. Will inherit the amount of rotation.
  • the second state coordinate system AXIS_B which depends on the subtalar joint axis AS, inherits the rotation amount of the femoral joint axis AT.
  • the + X2 axis may correspond to a distance from the corresponding origin O to the subtalar joint reference point CT.
  • the scale of the + Y2 axis corresponds to the distance from the origin (O) to the toe joint outer end mark (P8), and the scale of the -Y2 axis corresponds to the distance from the origin (O) to the toe joint inner end mark (P7).
  • the directions of the + Y2 axis and the -Y2 axis may be opposite to each other.
  • the scale of the + X2 axis may correspond to the distance from the corresponding origin O of the + X2 axis to the toe joint reference point CP.
  • the third state coordinate system AXIS_P is configured to have the toe joint reference point CP as the origin of the coordinate system and have five coordinate axes (that is, scale axes), and may be dependent on the toe joint.
  • the third state coordinate system AXIS_P reflects the rotation of the toe joint axis AP so that the corresponding coordinate system can rotate, and the amount of rotation of the toe joint axis AP is inherited by the third state coordinate system AXIS_P. . Therefore, when the toe joint axis AP rotates, all five coordinate axes constituting the third state coordinate system AXIS_P rotate with the toe joint axis AP as the rotation axis.
  • the toe joints are subordinate to the upper and lower tibial joints because of the characteristics of the body structure.
  • the rotation amount of AT and the rotation amount of the subtalar joint axis AS are inherited.
  • the third state coordinate system AXIS_P which is dependent on the toe joint axis AP, inherits the amount of rotation of the hip joint axis AT and the amount of rotation of the subtalus joint axis AS.
  • the + X3 axis, the + Y3 axis, the -Y3 axis, the + Z3 axis, and the -Z3 axis can be used.
  • the scale or size of the + X3 axis may correspond to a distance from the corresponding origin CP to the toe end point CE.
  • the scale of the + Y3 axis corresponds to the distance from the origin (CP) to the toe joint outer end mark (P8)
  • the scale of the -Y3 axis corresponds to the distance from the origin (CP) to the toe joint inner end mark (P7).
  • the directions of the + Y3 axis and the -Y3 axis may be opposite to each other.
  • the scale of the + Z3 axis can be the distance from the corresponding origin point (CP) of the + Z3 axis to the standard model skin surface point encountered when projecting in the + Z3 axis direction, and the scale of the -Z3 axis is -Z3 axis direction from the corresponding origin point (CP).
  • CP origin point
  • the state of the standard model that is, the attitude and scale, can be defined.
  • the first to third state coordinate systems AXIS_T, AXIS_B, and AXIS_P may be used as comparison means for comparing postures between the standard model and the patient model described later.
  • the standard model may include information on the surface deformation according to the posture change, that is, the joint rotation, as the region-specific information of the skin surface.
  • the skin surface of the standard model in consideration of the rotation of the corresponding joint axes, is a so-called rotational non-deformation area in which the skin surface is areas that are not substantially deformed (ie, contracted or relaxed) with rotation.
  • the skin surface may be divided into so-called rotational deformation regions, which are regions deformed by rotation. That is, the rotational deformation area and the rotational deformation area are defined by reflecting the characteristics of the body structure.
  • the rotational non-deformation areas are areas above the ankle joint (ie, the hip joint and the subtalar joint) that reflect substantially 100% of the ankle rotation, that is, inherit the first rotational non-deformation area (not deformed by rotation).
  • Ar_AT a second rotational non-deformation area
  • Ar_AS a second rotational non-deformation area
  • Ar_AP a third rotational non-deformation area that inherits 100% of the toe up and down rotation as an area below the toe joint.
  • first rotational non-strain area Ar_AT inherits the scale and position of the first state coordinate system AXIS_T
  • the second rotational non-strain area Ar_AS inherits the scale and position of the second state coordinate system AXIS_B.
  • the third rotational non-deformation area Ar_AP inherits the scale and position of the third state coordinate system AXIS_P.
  • the rotational deformation regions correspond to the ankle joint region
  • the first rotational deformation region Ar_TS which is an area that simultaneously receives the vertical rotation and the left and right rotation of the ankle at a predetermined ratio, and the toe vertical rotation as the region corresponding to the toe joint region.
  • the second rotation deformation region Ar_SP which is a region that is deformed by simultaneously receiving left and right rotations of the ankle at a predetermined ratio.
  • the first rotational deformation area Ar_TS is defined between the first rotational deformation area Ar_AT and the second rotational deformation area Ar_AS
  • the second rotational deformation area Ar_SP is the second rotational deformation area Ar_AS.
  • a third rotational non-strain area Ar_AP is defined between the first rotational deformation area Ar_AT and the second rotational deformation area Ar_AS.
  • the first and second rotation deformation regions Ar_TS and Ar_SP may not reflect 100% of the rotation amount of the corresponding joints, but may reflect a predetermined ratio lower than this, and the ratio may be differentiated according to the position. Meanwhile, the first rotational deformation region Ar_TS inherits the scale and position of the second state coordinate system AXIS_B, and the second rotational deformation region Ar_SP inherits the scale and position of the third state coordinate system AXIS_P. do.
  • the skin surface of the lower limb has a characteristic that the rotation amount of the joints related to each position is more specifically inherited and reflected in each region. It can be divided into deformation areas.
  • the brace model is generated based on the standard model reflecting the deformation characteristics of the skin surface due to the rotation of the joint, even if the standard model is transformed into the patient posture, the surface deformation amount according to the deformed posture can be reflected in the brace model.
  • the standard model includes information on the amount of surface deformation according to the change of attitude.
  • An orthotic model template for the standard model may be generated based on the standard model information as described above.
  • the orthotic model template may register a design curve that is an external design component of the orthotic model and a design option that is an additional design component.
  • the design options may include, for example, option items such as adjusting the thickness of the brace model and vents, holes, patient initials, and accessories disposed inside the brace model.
  • the design components of the brace model template are defined on the surface of the standard model, so that the surface change of the standard model according to the posture / scale deformation of the standard model is reflected in the design components. That is, the template design elements inherit the surface area of the standard model to which they belong, that is, the information of the belonging area, and the surface change of the belonging area is reflected.
  • the operator can select and set a design curve registered in the template and select and set a design option to set the brace model for the standard model.
  • the patient model which is a lower limb model of the patient, is generated in a similar manner to the generation of the standard model (S20). That is, a 3D image is generated by scanning a patient through a 3D scanner, and skeleton information of the patient model is generated using the 3D scanner to generate first to third state coordinate systems AXIS_T, AXIS_B, and AXIS_P.
  • the process of comparing the rotation of the posture that is, the joint between the patient model and the standard model is performed (S30). That is, the first to third state coordinate systems AXIS_T, AXIS_B, and AXIS_P may be compared between the patient model and the standard model, and thus the amount of rotation of each coordinate system may be calculated.
  • the process of aligning the posture of the standard model with the posture of the patient model is performed (S40). That is, the first to third state coordinate systems AXIS_T, AXIS_S and AXIS_P of the standard model are corrected by the amount of rotation.
  • the brace model for the standard model is corrected according to the standard model whose posture is corrected (S50). That is, the skin surface deformation of the posture corrected standard model is applied to the design curve and design options of the brace model, so that the posture of the brace model is modified to fit the corrected standard model.
  • a process of mapping the corrected brace model according to the posture of the patient model to the patient model is performed (S60).
  • the scale of the patient model is reflected in the brace model.
  • the scale of the brace model is changed to the scale of the patient model to apply the brace model on the surface of the patient model.
  • the scale application in this process may be performed by reflecting the scale difference of the state coordinate systems AXIS_T, AXIS_B and AXIS_P between the standard model and the patient model.
  • the projection direction of the brace model for changing the scale of the brace model in the thickness direction plane may be defined by the operator, and with reference to FIG. 5.
  • FIG 5 shows the design curve DCv of the brace model defined on the standard model surface, and the design curve DCv on the cross section cut along the cutting line CC in the thickness direction of the lower limb in the right figure. The projection on the model surface is shown.
  • the design curve DCv may be composed of lines connecting a plurality of design points DP and neighboring design points DP defining its shape.
  • Each design point DP includes the belonging region information, the position of which is deformed according to the deformation of the skin surface of the belonging region, and thus the corresponding design curve DCv can be deformed.
  • the design point DP includes projection direction information for changing the thickness direction scale, where the projection direction is set by the operator in a direction perpendicular to the standard model skin surface (ie normal direction) or at an angle different from that. Can be.
  • the projection direction when it is necessary to maintain a constant shape or distance with respect to a specific part of the brace model.
  • the projection direction is defined so that they are projected in the same B2 direction without defining the projection direction in the B1 direction perpendicular to the corresponding skin surface.
  • the two design points DP can maintain the same distance on the skin surface.
  • the brace model whose scale is changed may also be changed to the corrected posture (S70).
  • the patient's posture is likely to be different from what is desired according to the physical defect of the patient or the surrounding environment during 3D scanning, and the posture change may be required according to the degree of body part correction. Accordingly, by adjusting the angle of the joint with respect to the patient model can be performed to correct the posture, this posture correction information is reflected in the brace model, the brace model can be changed.
  • a cutting operation is performed to remove the remaining areas other than the area occupied by the brace model from the patient model on which the brace model is worn, thereby leaving the brace model area, which is the area occupied by the brace model (S80).
  • the 3D brace model can be finally generated by giving a thickness to the brace model region to make it 3D (S90).
  • the surface area for the brace model is shown by the cutting operation, and the 3D brace model can be generated by giving thickness to the brace model.
  • the thickness adjustment item of the design option item when the thickness adjustment item of the design option item is selected, it is possible to adjust the thickness for a portion of the brace model.
  • the brace model has a default thickness d1 set by default.
  • the operator may set to select a specific area A3 for thickness adjustment.
  • the area A3 may be set to have a thickness d2 smaller than the base thickness d1, and the thickness d2 of the area A3 may be set by an operator.
  • a buffer area A2 is set to have a constant width so that the thickness can be continuously changed smoothly. In this buffer area A2, the thickness changes in a curved form. can do.
  • FIG. 7 With reference to the vent item, reference may be made to FIG. 7, wherein FIG. 7 (a) is a side view and FIG. 7 (b) is a sectional view.
  • the operator can select the vent item and set an area R1 for the creation of the vent K1 on the standard model surface.
  • an operator may designate a plurality of area points RP and thus an area curve connecting the area points RP may be generated.
  • the vent opening area R1 defined by the above may be set.
  • the vent opening K1 may be disposed at a predetermined distance (i) from the skin surface, and a reference point PP1 may be displayed at the center of each vent opening K1.
  • the reference point PP may be used as a reference point for the interval i between the vents K1.
  • the ventilation opening K1 spans the area curve that is the boundary of the ventilation opening generating region R1
  • the ventilation opening may be configured not to be included (see the ventilation opening shown by the dotted line in Fig. 7A).
  • Such an air vent item may include, for example, air vent generation area curve information, air vent shape information, size information such as air vent diameter t, air vent spacing information, and belonging region information which is a standard model surface area to which the air vent belongs. .
  • FIG. 8 With respect to a hole item, in which FIG. 8 (a) is a side view and FIG. 8 (b) is a cross-sectional view.
  • the operator can select a hole item and set the hole K2 to the standard model surface. Accordingly, the hole K2 may be generated at the set position, and a reference point PP2 thereof may be displayed at the center of the hole K2.
  • the reference point PP2 may be used as a picking reference point for forming the hole K2 in the brace model.
  • the projection direction of the hole K2 on the skin surface and the picking direction for forming the hole K2 may be normal directions based on the hole reference point PP2, but the present invention is not limited thereto.
  • the hole K2 may be rotated by rotating the hole reference point PP2.
  • Such a hole item may include, for example, hole reference point position / rotation information, hole shape information, size information such as hole diameter, hole projection direction information, and belonging region information which is a standard model region to which the hole belongs.
  • FIG. 9 With respect to the initial item, in which FIG. 9 (a) is a side view and FIG. 9 (b) is a sectional view.
  • the operator can select the initial item and set the patient's initials K3 to the standard model surface. Accordingly, the initial K3 may be generated at the set position, and the reference point PP3 thereof may be displayed at the center of the initial K3.
  • the projection direction of the initial K3 (that is, the projection direction of each word CH of the initial K3) is the normal direction based on the initial reference point PP3. It may be, but is not limited thereto.
  • the initial reference point PP3 may be rotated to rotate the initial K3.
  • Such initial items may include, for example, initial word information, initial position / rotation information, initial size information, initial projection direction information, and belonging area information which is a standard model area to which the initial belongs.
  • the operator can select the accessory item and set the accessory (K4) to the standard model surface. Accordingly, the accessory K4 may be generated at the set position, and the reference point PP4 thereof may be displayed at the center of the accessory K4.
  • the projection direction of the accessory K4 may be a normal direction based on the accessory reference point PP4, but is not limited thereto.
  • the accessory K4 may be rotated by rotating the accessory reference point PP4.
  • Such an accessory item may include, for example, accessory position / rotation information, accessory size information, accessory projection direction information, and belonging area information that is a standard model region to which the accessory belongs.
  • the skeleton information of the 3D patient model for the body part to be worn is generated and used to generate at least one state coordinate system representing the posture / scale of the 3D patient model.
  • the state coordinate system of the standard model is calibrated with the state coordinate system of the patient model, the brace model defined on the standard model surface is modified according to the calibration of the standard model, the scale of the patient model is applied to the brace model, and the patient model scale is applied.
  • the 3D brace model can be generated by adding thickness to the brace model, and the brace may be manufactured using the generated 3D brace model.
  • the orthotic modeling application allows you to create orthotic models in a very short time and then use the orthotic manufacturing equipment to immediately build the orthosis, which significantly shortens and streamlines the orthotic manufacturing process. Can be.
  • the medical orthosis manufacturing system and method according to the above-described embodiment can be similarly applied to the production of orthosis for various areas, such as the human limbs, neck.
  • it can be applied to the production of orthosis for animals as well as humans.
  • the method for manufacturing a medical brace may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • Computer-readable media may include, alone or in combination with the program instructions, data files, data structures, and the like.
  • the program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical, and ROM, RAM, flash memory and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.

Abstract

Provided is a medical brace manufacturing system which includes a brace model generating system comprising: generating skeleton information of a 3D patient model of the portion of the body on which a brace is to be worn and using the information to generate at least one state coordinate system showing the posture/scale of the 3D patient model; correcting a standard model state coordinate system by using the state coordinate system of the patient model; modifying a brace model defined on the surface of the standard model, according to the correction of the standard model; applying the scale of the patient model to the modified brace model; and generating a 3D brace model by giving thickness to the brace model to which the scale of the patient model has been applied. The state coordinate system comprises multiple scale axes, and inherits the rotation amount of the joints on which they are dependent. The surface of the standard model is separated into regions in which the rotation amount of the related joint is differently inherited. The brace model comprises a design curve having multiple design points, and design point information comprises affiliated region information of the standard model surface.

Description

의료 보조기 제작 시스템 및 방법Medical brace production system and method
본 발명은 의료 보조기 제작 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a medical brace manufacturing system and method.
인체 기능을 보조하거나 교정하는 장치로서 사용되는 의료 보조기를 제작함에 있어, 종래에는 다음과 같은 과정을 진행하게 된다. In manufacturing a medical aid that is used as a device for assisting or correcting a human body function, the following process is conventionally performed.
즉, 3D 스캐너(scanner)를 이용하여 보조기가 착용될 환자의 신체 부위를 스캐닝(scanning)하여 외형에 대한 3D 영상 데이터 즉 3D 환자 모델을 생성하고, 그 후에 해당 3D 영상에 대해 작업자가 보정하여 신체 부위 디자인을 생성하고, 그 후에 NC(numerical control work) 가공 장비를 사용하여 해당 신체 부위 디자인에 대한 가공품을 제조하고, 그 후에 가공품의 외면에 보조기 생성 물질을 부착하고 본을 뜨는 과정을 통해, 종래의 의료 보조기를 제작하게 된다.That is, a 3D image data, that is, a 3D patient model of an appearance is generated by scanning a body part of a patient to be worn by a 3D scanner using a 3D scanner, and then an operator corrects the corresponding 3D image. By creating a site design, then using a numerical control work (NC) processing equipment to manufacture the workpiece for that body site design, and then attaching and shaping the brace generating material to the exterior of the workpiece, Will produce a medical brace.
그런데, 이와 같은 종래의 의료 보조기 제작은 여러 문제점을 갖게 된다. However, such a conventional medical brace manufacturing has a number of problems.
종래의 경우에는 신체 부위에 대한 가공품을 제조하는 과정과, 이 가공품에 본을 뜨는 과정 등 여러 과정이 수반됨에 따라, 제작 시간이 상당히 길어지는 문제가 있다.In the conventional case, there are problems in that the manufacturing time is considerably longer, as various processes, such as a process of manufacturing a workpiece for a body part and a process of forming a bone in the workpiece, are involved.
그리고, 3D 영상 데이터는 단순히 해당 신체 부위의 표면에 대한 데이터로서 보조기 사용에 밀접한 관련이 있는 관절을 포함한 뼈대 구조(skeleton) 정보는 포함되어 있지 않다. 이에 따라, 환자에 적합한 보조기를 제작하는 것에 한계가 있다. The 3D image data is simply data on the surface of the corresponding body part, and does not include skeleton structure information including joints that are closely related to the use of the brace. Accordingly, there is a limit to manufacturing a brace suitable for a patient.
또한, 신체 부위 디자인 생성은 작업자의 경험에 전적으로 의존할 수 밖에 없어, 작업자에 따라 보조기에 편차가 발생하고, 제품 신뢰성을 확보하기 어려운 문제가 있다. 더욱이, 보조기 제작을 위해 수작업을 통해 본을 뜨는 과정이 수행됨에 따라, 제품의 신뢰성을 확보하기 어려운 문제가 마찬가지로 발생한다.In addition, the creation of the body part design can not only depend entirely on the experience of the operator, there is a problem that the deviation occurs in the brace according to the operator, it is difficult to secure product reliability. Moreover, as the process of shaping the bone is performed manually for the manufacture of the brace, a problem arises in that it is difficult to secure the reliability of the product.
이처럼, 제품 신뢰성이 확보되지 않음으로써, 보조기를 환자에게 착용한 후 적합하지 않게 되면, 번거로운 제작 과정을 재차 수행해야 하는 문제가 유발된다.As such, when the reliability of the product is not secured, when the brace is not suitable after being worn on the patient, a troublesome manufacturing process needs to be performed again.
위와 같이, 종래의 보조기 제작 방법에 따르면, 제작 효율이 저하되고 제품 신뢰성이 확보되지 않는 등의 문제가 발생하게 된다.As described above, according to the conventional manufacturing method of the auxiliary device, a problem occurs such that manufacturing efficiency is lowered and product reliability is not secured.
본 발명은 보조기 제작 효율을 개선하고 신뢰성을 확보할 수 있는 방안을 제공하는 것에 과제가 있다.The present invention has a problem to provide a way to improve the manufacturing efficiency of the brace and ensure the reliability.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 보조기가 착용될 신체 부위에 대한 3D 환자 모델의 뼈대 정보를 생성하고 이를 사용하여 상기 3D 환자 모델의 자세/스케일을 나타내는 적어도 하나의 상태 좌표계를 생성하고; 표준 모델의 상태 좌표계를 상기 환자 모델의 상태 좌표계로 보정하고; 상기 표준 모델 표면에 정의되는 보조기 모델을 상기 표준 모델의 보정에 따라 변형하고; 상기 변형된 보조기 모델에 상기 환자 모델의 스케일을 적용하고; 상기 환자 모델 스케일이 적용된 보조기 모델에 두께를 부여하여 3D 보조기 모델을 생성하는 보조기 모델 생성 시스템을 포함하고, 상기 상태 좌표계는 다수의 스케일축을 포함하며 이가 종속하는 관절의 회전량을 상속받고, 상기 표준 모델의 표면은 관련된 관절의 회전량이 다르게 상속되는 영역들로 구분되고, 상기 보조기 모델은 다수의 디자인 포인트를 갖는 디자인 커브를 포함하고, 상기 디자인 포인트 정보는 이가 소속되는 상기 표준 모델 표면의 영역 정보를 갖는 의료 보조기 제작 시스템을 제공한다. In order to achieve the task as described above, the present invention generates skeleton information of the 3D patient model for the body part to be worn by the brace and use it to generate at least one state coordinate system representing the posture / scale of the 3D patient model. and; Correct the state coordinate system of the standard model with the state coordinate system of the patient model; Modifying the brace model defined on the standard model surface according to the calibration of the standard model; Apply the scale of the patient model to the modified brace model; And a brace model generation system for generating a 3D brace model by applying thickness to the brace model to which the patient model scale is applied, wherein the state coordinate system includes a plurality of scale axes and inherits the amount of rotation of the joint to which the brace model depends. The surface of the model is divided into regions in which the amount of rotation of the associated joint is inherited differently, and the brace model includes a design curve having a plurality of design points, and the design point information includes the region information of the standard model surface to which it belongs. It provides a medical brace manufacturing system having.
상기 보조기 모델 생성 시스템은 상기 환자 모델의 자세를 교정하며, 이 교정에 따라 상기 환자 모델의 스케일이 적용된 보조기 모델을 교정할 수 있다.The brace model generation system corrects the posture of the patient model, and according to the correction can correct the brace model to which the scale of the patient model is applied.
상기 디자인 포인트 정보는, 상기 환자 모델 표면으로의 투사 방향 정보를 포함할 수 있다.The design point information may include projection direction information onto the patient model surface.
상기 보조기 모델은, 두께 조절과 통풍구와 홀과 이니셜과 악세사리 중 적어도 하나를 포함하는 디자인 옵션을 포함할 수 있다.The brace model may include a design option that includes at least one of thickness control, vents, holes, initials, and accessories.
상기 보조기 모델 생성 시스템은, 상기 3D 환자 모델의 표면에 표시된 다수의 마크를 사용하여 다수의 기준점 정보를 생성하고 이 기준점 정보를 기초로 상기 뼈대 정보를 생성하며, 상기 다수의 기준점 정보는 상기 신체 부위 내부에 위치하는 관절 기준점 정보를 포함할 수 있다.The brace model generation system generates a plurality of reference point information using a plurality of marks displayed on the surface of the 3D patient model and generates the skeleton information based on the reference point information, wherein the plurality of reference point information is the body part. It may include joint reference point information located therein.
상기 신체 부위는 무릎 이하의 하지이며, 상기 적어도 하나의 상태 좌표계는, 거퇴 관절에 종속되는 제1상태 좌표계와, 거골하 관절에 종속되는 제2상태 좌표계와, 발가락 관절에 종속되는 제3상태 좌표계를 포함할 수 있다.The body part is a lower limb of the knee or less, and the at least one state coordinate system includes: a first state coordinate system dependent on the femoral joint, a second state coordinate system dependent on the subtalar joint, and a third state coordinate system dependent on the toe joint. It may include.
상기 제1상태 좌표계의 다수의 스케일축은 거퇴 관절 기준점을 원점으로 하는 +X1축, -X1축, +Y1축, -Y1축, +Z1축이며, 상기 +Z1축의 스케일은 해당 원점으로부터 무릎 관절 기준점 까지의 거리에 해당되고, 상기 +Y1축의 스케일은 해당 원점으로부터 거퇴 관절의 외측 끝단 까지의 거리에 해당되고, 상기 -Y1축의 스케일은 해당 원점으로부터 거퇴 과절의 내측 끝단 까지의 거리에 해당되고, 상기 +X1축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 +X1축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당되고, 상기 -X1축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 -X1축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당될 수 있다.The plurality of scale axes of the first state coordinate system are the + X1 axis, the -X1 axis, the + Y1 axis, the -Y1 axis, and the + Z1 axis having the reflux joint reference point as the origin, and the scale of the + Z1 axis is the knee joint reference point from the corresponding origin. Corresponds to the distance to, the scale of the + Y1 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the retreat joint, the scale of the -Y1 axis corresponds to the distance from the origin to the medial end of the femur The scale of the + X1 axis corresponds to the distance from the origin to the patient model surface point that is encountered in the projection in the + X1 axis direction, and the scale of the -X1 axis is the patient model that meets in the projection in the -X1 axis direction from the origin. It may correspond to the distance to the surface point.
상기 제2상태 좌표계의 다수의 스케일축은 발뒤꿈치 근방 외부를 원점으로 하는 +X2축, +Y2축, -Y2축, +Z2축이며, 상기 +Z2축의 스케일은 해당 원점으로부터 거골하 관절 기준점까지의 거리에 해당되고, 상기 +Y2축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 외측 끝단까지의 거리에 해당되고, 상기 -Y2축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 내측 끝단까지의 거리에 해당되고, 상기 +X2축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 기준점까지의 거리에 해당될 수 있다.The plurality of scale axes of the second state coordinate system are + X2 axis, + Y2 axis, -Y2 axis, and + Z2 axis whose origin is outside the heel vicinity, and the scale of the + Z2 axis is from the origin to the subtalar joint reference point. A distance of the + Y2 axis corresponds to a distance from a corresponding origin to a toe joint outer end, a scale of the -Y2 axis corresponds to a distance from a corresponding origin to a toe joint inner end, and a scale of the + X2 axis May correspond to the distance from the origin to the toe joint reference point.
상기 제3상태 좌표계의 다수의 스케일축은 발가락 관절 기준점을 원점으로 하는 +X3축, +Y3축, -Y3축, +Z3축, -Z3축이며, 상기 +X3축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 끝점까지의 거리에 해당되고, 상기 +Y3축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 외측 끝단까지의 거리에 해당되고, 상기 -Y3축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 내측 끝단까지의 거리에 해당되고, 상기 +Z3축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 +Z3축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당되고, 상기 -Z3축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 -Z3축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당될 수 있다.The plurality of scale axes of the third state coordinate system are + X3 axis, + Y3 axis, -Y3 axis, + Z3 axis, and -Z3 axis having the toe joint reference point as the origin, and the scale of the + X3 axis is from the origin to the toe end point. Corresponds to a distance of, and the scale of the + Y3 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the toe joint, and the scale of the -Y3 axis corresponds to the distance from the origin to the inner end of the toe joint, The scale corresponds to the distance from the origin to the patient model surface point that is encountered in the projection in the + Z3 axis direction, and the scale of the -Z3 axis is from the origin to the patient model surface point that is met in the projection in the -Z3 axis direction. It may correspond to the distance of.
상기 신체 부위를 스캐닝하여 3D 영상을 생성하는 3D 스캐너와; 상기 3D 보조기 모델 정보를 전송받아 해당 보조기를 제조하는 3D 프린터를 포함할 수 있다.A 3D scanner scanning the body part to generate a 3D image; It may include a 3D printer receiving the 3D brace model information to manufacture the brace.
다른 측면에서, 본 발명은 보조기 모델 생성 시스템에서, 보조기가 착용될 신체 부위에 대한 3D 환자 모델의 뼈대 정보를 생성하고 이를 사용하여 상기 3D 환자 모델의 자세/스케일을 나타내는 적어도 하나의 상태 좌표계를 생성하는 단계와; 표준 모델의 상태 좌표계를 상기 환자 모델의 상태 좌표계로 보정하는 단계와; 상기 표준 모델 표면에 정의되는 보조기 모델을 상기 표준 모델의 보정에 따라 변형하는 단계와; 상기 변형된 보조기 모델에 상기 환자 모델의 스케일을 적용하는 단계와; 상기 환자 모델 스케일이 적용된 보조기 모델에 두께를 부여하여 3D 보조기 모델을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 상태 좌표계는 다수의 스케일축을 포함하며 이가 종속하는 관절의 회전량을 상속받고, 상기 표준 모델의 표면은 관련된 관절의 회전량이 다르게 상속되는 영역들로 구분되고, 상기 보조기 모델은 다수의 디자인 포인트를 갖는 디자인 커브를 포함하고, 상기 디자인 포인트 정보는 이가 소속되는 상기 표준 모델 표면의 영역 정보를 갖는 의료 보조기 제작 방법을 제공한다. In another aspect, the present invention, in the orthotic model generation system, generates skeleton information of the 3D patient model for the body part to be worn by the brace and use it to generate at least one state coordinate system representing the posture / scale of the 3D patient model Making a step; Correcting the state coordinate system of the standard model with the state coordinate system of the patient model; Modifying the brace model defined on the standard model surface according to the calibration of the standard model; Applying the scale of the patient model to the modified brace model; Generating a 3D brace model by applying thickness to the brace model to which the patient model scale has been applied, wherein the state coordinate system includes a plurality of scale axes and inherits the amount of rotation of the joint to which the patient model scale is dependent, and the surface of the standard model. Is divided into regions in which the amount of rotation of an associated joint is inherited differently, and the orthotic model includes a design curve having a plurality of design points, wherein the design point information includes medical information having area information of the standard model surface to which it belongs. Provide a production method.
상기 보조기 모델 생성 시스템에서, 상기 환자 모델의 자세를 교정하는 단계를 포함하고, 상기 교정에 따라 상기 환자 모델의 스케일이 적용된 보조기 모델을 교정할 수 있다.In the orthotic model generation system, the posture of the patient model may be corrected, and the orthotic model to which the scale of the patient model is applied may be corrected according to the calibration.
상기 디자인 포인트 정보는, 상기 환자 모델 표면으로의 투사 방향 정보를 포함할 수 있다.The design point information may include projection direction information onto the patient model surface.
상기 보조기 모델은, 두께 조절과 통풍구와 홀과 이니셜과 악세사리 중 적어도 하나를 포함하는 디자인 옵션을 포함할 수 있다.The brace model may include a design option that includes at least one of thickness control, vents, holes, initials, and accessories.
상기 보조기 모델 생성 시스템은, 상기 3D 환자 모델의 표면에 표시된 다수의 마크를 사용하여 다수의 기준점 정보를 생성하고 이 기준점 정보를 기초로 상기 뼈대 정보를 생성하며, 상기 다수의 기준점 정보는 상기 신체 부위 내부에 위치하는 관절 기준점 정보를 포함할 수 있다.The brace model generation system generates a plurality of reference point information using a plurality of marks displayed on the surface of the 3D patient model and generates the skeleton information based on the reference point information, wherein the plurality of reference point information is the body part. It may include joint reference point information located therein.
상기 신체 부위는 무릎 이하의 하지이며, 상기 적어도 하나의 상태 좌표계는, 거퇴 관절에 종속되는 제1상태 좌표계와, 거골하 관절에 종속되는 제2상태 좌표계와, 발가락 관절에 종속되는 제3상태 좌표계를 포함할 수 있다.The body part is a lower limb of the knee or less, and the at least one state coordinate system includes: a first state coordinate system dependent on the femoral joint, a second state coordinate system dependent on the subtalar joint, and a third state coordinate system dependent on the toe joint. It may include.
상기 제1상태 좌표계의 다수의 스케일축은 거퇴 관절 기준점을 원점으로 하는 +X1축, -X1축, +Y1축, -Y1축, +Z1축이며, 상기 +Z1축의 스케일은 해당 원점으로부터 무릎 관절 기준점 까지의 거리에 해당되고, 상기 +Y1축의 스케일은 해당 원점으로부터 거퇴 관절의 외측 끝단 까지의 거리에 해당되고, 상기 -Y1축의 스케일은 해당 원점으로부터 거퇴 과절의 내측 끝단 까지의 거리에 해당되고, 상기 +X1축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 +X1축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당되고, 상기 -X1축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 -X1축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당될 수 있다.The plurality of scale axes of the first state coordinate system are the + X1 axis, the -X1 axis, the + Y1 axis, the -Y1 axis, and the + Z1 axis having the reflux joint reference point as the origin, and the scale of the + Z1 axis is the knee joint reference point from the corresponding origin. Corresponds to the distance to, the scale of the + Y1 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the retreat joint, the scale of the -Y1 axis corresponds to the distance from the origin to the medial end of the femur The scale of the + X1 axis corresponds to the distance from the origin to the patient model surface point that is encountered in the projection in the + X1 axis direction, and the scale of the -X1 axis is the patient model that meets in the projection in the -X1 axis direction from the origin. It may correspond to the distance to the surface point.
상기 제2상태 좌표계의 다수의 스케일축은 발뒤꿈치 근방 외부를 원점으로 하는 +X2축, +Y2축, -Y2축, +Z2축이며, 상기 +Z2축의 스케일은 해당 원점으로부터 거골하 관절 기준점까지의 거리에 해당되고, 상기 +Y2축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 외측 끝단까지의 거리에 해당되고, 상기 -Y2축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 내측 끝단까지의 거리에 해당되고, 상기 +X2축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 기준점까지의 거리에 해당될 수 있다.The plurality of scale axes of the second state coordinate system are + X2 axis, + Y2 axis, -Y2 axis, and + Z2 axis whose origin is outside the heel vicinity, and the scale of the + Z2 axis is from the origin to the subtalar joint reference point. A distance of the + Y2 axis corresponds to a distance from a corresponding origin to a toe joint outer end, a scale of the -Y2 axis corresponds to a distance from a corresponding origin to a toe joint inner end, and a scale of the + X2 axis May correspond to the distance from the origin to the toe joint reference point.
상기 제3상태 좌표계의 다수의 스케일축은 발가락 관절 기준점을 원점으로 하는 +X3축, +Y3축, -Y3축, +Z3축, -Z3축이며, 상기 +X3축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 끝점까지의 거리에 해당되고, 상기 +Y3축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 외측 끝단까지의 거리에 해당되고, 상기 -Y3축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 내측 끝단까지의 거리에 해당되고, 상기 +Z3축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 +Z3축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당되고, 상기 -Z3축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 -Z3축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당될 수 있다.The plurality of scale axes of the third state coordinate system are + X3 axis, + Y3 axis, -Y3 axis, + Z3 axis, and -Z3 axis having the toe joint reference point as the origin, and the scale of the + X3 axis is from the origin to the toe end point. Corresponds to a distance of, and the scale of the + Y3 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the toe joint, and the scale of the -Y3 axis corresponds to the distance from the origin to the inner end of the toe joint, The scale corresponds to the distance from the origin to the patient model surface point that is encountered in the projection in the + Z3 axis direction, and the scale of the -Z3 axis is from the origin to the patient model surface point that is met in the projection in the -Z3 axis direction. It may correspond to the distance of.
3D 스캐너를 사용하여, 상기 신체 부위를 스캐닝하여 3D 영상을 생성하는 단계와; 3D 프린터에서, 상기 3D 보조기 모델 정보를 전송받아 해당 보조기를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.Generating a 3D image by scanning the body part using a 3D scanner; The 3D printer may include receiving the 3D brace model information and manufacturing the corresponding brace.
또 다른 측면에서, 본 발명은 전술한 의료 보조기 제작 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a computer readable recording medium having recorded thereon a program for performing the above-described method for manufacturing a medical brace.
본 발명에 따르면, 보조기가 착용될 신체 부위에 대한 3D 환자 모델의 뼈대 정보를 생성하고 이를 사용하여 3D 환자 모델의 자세/스케일을 나타내는 적어도 하나의 상태 좌표계를 생성하며, 표준 모델의 상태 좌표계를 환자 모델의 상태 좌표계로 보정하고, 표준 모델 표면에 정의되는 보조기 모델을 표준 모델의 보정에 따라 변형하고, 보조기 모델에 환자 모델의 스케일을 적용하고, 환자 모델 스케일이 적용된 보조기 모델에 두께를 부여하여 3D 보조기 모델을 생성하며, 생성된 3D 보조기 모델로 보조기를 제조할 수 있다.According to the present invention, the skeleton information of the 3D patient model for the body part to be worn is generated and used to generate at least one state coordinate system representing the posture / scale of the 3D patient model, and the state coordinate system of the standard model is used. 3D by calibrating the model with the state coordinate system, transforming the brace model defined on the standard model surface according to the calibration of the standard model, scaling the brace model to the brace model, and giving thickness to the brace model with the patient model scale applied. A brace model may be generated, and the brace may be manufactured using the generated 3D brace model.
이에 따라, 보조기 착용자에 최적화된 보조기를 제작할 수 있게 되어, 보조기 제작의 신뢰성이 극대화될 수 있다.Accordingly, it is possible to manufacture the brace optimized for the brace wearer, it is possible to maximize the reliability of the brace manufacturing.
또한, 보조기 모델 생성 애플리케이션을 통해 매우 짧은 시간에 보조기 모델을 생성하고 그 후 보조기 제조 장비를 사용하여 보조기를 즉시 제작할 수 있게 되므로, 보조기 제작 과정이 상당한 정도로 단축되고 간소화됨으로써, 보조기 제작 효율성이 극대화될 수 있다.In addition, the orthotic modeling application allows you to create orthotic models in a very short time and then use the orthotic manufacturing equipment to immediately build the orthosis, which significantly shortens and streamlines the orthotic manufacturing process. Can be.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료 보조기 제작 시스템을 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing a medical brace manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 의료 보조기 제작 방법을 개략적으로 도시한 흐름도.2 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a medical brace according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하지 표준 모델의 뼈대 정보와 상태 좌표계를 개략적으로 도시한 도면.Figure 3 is a schematic diagram of the skeleton information and state coordinate system of the lower limb standard model according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하지 표준 모델에 대해 관절 회전에 따른 변화량에 의해 구분된 표면 영역들을 개략적으로 도시한 도면.FIG. 4 is a schematic view of surface regions divided by the amount of change in joint rotation for a lower limb standard model according to an embodiment of the invention. FIG.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보조기 모델의 디자인 커브와 투사 방향을 개략적으로 도시한 도면.5 is a view schematically showing the design curve and the projection direction of the brace model according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 보조기 모델의 두께 조절을 개략적으로 도시한 도면.6 is a view schematically showing the thickness control of the brace model according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보조기 모델의 통풍구를 개략적으로 도시한 도면.7 is a view schematically showing the vent of the brace model according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보조기 모델의 홀을 개략적으로 도시한 도면.8 is a view schematically showing a hole in the brace model according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 보조기 모델의 이니셜을 개략적으로 도시한 도면.9 schematically illustrates the initials of a brace model according to an embodiment of the invention.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 보조기 모델의 악세사리를 개략적으로 도시한 도면.10 is a schematic illustration of the accessories of the brace model according to an embodiment of the invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명에 따라 제작되는 의료 보조기로서는, 사람뿐만 아니라 동물 등에 적용되는 보조기가 해당될 수 있고 또한 보조기가 적용될 수 있는 모든 신체 기관에 착용되는 모든 종류의 보조기가 해당될 수 있는데, 이하의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 사람의 하지에 착용되는 보조기를 예로 들어 설명한다.The medical orthosis manufactured according to the present invention may correspond to an orthosis applied to not only a human but also an animal, and also may correspond to all kinds of orthosis worn on all body organs to which the orthosis can be applied. For convenience of explanation, a description will be given taking an brace worn on a person's lower leg as an example.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료 보조기 제작 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 의료 보조기 제작 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.1 is a view schematically showing a medical brace manufacturing system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a medical brace according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 의료 보조기 제작 시스템(10)은, 보조기가 착용될 신체 부위를 3D 스캐닝하여 해당 부위의 외형에 대한 3D 영상 데이터를 생성하여 출력하는 3D 스캐너(100)와, 3D 스캐너(100)에서 출력된 3D 영상 데이터를 사용하여 3D 보조기 모델을 생성하는 보조기 모델 생성 시스템(200)과, 3D 보조기 모델을 전송받아 해당 보조기를 제작하는 보조기 제조 장비(300)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the medical assistive device manufacturing system 10 according to an exemplary embodiment of the present invention 3D scans a body part to be worn by the assistive device to generate and output 3D image data of an appearance of the corresponding area 3D scanner 100. ), The brace model generation system 200 for generating a 3D brace model using the 3D image data output from the 3D scanner 100 and the brace manufacturing equipment 300 for receiving the 3D brace model and manufacturing the brace. It may include.
여기서, 보조기 모델 생성 시스템(200)으로서는 보조기 모델 생성 애플리케션을 로드(load)하고 이 애플리케이션에 따른 연산 처리 과정을 수행하여 보조기 모델을 생성하는 수단으로서 컴퓨터와 같은 연산처리장치가 사용될 수 있다. 이와 같은 연산처리장치는 연산처리를 수행하는 본체와, 영상을 표시하는 영상출력장치인 모니터와, 작업자의 입력 동작을 처리하는 키보드, 마우스 등의 입력장치를 포함할 수 있다. In this case, the brace model generation system 200 may be a computing processor such as a computer as a means for generating a brace model by loading the brace model generation application and performing a calculation process according to the application. Such an arithmetic processing apparatus may include a main body which performs arithmetic processing, a monitor which is an image output apparatus displaying an image, and an input apparatus such as a keyboard or a mouse which processes an input operation of an operator.
그리고, 보조기 제조 장비(300)로서는 3D 프린터가 사용될 수 있다.In addition, a 3D printer may be used as the auxiliary manufacturing equipment 300.
이하, 보조기 제작 시스템(10) 및 이를 이용한 보조기 제작 방법에 대해 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the assistive device manufacturing system 10 and the assistive device manufacturing method using the same will be described in more detail.
보조기 제작과 관련하여, 먼저 보조기가 착용될 신체 부위에 대한 표준 모델을 기반으로 이에 부합하는 보조기 모델을 설정하는 과정이 수행될 수 있다 (S10). 여기서, 보조기 모델은 외형 디자인 정보로서 예를 들면 디자인 커브 정보와 부가 정보인 옵션 정보를 포함할 수 있으며, 보조기 모델을 설정하는 과정에서 디자인 커브와 옵션을 선정할 수 있다.Regarding the manufacture of the brace, a process of setting a brace model corresponding thereto based on a standard model of a body part to be worn by the brace may be performed (S10). Here, the brace model may include, for example, design curve information and option information as additional information as the appearance design information, and design curves and options may be selected in the process of setting the brace model.
한편, 표준 모델과 이에 대한 보조기 모델 템플릿(template)은 사전에 생성되어 보조기 모델 생성 시스템(200) 내의 저장수단이나 외부의 저장수단에 저장될 수 있다.Meanwhile, the standard model and the brace model template thereof may be generated in advance and stored in a storage means in the brace model generation system 200 or an external storage means.
여기서, 표준 모델은 정상인의 하지를 대표하는 모델로서 외형 정보와 뼈대 정보를 포함할 수 있다. 이 표준 모델 생성과 관련하여 도 3을 참조하여 예를 들면, 표본으로 선정된 정상인의 하지에 대해 3D 스캐너(100)를 통해 3D 스캐닝하여 표준 모델의 3D 영상을 생성하고 이를 보조기 모델 생성 시스템(200)에 출력할 수 있다.Here, the standard model is a model representing the lower extremity of a normal person may include appearance information and skeleton information. In relation to the generation of the standard model, for example, 3D scanning of the lower extremity of a normal person selected as a sample is performed by 3D scanning through the 3D scanner 100 to generate a 3D image of the standard model, and the brace model generation system 200 ) Can be printed.
여기서, 3D 영상은 외형 정보만을 갖고 있는데 이 3D 영상으로부터 내부의 뼈대 구조를 파악하여 관련 정보를 생성하기 위해, 3D 영상에는 하지에 위치하는 관절들을 특정하기 위한 다수의 마크(mark)들이 표시될 수 있다.In this case, the 3D image has only appearance information. In order to identify the internal skeleton structure and generate related information from the 3D image, a plurality of marks may be displayed on the 3D image for specifying joints located in the lower limb. have.
이와 관련하여 예를 들면, 마크들은 3D 스캐너(100)를 통한 스캐닝 전에 의사 등의 의료진에 의해 하지 피부에 마킹펜 등을 사용하여 직접 마킹된 마크 즉 제1마크를 포함할 수 있다. 더욱이, 생성된 3D 영상의 피부 표면에 마우스와 같은 입력장치 등을 사용하여 마킹된 마크 즉 제2마크를 포함할 수 있다. 물론, 경우에 따라, 제1마크는 In this regard, for example, the marks may include a mark that is directly marked by using a marking pen or the like on the lower skin by a medical staff such as a doctor before scanning through the 3D scanner 100, that is, the first mark. In addition, a mark marked by using an input device such as a mouse or the like may be included on the skin surface of the generated 3D image. Of course, in some cases, the first mark
이와 같이 표준 모델의 3D 영상에 표시된 마크들을 통해 하지의 뼈대 정보가 생성될 수 있다. 이와 관련하여, 3D 영상의 피부 표면에는 하지에 위치하는 다수의 관절과 관련하여 이를 특정하기 위한 다수의 마크들이 표시되어 있으며, 이 마크 정보들을 사용하여 적합한 보조기 모델을 생성하기 위한 기준점들을 생성하게 되고, 이 기준점들을 연결하여 하지의 뼈대 라인이 생성될 수 있다.As such, skeleton information of the lower limb may be generated through the marks displayed on the 3D image of the standard model. In this regard, the skin surface of the 3D image is marked with a number of marks for specifying this in relation to a number of joints located in the lower limbs, and the mark information is used to generate reference points for generating a suitable brace model. By connecting these reference points, a skeleton line of the lower limb can be created.
여기서, 하지의 다수의 관절들은 무릎 관절(knee joint)과, 발목의 회전과 관련된 관절로서 상하 회전과 관련된 거퇴 관절(talocrural joint)과 좌우 회전과 관련된 거골하 관절(subtalar joint)과, 발가락 전체의 상하 회전과 관련된 발가락 관절을 포함할 수 있다. Here, a number of joints of the lower extremities include a knee joint, a talocrural joint associated with vertical rotation as a joint associated with the rotation of the ankle, a subtalar joint associated with left and right rotation, and an entire toe. And toe joints associated with vertical rotation.
그리고, 다수의 기준점들은 각 관절 또는 각 관절축을 특정하기 위한 관절 기준점들(CK,CT,CS,CP)인 관절 중심점들을 포함할 수 있으며, 더욱이 하지를 좌표계로 표현하기 위한 하지 좌표계(BA)의 원점(O)과 발가락 끝단을 나타내는 발끝 기준점(CE)을 포함할 수 있다.In addition, the plurality of reference points may include joint center points, which are joint reference points CK, CT, CS, and CP for specifying each joint or each joint axis, and further, the lower coordinate coordinate system BA for expressing the lower limbs in a coordinate system. It may include a reference point (CE) indicating the origin (O) and the toe tip.
이 기준점들은 3D 영상에 표시된 마크들(P1~P5,P7,P8)을 사용하여 생성될 수 있다. These reference points may be generated using the marks P1 to P5, P7, and P8 displayed on the 3D image.
이와 관련하여 도 3의 좌측 도면을 참조하여 예를 들면, 무릎 관절에 대한 기준점(CK)을 생성하는 것과 관련하여, 무릎 관절 내측 및 외측 끝단 마크(P1,P2)를 잇는 선인 무릎 관절축(AK)의 가운데 지점이 해당 관절에 대한 기준점(CK)으로 정의된다.In this regard, referring to the left figure of FIG. 3, for example, in relation to generating a reference point CK for the knee joint, the knee joint axis AK which is a line connecting the inner and outer end marks P1 and P2 of the knee joint. ) Is defined as the reference point (CK) for the joint.
그리고, 거퇴 관절에 대한 기준점(CT)을 생성하는 것과 관련하여, 거퇴 관절의 내측 및 외측 끝단 마크(P3,P4)를 잇는 선인 거퇴 관절축(AT)의 가운데 지점이 해당 관절에 대한 기준점(CT)으로 정의된다.In relation to generating the reference point CT for the rejection joint, the center point of the rejection joint axis AT, which is a line connecting the inner and outer end marks P3 and P4 of the rejection joint, is the reference point CT for the joint. Is defined as
다음으로, 거골하 관절에 대한 기준점(CS)을 생성하는 것과 관련하여, 거골하 관절의 발등 끝단 마크(P5)와 발꿈치 뒤쪽 끝단 마크(미도시)를 잇는 선을 하지 원점 좌표계의 XY 평면 상에서 특정 각도로서 예를 들어 대략 23도 정도 거골하 관절의 발등 끝단 마크(P5)를 기준으로 시계 방향(즉, 발꿈치에서 외측 방향)으로 회전시키게 되고, 이 선은 거골하 관절축(AS)으로 정의된다. 이때, 이 거골하 관절축(AS)이 발꿈치 뒤측 표면과 만나는 지점(P6) 또한 정의되며, 거골하 관절의 발등 끝단 마크(P5) 까지의 거리:거골하 관절축(AS)이 발꿈치 뒤측 표면과 만나는 지점(P6) 까지의 거리가 3:7의 비율이 되는 지점이 해당 관절(AS)에 대한 기준점(CS)으로 정의된다.Next, in connection with creating a reference point (CS) for the subtalar joint, a line is formed between the instep end mark (P5) of the subtalar joint and the end point mark (not shown) of the heel and the specific point on the XY plane of the origin coordinate system. As an angle, for example, about 23 degrees is rotated clockwise (ie, from the heel to the outside) with respect to the instep end mark P5 of the subtalar joint, which is defined as the subtalar joint axis AS. . At this time, the point (P6) where the subtalar joint axis (AS) meets the rear surface of the heel is also defined, the distance to the inferior end mark (P5) of the subtalar joint: the subtalar joint axis (AS) and the rear surface of the heel The point where the distance to the meeting point P6 is 3: 7 is defined as the reference point CS for the joint AS.
다음으로, 발가락 관절에 대한 기준점(CP)을 생성하는 것과 관련하여, 발가락 관절 내측 끝단 마크(즉,엄지 발가락 주 관절 내측 끝단 마크)(P7) 및 발가락 관절 외측 끝단 마크(즉, 새끼 발가락 주 관절 외측 끝단 마크)(P8)를 잇는 선인 발가락 관절축(AP)의 가운데 지점이 해당 관절에 대한 기준점(CP)으로 정의된다. Next, in relation to generating a reference point (CP) for the toe joint, the toe joint medial end mark (ie, the big toe main joint medial end mark) (P7) and the toe joint lateral tip mark (ie, the young toe main joint) The center point of the toe joint axis AP, which is the line connecting the outer end mark) P8, is defined as the reference point CP for the joint.
한편, 하지 좌표계 원점(O)을 생성하는 것과 관련하여, 발바닥 평면 즉 XY 평면에 수직하며 발꿈치 뒤쪽 끝단 마크(미도시)를 지나가는 선은 좌표계 원점(O)의 Z축으로 정의되고, 이 Z축과 만나는 발바닥 평면의 지점은 원점(O)으로 정의될 수 있다. 즉, 표준 모델의 좌표계 원점(O)은 발꿈치 뒤쪽 근방의 모델 외부에 정의될 수 있다. On the other hand, in relation to generating the lower coordinate system origin (O), a line perpendicular to the sole plane, that is, the XY plane and passing through the heel trailing mark (not shown) is defined as the Z axis of the coordinate system origin (O), which is the Z axis. The point of the plantar plane that meets can be defined as the origin (O). That is, the coordinate system origin O of the standard model may be defined outside the model near the heel back.
한편, 도면상 P9은 발가락 최끝단 지점으로서 작업자에 의해 영상에 표시되거나 영상 처리에 의해 자동적으로 검출될 수 있으며, 이 발가락 최끝단 지점(P9)에 의해 발끝 기준점(CE)이 정의될 수 있다.Meanwhile, in the drawing, P9 may be displayed on the image by the operator as the toe end point or automatically detected by image processing, and the toe reference point CE may be defined by this toe end point P9.
위와 같이 기준점들을 통해 뼈대 구조가 파악되고 특정될 수 있는다. 이와 관련하여, 무릎 관절 기준점(CK)과 거퇴 관절 기준점(CT)를 잇는 연결선을 생성하고 이를 정강이뼈 라인(BK)으로 정의하며, 거퇴 관절 기준점(CT)과 거골하 관절 기준점(CS)를 잇는 연결선을 생성하고 이를 발목뼈 라인(BT)으로 정의하고, 거골하 관절 기준점(CS)과 발가락 관절 기준점(CP)를 잇는 연결선을 생성하고 이를 발허리뼈 라인(BS)으로 정의하고, 발가락 관절 기준점(CP)과 발끝 기준점(CE)을 잇는 연결선을 생성하고 이를 발가락뼈 라인(BP)으로 정의할 수 있다.As described above, the skeleton structure can be identified and specified. In this regard, it creates a connecting line connecting the knee joint reference point (CK) and the decline joint reference point (CT) and defines it as the tibial bone line (BK), and connects the decline joint reference point (CT) and the subtalar joint reference point (CS). Create a connection line and define it as an ankle line (BT), create a connection line between the subtalar joint reference point (CS) and the toe joint reference point (CP), and define it as the femur line (BS), and define the toe joint reference point ( CP) and toe reference point (CE) to create a connecting line can be defined as a toe bone line (BP).
특히, 본 실시예에서는, 전술한 바와 같은 뼈대 정보를 생성한 후, 이를 기초로 표준 모델의 상태 즉 자세(또는 관절 회전량) 및 스케일을 나타내는 다수의 상태 좌표계로서, 예를 들면, 도 3의 우측 도면에 도시한 바와 같은 제1 내지 3상태 좌표계(AXIS_T,AXIS_B,AXIS_P)를 생성할 수 있다.In particular, in the present embodiment, after generating the skeleton information as described above, based on this as a plurality of state coordinate system indicating the state of the standard model, that is, the posture (or joint rotation amount) and scale, for example, as shown in FIG. The first to third state coordinate systems AXIS_T, AXIS_B and AXIS_P may be generated as shown in the drawing on the right.
제1상태 좌표계(AXIS_T)는 거퇴 관절 기준점(CT)을 해당 좌표계의 원점으로 하며 5개의 좌표축(즉, 스케일축)을 갖도록 구성되어 거퇴 관절에 종속될 수 있다. 이와 같은 제1상태 좌표계(AXIS_T)는 거퇴 관절축(AT)의 회전이 반영되어 해당 좌표계가 회전할 수 있게 되는데, 거퇴 관절축(AT)의 회전량은 제1상태 좌표계(AXIS_T)에 상속된다. 따라서, 거퇴 관절축(AT)이 회전하면 제1상태 좌표계(AXIS_T)를 구성하는 5개의 좌표축 전체가 거퇴 관절축(AT)을 회전축으로 하여 회전하게 된다.The first state coordinate system AXIS_T is configured to have the five joint axes (that is, the scale axes) as the origin of the joint joint reference point CT, and may be dependent on the joint joint. The first state coordinate system AXIS_T reflects the rotation of the rejection joint axis AT so that the corresponding coordinate system can rotate, and the rotation amount of the rejection joint axis AT is inherited by the first state coordinate system AXIS_T. . Therefore, when the decline joint axis AT rotates, all five coordinate axes constituting the first state coordinate system AXIS_T rotate with the decline joint axis AT as the rotation axis.
이 제1상태 좌표계(AXIS_T)의 5개의 좌표축으로서는, +X1축, -X1축, +Y1축, -Y1축, +Z1축이 사용될 수 있다. 이때, +Z1축의 스케일 즉 크기는 해당 원점인 거퇴 관절 기준점(CT)으로부터 무릎 관절 기준점(CK)까지의 거리에 해당될 수 있다. +Y1축의 스케일은 거퇴 관절 기준점(CT)으로부터 거퇴 관절의 외측 끝단 마크(P4)까지의 거리에 해당되고, -Y1축의 스케일은 거퇴 관절 기준점(CT)으로부터 거퇴 과절의 내측 끝단 마크(P3)까지의 거리에 해당될 수 있으며, 이 +Y1축 및 -Y1축의 방향은 서로 반대가 될 수 있다. +X1축의 스케일은 해당 원점(CT)으로부터 +X1축 방향으로 투사시 만나는 표준 모델 피부 표면 지점까지의 거리에 해당될 수 있고, -X1축의 스케일은 해당 원점(CT)으로부터 -X1축 방향으로 투사시 만나는 표준 모델 피부 표면 지점까지의 거리에 해당될 수 있다.As five coordinate axes of the first state coordinate system AXIS_T, the + X1 axis, the -X1 axis, the + Y1 axis, the -Y1 axis, and the + Z1 axis can be used. In this case, the scale or size of the + Z1 axis may correspond to a distance from the reflux joint reference point CT, which is the corresponding origin, to the knee joint reference point CK. The scale of the + Y1 axis corresponds to the distance from the rejection joint reference point CT to the outer end mark P4 of the rejection joint, and the scale of the -Y1 axis is from the rejection joint reference point CT to the medial end mark P3 of the rejection joint. It may correspond to the distance of, and the directions of the + Y1 axis and -Y1 axis may be opposite to each other. The scale of the + X1 axis may correspond to the distance from the corresponding origin (CT) to the standard model skin surface point encountered when projecting in the + X1 axis direction, and the scale of the -X1 axis is projected from the origin CT in the -X1 axis direction. It may correspond to the distance to the standard model skin surface point that meets the time.
다음으로, 제2상태 좌표계(AXIS_B)는 발뒤꿈치 근방 외부로서 예를 들면 표준 모델의 좌표계 원점(O)을 제2상태 좌표계(AXIS_B)의 원점으로 하며 4개의 좌표축(즉, 스케일축)을 갖도록 구성되어 거골하 관절에 종속될 수 있다. 이와 같은 제2상태 좌표계(AXIS_B)는 거골하 관절축(AS)의 회전이 반영되어 해당 좌표계가 회전할 수 있게 되는데, 거골하 관절축(AS)의 회전량은 제2상태 좌표계(AXIS_B)에 상속된다. 따라서, 거골하 관절축(AS)이 회전하면 제2상태 좌표계(AXIS_B)를 구성하는 4개의 좌표축 전체가 거골하 관절축(AS)을 회전축으로 하여 회전하게 된다. Next, the second state coordinate system AXIS_B is located outside the heel so that, for example, the coordinate system origin O of the standard model is the origin of the second state coordinate system AXIS_B and has four coordinate axes (that is, scale axes). And subordinate to subtalar joints. The second state coordinate system AXIS_B reflects the rotation of the subtalar joint axis AS so that the corresponding coordinate system can rotate, and the amount of rotation of the subtalar joint axis AS is transmitted to the second state coordinate system AXIS_B. Inherited. Therefore, when the subtalar joint axis AS rotates, all four coordinate axes constituting the second state coordinate system AXIS_B rotate with the subtalar joint axis AS as the rotation axis.
더욱이, 신체 구조의 특성상 거골하 관절은 상대적으로 상위 계층인 거퇴 관절에 종속되어 거퇴 관절의 움직임이 반영되므로, 상대적으로 하위 계층인 거골하 관절축(AS)은 상위 계층인 거퇴 관절축(AT)의 회전량을 상속받게 된다. 이러한바, 거골하 관절축(AS)에 종속되는 제2상태 좌표계(AXIS_B)는, 거퇴 관절축(AT)의 회전량을 상속받게 된다.Furthermore, since the subtalar joint is subordinate to the relatively upper layer of the degenerate joint and reflects the movement of the degenerative joint, the lower layer of the subtalar joint axis (AS) is the upper layer. Will inherit the amount of rotation. As such, the second state coordinate system AXIS_B, which depends on the subtalar joint axis AS, inherits the rotation amount of the femoral joint axis AT.
이 제2상태 좌표계(AXIS_B)의 4개의 좌표축으로서는, +X2축, +Y2축, -Y2축, +Z2축이 사용될 수 있다. 이때, +Z2축의 스케일 즉 크기는 해당 원점(O)으로부터 거골하 관절 기준점(CT)까지의 거리에 해당될 수 있다. +Y2축의 스케일은 해당 원점(O)으로부터 발가락 관절 외측 끝단 마크(P8)까지의 거리에 해당되고, -Y2축의 스케일은 해당 원점(O)으로부터 발가락 관절 내측 끝단 마크(P7) 까지의 거리에 해당되며, 이 +Y2축 및 -Y2축의 방향은 서로 반대가 될 수 있다. +X2축의 스케일은 +X2축 해당 원점(O)으로부터 발가락 관절 기준점(CP)까지의 거리에 해당될 수 있다.As four coordinate axes of the second state coordinate system AXIS_B, the + X2 axis, the + Y2 axis, the -Y2 axis, and the + Z2 axis can be used. In this case, the scale or size of the + Z2 axis may correspond to a distance from the corresponding origin O to the subtalar joint reference point CT. The scale of the + Y2 axis corresponds to the distance from the origin (O) to the toe joint outer end mark (P8), and the scale of the -Y2 axis corresponds to the distance from the origin (O) to the toe joint inner end mark (P7). The directions of the + Y2 axis and the -Y2 axis may be opposite to each other. The scale of the + X2 axis may correspond to the distance from the corresponding origin O of the + X2 axis to the toe joint reference point CP.
다음으로, 제3상태 좌표계(AXIS_P)는 발가락 관절 기준점(CP)을 해당 좌표계의 원점으로 하며 5개의 좌표축(즉 스케일축)을 갖도록 구성되어 발가락 관절에 종속될 수 있다. 이와 같은 제3상태 좌표계(AXIS_P)는 발가락 관절축(AP)의 회전이 반영되어 해당 좌표계가 회전할 수 있게 되는데, 발가락 관절축(AP)의 회전량은 제3상태 좌표계(AXIS_P)에 상속된다. 따라서, 발가락 관절축(AP)이 회전하면 제3상태 좌표계(AXIS_P)를 구성하는 5개의 좌표축 전체가 발가락 관절축(AP)을 회전축으로 하여 회전하게 된다. Next, the third state coordinate system AXIS_P is configured to have the toe joint reference point CP as the origin of the coordinate system and have five coordinate axes (that is, scale axes), and may be dependent on the toe joint. The third state coordinate system AXIS_P reflects the rotation of the toe joint axis AP so that the corresponding coordinate system can rotate, and the amount of rotation of the toe joint axis AP is inherited by the third state coordinate system AXIS_P. . Therefore, when the toe joint axis AP rotates, all five coordinate axes constituting the third state coordinate system AXIS_P rotate with the toe joint axis AP as the rotation axis.
더욱이, 신체 구조의 특성상 발가락 관절은 상대적으로 상위 계층인 거퇴 관절과 거골하 관절에 종속되어 거퇴 관절과 거골하 관절의 움직임이 반영되므로, 발가락 관절축(AP)은 상위 계층에 해당되는 거퇴 관절축(AT)의 회전량과 거골하 관절축(AS)의 회전량을 상속받게 된다. 이러한바, 발가락 관절축(AP)에 종속되는 제3상태 좌표계(AXIS_P)는, 거퇴 관절축(AT)의 회전량과 거골하 관절축(AS)의 회전량을 상속받게 된다.Furthermore, the toe joints are subordinate to the upper and lower tibial joints because of the characteristics of the body structure. The rotation amount of AT and the rotation amount of the subtalar joint axis AS are inherited. As such, the third state coordinate system AXIS_P, which is dependent on the toe joint axis AP, inherits the amount of rotation of the hip joint axis AT and the amount of rotation of the subtalus joint axis AS.
이 제3상태 좌표계(AXIS_B)의 5개의 좌표축으로서는, +X3축, +Y3축, -Y3축, +Z3축, -Z3축이 사용될 수 있다. 이때, +X3축의 스케일 즉 크기는 해당 원점(CP)으로부터 발가락 끝점(CE)까지의 거리에 해당될 수 있다. +Y3축의 스케일은 해당 원점(CP)으로부터 발가락 관절 외측 끝단 마크(P8)까지의 거리에 해당되고, -Y3축의 스케일은 해당 원점(CP)으로부터 발가락 관절 내측 끝단 마크(P7)까지의 거리에 해당되며, 이 +Y3축 및 -Y3축의 방향은 서로 반대가 될 수 있다. +Z3축의 스케일은 +Z3축 해당 원점(CP)으로부터 +Z3축 방향으로 투사시 만나는 표준 모델 피부 표면 지점까지의 거리가 될 수 있고, -Z3축의 스케일은 해당 원점(CP)으로부터 -Z3축 방향으로 투사시 만나는 표준 모델 피부 표면 지점까지의 거리가 될 수 있다.As five coordinate axes of the third state coordinate system AXIS_B, the + X3 axis, the + Y3 axis, the -Y3 axis, the + Z3 axis, and the -Z3 axis can be used. In this case, the scale or size of the + X3 axis may correspond to a distance from the corresponding origin CP to the toe end point CE. The scale of the + Y3 axis corresponds to the distance from the origin (CP) to the toe joint outer end mark (P8), and the scale of the -Y3 axis corresponds to the distance from the origin (CP) to the toe joint inner end mark (P7). The directions of the + Y3 axis and the -Y3 axis may be opposite to each other. The scale of the + Z3 axis can be the distance from the corresponding origin point (CP) of the + Z3 axis to the standard model skin surface point encountered when projecting in the + Z3 axis direction, and the scale of the -Z3 axis is -Z3 axis direction from the corresponding origin point (CP). Can be the distance to the standard model skin surface point encountered during projection.
위와 같이 생성된 제1 내지 3상태 좌표계(AXIS_T,AXIS_B,AXIS_P)를 통해 표준 모델의 상태 즉 자세 및 스케일이 정의될 수 있게 된다. Through the first to third state coordinate systems AXIS_T, AXIS_B, and AXIS_P generated as described above, the state of the standard model, that is, the attitude and scale, can be defined.
이와 같은 제1 내지 3상태 좌표계(AXIS_T,AXIS_B,AXIS_P)는 표준 모델과 후술하는 환자 모델 간의 자세를 비교하기 위한 비교수단으로 사용될 수 있게 된다.The first to third state coordinate systems AXIS_T, AXIS_B, and AXIS_P may be used as comparison means for comparing postures between the standard model and the patient model described later.
한편, 표준 모델은 그 피부 표면의 영역별 정보로서 자세 변화 즉 관절 회전에 따른 표면 변형 정보를 포함할 수 있다. 이와 관련하여 도 4를 참조하면, 표준 모델의 피부 표면은 해당 관절축들의 회전을 고려하여, 피부 표면이 회전에 따라 실질적으로 변형되지 않는(즉, 수축이나 이완되지 않는) 영역들인 소위 회전비변형영역들과 피부 표면이 회전에 따라 변형되는 영역들인 소위 회전변형영역들로 구분될 수 있다. 즉, 회전변형영역과 회전비변형영역은 신체 구조의 특성을 반영하여 정의된다.On the other hand, the standard model may include information on the surface deformation according to the posture change, that is, the joint rotation, as the region-specific information of the skin surface. In this regard, referring to FIG. 4, the skin surface of the standard model, in consideration of the rotation of the corresponding joint axes, is a so-called rotational non-deformation area in which the skin surface is areas that are not substantially deformed (ie, contracted or relaxed) with rotation. And the skin surface may be divided into so-called rotational deformation regions, which are regions deformed by rotation. That is, the rotational deformation area and the rotational deformation area are defined by reflecting the characteristics of the body structure.
이와 관련하여, 회전비변형영역들은 발목 관절(즉, 거퇴 관절과 거골하 관절) 위의 영역으로서 발목의 상하 회전을 실질적으로 100% 반영 즉 상속받게 되어 회전에 따라 변형되지 않는 제1회전비변형영역(Ar_AT)과, 발목 관절 아래 영역으로서 발목의 좌우 회전을 실질적으로 100% 상속받게 되는 제2회전비변형영역(Ar_AS)과, 발가락 관절 아래 영역으로서 발가락 상하 회전을 100% 상속받게 되는 제3회전비변형영역(Ar_AP)을 포함할 수 있다. 한편, 제1회전비변형영역(Ar_AT)은 제1상태 좌표계(AXIS_T)의 스케일과 위치를 상속받게 되고, 제2회전비변형영역(Ar_AS)은 제2상태 좌표계(AXIS_B)의 스케일과 위치를 상속받게 되며, 제3회전비변형영역(Ar_AP)은 제3상태 좌표계(AXIS_P)의 스케일과 위치를 상속받게 된다.In this regard, the rotational non-deformation areas are areas above the ankle joint (ie, the hip joint and the subtalar joint) that reflect substantially 100% of the ankle rotation, that is, inherit the first rotational non-deformation area (not deformed by rotation). Ar_AT), a second rotational non-deformation area (Ar_AS) that substantially inherits 100% of the ankle left and right as an area under the ankle joint, and a third rotational non-deformation area that inherits 100% of the toe up and down rotation as an area below the toe joint. (Ar_AP). Meanwhile, the first rotational non-strain area Ar_AT inherits the scale and position of the first state coordinate system AXIS_T, and the second rotational non-strain area Ar_AS inherits the scale and position of the second state coordinate system AXIS_B. The third rotational non-deformation area Ar_AP inherits the scale and position of the third state coordinate system AXIS_P.
그리고, 회전변형영역들은 발목 관절 부위에 대응되는 영역으로서 발목의 상하 회전과 좌우 회전을 일정 비율로 동시에 받는 영역인 제1회전변형영역(Ar_TS)과, 발가락 관절 부위에 대응되는 영역으로서 발가락 상하 회전과 발목의 좌우 회전을 일정 비율로 동시에 받아 변형되는 영역인 제2회전변형영역(Ar_SP)을 포함할 수 있다. 이때, 제1회전변형영역(Ar_TS)은 제1회전비변형영역(Ar_AT)과 제2회전비변형영역(Ar_AS) 사이에 정의되며, 제2회전변형영역(Ar_SP)은 제2회전비변형영역(Ar_AS)과 제3회전비변형영역(Ar_AP) 사이에 정의된다. 이와 같은 제1,2회전변형영역(Ar_TS,Ar_SP)은 해당 관절들의 회전량이 100% 반영되지 않고 이보다 낮은 일정 비율이 반영될 수 있으며 또한 위치에 따라 그 비율이 차등화될 수 있다. 한편, 제1회전변형영역(Ar_TS)은 제2상태 좌표계(AXIS_B)의 스케일과 위치를 상속받게 되고, 제2회전변형영역(Ar_SP)은 제3상태 좌표계(AXIS_P)의 스케일과 위치를 상속받게 된다.In addition, the rotational deformation regions correspond to the ankle joint region, and the first rotational deformation region Ar_TS, which is an area that simultaneously receives the vertical rotation and the left and right rotation of the ankle at a predetermined ratio, and the toe vertical rotation as the region corresponding to the toe joint region. And the second rotation deformation region Ar_SP, which is a region that is deformed by simultaneously receiving left and right rotations of the ankle at a predetermined ratio. In this case, the first rotational deformation area Ar_TS is defined between the first rotational deformation area Ar_AT and the second rotational deformation area Ar_AS, and the second rotational deformation area Ar_SP is the second rotational deformation area Ar_AS. And a third rotational non-strain area Ar_AP. The first and second rotation deformation regions Ar_TS and Ar_SP may not reflect 100% of the rotation amount of the corresponding joints, but may reflect a predetermined ratio lower than this, and the ratio may be differentiated according to the position. Meanwhile, the first rotational deformation region Ar_TS inherits the scale and position of the second state coordinate system AXIS_B, and the second rotational deformation region Ar_SP inherits the scale and position of the third state coordinate system AXIS_P. do.
이처럼, 하지의 피부 표면은 영역별로 보다 상세하게는 위치별로 관련된 관절의 회전량이 다르게 상속되어 반영되는 특성을 갖게 되므로, 본 실시예에서는 이 특성을 표준 모델에 반영하여 피부 표면을 회전비변형영역과 회전변형영역으로 구분할 수 있다.As such, the skin surface of the lower limb has a characteristic that the rotation amount of the joints related to each position is more specifically inherited and reflected in each region. It can be divided into deformation areas.
이와 같이 관절 회전에 따른 피부 표면의 변형 특성이 반영된 표준 모델을 기반으로 하여 보조기 모델을 생성하게 되면, 표준 모델을 환자 자세로 변형하더라도 변형된 자세에 따른 표면 변형량이 보조기 모델에 반영될 수 있는 장점을 갖게 된다. 이러한바, 표준 모델은 자세 변화에 따른 영역별 표면 변형량 정보를 포함하게 된다.Thus, if the brace model is generated based on the standard model reflecting the deformation characteristics of the skin surface due to the rotation of the joint, even if the standard model is transformed into the patient posture, the surface deformation amount according to the deformed posture can be reflected in the brace model. Will have As such, the standard model includes information on the amount of surface deformation according to the change of attitude.
위와 같은 표준 모델 정보를 기반으로 표준 모델에 대한 보조기 모델 템플릿이 생성될 수 있는데, 보조기 모델 템플릿에는 보조기 모델의 외형 디자인 구성요소인 디자인 커브와 부가적 디자인 구성요소인 디자인 옵션이 등록될 수 있다. 여기서, 디자인 옵션은, 예를 들면, 보조기 모델의 두께 조절과 보조기 모델 내부에 배치되는 통풍구, 홀, 환자 이니셜, 악세사리와 같은 옵션 아이템들을 포함할 수 있다.An orthotic model template for the standard model may be generated based on the standard model information as described above. The orthotic model template may register a design curve that is an external design component of the orthotic model and a design option that is an additional design component. Here, the design options may include, for example, option items such as adjusting the thickness of the brace model and vents, holes, patient initials, and accessories disposed inside the brace model.
이와 같이 보조기 모델 템플릿의 디자인 구성요소들은 표준 모델의 표면에 정의되므로, 표준 모델의 자세/스케일 변형에 따른 표준 모델의 표면 변화가 디자인 구성요소들에 반영된다. 즉, 템플릿 디자인 구성요소들은 소속되는 표준 모델의 표면 영역 즉 소속영역 정보를 상속받아 소속영역의 표면 변화가 반영된다.As such, the design components of the brace model template are defined on the surface of the standard model, so that the surface change of the standard model according to the posture / scale deformation of the standard model is reflected in the design components. That is, the template design elements inherit the surface area of the standard model to which they belong, that is, the information of the belonging area, and the surface change of the belonging area is reflected.
이와 같이 생성된 보조기 모델 템플릿에 대해, 전술한 바와 같이 작업자는 템플릿에 등록된 디자인 커브를 선정하여 설정하고 디자인 옵션을 선정하여 설정하여 표준 모델에 대한 보조기 모델을 설정할 수 있다.As described above, with respect to the brace model template generated as described above, the operator can select and set a design curve registered in the template and select and set a design option to set the brace model for the standard model.
이와 같이 보조기 모델을 설정한 후에, 앞서 표준 모델 생성과 유사한 방법으로 환자의 하지 모델인 환자 모델을 생성하게 된다 (S20). 즉, 3D 스캐너를 통해 환자를 스캐닝하여 3D 영상을 생성하고, 이를 사용하여 환자 모델의 뼈대 정보를 생성하고 제1 내지 3상태 좌표계(AXIS_T,AXIS_B,AXIS_P)를 생성하게 된다.After setting the brace model as described above, the patient model, which is a lower limb model of the patient, is generated in a similar manner to the generation of the standard model (S20). That is, a 3D image is generated by scanning a patient through a 3D scanner, and skeleton information of the patient model is generated using the 3D scanner to generate first to third state coordinate systems AXIS_T, AXIS_B, and AXIS_P.
다음으로, 환자 모델과 표준 모델 간에 자세 즉 관절의 회전량을 비교하는 과정을 수행하게 된다 (S30). 즉, 환자 모델과 표준 모델 간에 제1 내지 3상태 좌표계(AXIS_T,AXIS_B,AXIS_P)를 비교하고, 이에 따라 각 좌표계에 대한 회전량 차이를 산출할 수 있다.Next, the process of comparing the rotation of the posture, that is, the joint between the patient model and the standard model is performed (S30). That is, the first to third state coordinate systems AXIS_T, AXIS_B, and AXIS_P may be compared between the patient model and the standard model, and thus the amount of rotation of each coordinate system may be calculated.
이처럼, 회전량 차이가 산출되면, 표준 모델의 자세를 환자 모델의 자세로 정렬하는 과정을 수행하게 된다 (S40). 즉, 회전량 차이만큼 표준 모델의 제1 내지 3상태 좌표계(AXIS_T,AXIS_S,AXIS_P)를 보정하게 된다.As such, when the amount of rotation is calculated, the process of aligning the posture of the standard model with the posture of the patient model is performed (S40). That is, the first to third state coordinate systems AXIS_T, AXIS_S and AXIS_P of the standard model are corrected by the amount of rotation.
다음으로, 표준 모델에 대한 보조기 모델을, 자세가 보정된 표준 모델에 따라 보정하게 된다 (S50). 즉, 자세 보정된 표준 모델의 피부 표면 변형이 보조기 모델의 디자인 커브와 디자인 옵션에 적용되어, 보조기 모델의 자세가 보정된 표준 모델에 맞게 변형된다.Next, the brace model for the standard model is corrected according to the standard model whose posture is corrected (S50). That is, the skin surface deformation of the posture corrected standard model is applied to the design curve and design options of the brace model, so that the posture of the brace model is modified to fit the corrected standard model.
다음으로, 환자 모델의 자세에 따라 보정된 보조기 모델을 환자 모델에 적용하는 매핑(mapping)하는 과정을 수행하게 된다 (S60). 이 매핑 과정에서는 환자 모델의 스케일을 보조기 모델에 반영하게 되는데, 보조기 모델의 스케일을 환자 모델 스케일로 변경하여 환자 모델 표면에 보조기 모델을 입히게 된다.Next, a process of mapping the corrected brace model according to the posture of the patient model to the patient model is performed (S60). In this mapping process, the scale of the patient model is reflected in the brace model. The scale of the brace model is changed to the scale of the patient model to apply the brace model on the surface of the patient model.
이 과정에서의 스케일 적용은 표준 모델과 환자 모델 간의 상태 좌표계들(AXIS_T,AXIS_B,AXIS_P)의 스케일 차이를 반영하여 수행될 수 있다. The scale application in this process may be performed by reflecting the scale difference of the state coordinate systems AXIS_T, AXIS_B and AXIS_P between the standard model and the patient model.
이때, 하지의 두께 방향 평면 즉 단면 기준에서의 보조기 모델의 스케일 변경을 위한 보조기 모델의 투사 방향은 작업자에 의해 정의될 수 있는데, 이와 관련하여 도 5를 참조할 수 있다. In this case, the projection direction of the brace model for changing the scale of the brace model in the thickness direction plane, that is, the cross-sectional reference of the lower surface, may be defined by the operator, and with reference to FIG. 5.
도 5의 좌측 도면에는 표준 모델 표면 상에 정의된 보조기 모델의 디자인 커브(DCv)가 도시되어 있고, 우측 도면에는 하지의 두께 방향인 절단선 C-C를 따라 절단한 단면 상에서 디자인 커브(DCv)를 환자 모델 표면에 투사하는 모습이 도시되어 있다.5 shows the design curve DCv of the brace model defined on the standard model surface, and the design curve DCv on the cross section cut along the cutting line CC in the thickness direction of the lower limb in the right figure. The projection on the model surface is shown.
여기서, 디자인 커브(DCv)는 이의 형상을 정의하는 다수의 디자인 포인트(DP)들과 이웃하는 디자인 포인트(DP)들을 잇는 선들로 구성될 수 있다. 각 디자인 포인트(DP)는 소속영역 정보를 포함하게 되는데 해당 소속영역의 피부 표면 변형에 따라 그 위치가 변형되고, 이에 따라 해당 디자인 커브(DCv)가 변형될 수 있게 된다. Here, the design curve DCv may be composed of lines connecting a plurality of design points DP and neighboring design points DP defining its shape. Each design point DP includes the belonging region information, the position of which is deformed according to the deformation of the skin surface of the belonging region, and thus the corresponding design curve DCv can be deformed.
더욱이, 디자인 포인트(DP)는 두께 방향 스케일 변경을 위한 투사방향 정보를 포함하게 되는데, 이때 투사방향은 작업자에 의해 표준 모델 피부 표면에 수직한 방향(즉 노멀 방향)으로 설정되거나 이와 다른 각도로 설정될 수 있다. Furthermore, the design point DP includes projection direction information for changing the thickness direction scale, where the projection direction is set by the operator in a direction perpendicular to the standard model skin surface (ie normal direction) or at an angle different from that. Can be.
이처럼, 투사방향을 작업자에 의해 조절 가능하도록 하게 되면, 보조기 모델의 특정 부분에 대해 형상이나 거리를 일정하게 유지가 필요가 있는 경우에 이를 구현할 수 있게 된다. 예를 들면, 도 5에 도시한 바와 같이, 표준 모델의 2개의 디자인 포인트(DP)에 대해 해당 피부 표면에 수직한 B1 방향으로 투사방향을 정의하지 않고 이들이 동일한 B2 방향으로 투사되도록 투사방향을 정의할 수 있으며, 이 경우에는 이 2개의 디자인 포인트(DP)는 피부 표면 상에서 동일한 거리를 유지할 수 있게 된다.As such, when the projection direction can be adjusted by the operator, it is possible to implement this when it is necessary to maintain a constant shape or distance with respect to a specific part of the brace model. For example, as shown in Fig. 5, for two design points DP of the standard model, the projection direction is defined so that they are projected in the same B2 direction without defining the projection direction in the B1 direction perpendicular to the corresponding skin surface. In this case, the two design points DP can maintain the same distance on the skin surface.
다음으로, 환자 모델의 자세를 교정하는 과정을 수행할 수 있고, 이에 따라 스케일이 변경된 보조기 모델 또한 교정된 자세로 변경될 수 있다 (S70). 이와 관련하여, 환자의 신체적 결함이나 3D 스캐닝 시의 주변 환경에 따라 환자 자세는 원하는 것과 달리 틀어질 가능성이 많고, 또한 신체 부위 교정 정도 등에 따라 자세 변화가 요구될 수도 있다. 이에 따라, 환자 모델에 대해 관절의 각도를 조절하여 바람직한 자세로 교정을 수행할 수 있는데, 이 자세 교정 정보는 보조기 모델에 반영되어 보조기 모델이 변경될 수 있다.Next, a process of correcting the posture of the patient model may be performed, and accordingly, the brace model whose scale is changed may also be changed to the corrected posture (S70). In this regard, the patient's posture is likely to be different from what is desired according to the physical defect of the patient or the surrounding environment during 3D scanning, and the posture change may be required according to the degree of body part correction. Accordingly, by adjusting the angle of the joint with respect to the patient model can be performed to correct the posture, this posture correction information is reflected in the brace model, the brace model can be changed.
다음으로, 보조기 모델이 입혀진 환자 모델에서 보조기 모델이 차지하는 영역을 제외한 나머지 영역을 제거하는 컷팅(cutting) 작업을 수행하여 보조기 모델이 차지하는 영역인 보조기 모델 영역을 남겨두게 된다 (S80). 그 후에, 보조기 모델 영역에 두께를 부여하여 3D화함으로써 3D 보조기 모델을 최종적으로 생성할 수 있게 된다 (S90). Next, a cutting operation is performed to remove the remaining areas other than the area occupied by the brace model from the patient model on which the brace model is worn, thereby leaving the brace model area, which is the area occupied by the brace model (S80). Thereafter, the 3D brace model can be finally generated by giving a thickness to the brace model region to make it 3D (S90).
즉, 컷팅 작업에 의해 보조기 모델에 대한 표면 영역이 남겨져 도시화되며, 이 보조기 모델에 두께를 부여하여 3D 보조기 모델이 생성될 수 있다.That is, the surface area for the brace model is shown by the cutting operation, and the 3D brace model can be generated by giving thickness to the brace model.
한편, 보조기 모델의 두께와 관련하여, 앞서 언급한 바와 같이 디자인 옵션 아이템 중 두께 조절 아이템이 선택된 경우에 보조기 모델의 일부 영역에 대해 두께를 조절할 수 있게 된다.On the other hand, with respect to the thickness of the brace model, as described above, when the thickness adjustment item of the design option item is selected, it is possible to adjust the thickness for a portion of the brace model.
이와 관련하여 도 6을 참조하여 예를 들면, 보조기 모델은 기본적으로 설정된 디폴트(default) 두께(d1)를 갖게 된다. 작업자가 두께 조절을 위한 특정 영역(A3)을 선택하게 설정할 수 있다. 이에 따라 설정된 영역(A3)에 대해서는 기본 두께(d1)보다 얇은 두께(d2)를 갖도록 설정될 수 있으며, 이 영역(A3)의 두께(d2)는 작업자에 의해 설정될 수 있다. 한편, 선택 영역(A3)과 디폴트 두께(d1)의 기본 영역(A1)이 직접 맞붙게 위치하게 되면 이들 영역 사이에는 두께가 급격하게 변하게 되어 보조기 결함이나 착용자 불편감이 유발될 수 있게 된다. 따라서, 선택 영역(A3)과 기본 영역(A1) 사이에는 두께가 연속적으로 부드럽게 변화할 수 있도록 하는 완충 영역(A2)가 일정 폭으로 설정되어, 이 완충 영역(A2)에서는 곡선 형태로 두께가 변화할 수 있다.In this regard, with reference to FIG. 6, for example, the brace model has a default thickness d1 set by default. The operator may set to select a specific area A3 for thickness adjustment. Accordingly, the area A3 may be set to have a thickness d2 smaller than the base thickness d1, and the thickness d2 of the area A3 may be set by an operator. On the other hand, when the selection area A3 and the basic area A1 of the default thickness d1 are directly brought into contact with each other, the thickness changes rapidly between these areas, which may cause a brace defect or wearer discomfort. Therefore, between the selection area A3 and the basic area A1, a buffer area A2 is set to have a constant width so that the thickness can be continuously changed smoothly. In this buffer area A2, the thickness changes in a curved form. can do.
한편, 두께 조절 아이템 이외의 다른 디자인 옵션 아이템들에 대해 이하에서 살펴본다.Meanwhile, other design option items other than the thickness adjustment item will be described below.
통풍구 아이템과 관련하여 도 7을 참조할 수 있는데, 도 7(a)는 측면도이고 도 7(b)는 단면도이다. 작업자가 통풍구 아이템을 선택하고 통풍구(K1) 생성을 위한 영역(R1)을 표준 모델 표면에 설정할 수 있다. 이와 관련하여 예를 들면, 통풍구 생성 영역(R1)을 설정함에 있어 작업자는 다수의 영역 포인트(RP)를 지정하고 이에 따라 영역 포인트(RP)들을 잇는 영역 커브가 생성될 수 있으며, 이 영역 커브에 의해 정의되는 통풍구 생성 영역(R1)이 설정될 수 있다.With reference to the vent item, reference may be made to FIG. 7, wherein FIG. 7 (a) is a side view and FIG. 7 (b) is a sectional view. The operator can select the vent item and set an area R1 for the creation of the vent K1 on the standard model surface. In this regard, for example, in setting the vent opening area R1, an operator may designate a plurality of area points RP and thus an area curve connecting the area points RP may be generated. The vent opening area R1 defined by the above may be set.
통풍구 생성 영역(R1) 내에는 통풍구(K1)가 피부 표면 상에서 일정 간격(i) 이격된 형태로 배치될 수 있게 되며, 각 통풍구(K1)의 중심에는 이에 대한 기준 포인트(PP1)가 표시될 수 있다. 여기서, 기준 포인트(PP)는 통풍구(K1) 간의 간격(i)에 대한 기준 포인트로 사용될 수 있다. 한편, 통풍구(K1)가 통풍구 생성 영역(R1)의 경계인 영역 커브에 걸쳐지는 경우에 이 통풍구는 포함되지 않도록 구성될 수 있다 (도 7(a)의 점선으로 도시된 통풍구 참조).In the vent opening region R1, the vent opening K1 may be disposed at a predetermined distance (i) from the skin surface, and a reference point PP1 may be displayed at the center of each vent opening K1. have. Here, the reference point PP may be used as a reference point for the interval i between the vents K1. On the other hand, when the ventilation opening K1 spans the area curve that is the boundary of the ventilation opening generating region R1, the ventilation opening may be configured not to be included (see the ventilation opening shown by the dotted line in Fig. 7A).
이와 같은 통풍구 아이템은, 예를 들면, 통풍구 생성 영역 커브 정보, 통풍구 모양 정보, 통풍구 지름(t)과 같은 크기 정보, 통풍구 간격 정보, 통풍구가 속하는 표준 모델 표면 영역인 소속영역 정보를 포함할 수 있다.Such an air vent item may include, for example, air vent generation area curve information, air vent shape information, size information such as air vent diameter t, air vent spacing information, and belonging region information which is a standard model surface area to which the air vent belongs. .
다음으로, 홀 아이템과 관련하여 도 8을 참조할 수 있는데, 도 8(a)는 측면도이고 도 8(b)는 단면도이다. 작업자가 홀 아이템을 선택하고 홀(K2)을 표준 모델 표면에 설정할 수 있다. 이에 따라, 설정된 위치에 홀(K2)이 생성될 수 있게 되며, 홀(K2)의 중심에는 이에 대한 기준 포인트(PP2)가 표시될 수 있다. 여기서, 기준 포인트(PP2)는 보조기 모델에서 홀(K2) 형성을 위한 피킹(picking) 기준 포인트로 사용될 수 있다.Next, reference may be made to FIG. 8 with respect to a hole item, in which FIG. 8 (a) is a side view and FIG. 8 (b) is a cross-sectional view. The operator can select a hole item and set the hole K2 to the standard model surface. Accordingly, the hole K2 may be generated at the set position, and a reference point PP2 thereof may be displayed at the center of the hole K2. Here, the reference point PP2 may be used as a picking reference point for forming the hole K2 in the brace model.
이때, 홀(K2)의 피부 표면에 대한 투사 방향과 홀(K2) 형성을 위한 피킹 방향은, 홀 기준 포인트(PP2)를 기준으로 노멀 방향일 수 있는데 이에 한정되지는 않는다.In this case, the projection direction of the hole K2 on the skin surface and the picking direction for forming the hole K2 may be normal directions based on the hole reference point PP2, but the present invention is not limited thereto.
그리고, 홀 기준 포인트(PP2)를 회전시켜 홀(K2)을 회전시킬 수 있다.The hole K2 may be rotated by rotating the hole reference point PP2.
이와 같은 홀 아이템은, 예를 들면, 홀 기준 포인트 위치/회전 정보, 홀 모양 정보, 홀 지름과 같은 크기 정보, 홀 투사방향 정보, 홀이 속하는 표준 모델 영역인 소속영역 정보를 포함할 수 있다.Such a hole item may include, for example, hole reference point position / rotation information, hole shape information, size information such as hole diameter, hole projection direction information, and belonging region information which is a standard model region to which the hole belongs.
다음으로, 이니셜 아이템과 관련하여 도 9를 참조할 수 있는데, 도 9(a)는 측면도이고 도 9(b)는 단면도이다. 작업자가 이니셜 아이템을 선택하고 환자의 이니셜(K3)을 표준 모델 표면에 설정할 수 있다. 이에 따라, 설정된 위치에 이니셜(K3)이 생성될 수 있게 되며, 이니셜(K3)의 중심에는 이에 대한 기준 포인트(PP3)가 표시될 수 있다.Next, reference may be made to FIG. 9 with respect to the initial item, in which FIG. 9 (a) is a side view and FIG. 9 (b) is a sectional view. The operator can select the initial item and set the patient's initials K3 to the standard model surface. Accordingly, the initial K3 may be generated at the set position, and the reference point PP3 thereof may be displayed at the center of the initial K3.
여기서, 보조기 모델에 이니셜(K3)을 적용함에 있어, 이니셜(K3)의 투사방향(즉, 이니셜(K3)의 각 단어(CH)들의 투사방향)은 이니셜 기준 포인트(PP3)를 기준으로 노멀 방향일 수 있는데 이에 한정되지는 않는다.Here, in applying the initial K3 to the auxiliary model, the projection direction of the initial K3 (that is, the projection direction of each word CH of the initial K3) is the normal direction based on the initial reference point PP3. It may be, but is not limited thereto.
그리고, 이니셜 기준 포인트(PP3)를 회전시켜 이니셜(K3)을 회전시킬 수 있다.The initial reference point PP3 may be rotated to rotate the initial K3.
이와 같은 이니셜 아이템은, 예를 들면, 이니셜 단어 정보, 이니셜 위치/회전 정보, 이니셜 크기 정보, 이니셜 투사방향 정보, 이니셜이 속하는 표준 모델 영역인 소속영역 정보를 포함할 수 있다.Such initial items may include, for example, initial word information, initial position / rotation information, initial size information, initial projection direction information, and belonging area information which is a standard model area to which the initial belongs.
다음으로, 악세사리 아이템과 관련하여 도 10을 참조할 수 있다. 작업자가 악세사리 아이템을 선택하고 악세사리(K4)를 표준 모델 표면에 설정할 수 있다. 이에 따라, 설정된 위치에 악세사리(K4)가 생성될 수 있게 되며, 악세사리(K4)의 중심에는 이에 대한 기준 포인트(PP4)가 표시될 수 있다. Next, reference may be made to FIG. 10 regarding the accessory item. The operator can select the accessory item and set the accessory (K4) to the standard model surface. Accordingly, the accessory K4 may be generated at the set position, and the reference point PP4 thereof may be displayed at the center of the accessory K4.
여기서, 보조기 모델에 악세사리(K4)를 적용함에 있어, 악세사리(K4)의 투사방향은 악세사리 기준 포인트(PP4)를 기준으로 노멀 방향일 수 있는데 이에 한정되지는 않는다.Here, in applying the accessory K4 to the brace model, the projection direction of the accessory K4 may be a normal direction based on the accessory reference point PP4, but is not limited thereto.
그리고, 악세사리 기준 포인트(PP4)를 회전시켜 악세사리(K4)를 회전시킬 수 있다.In addition, the accessory K4 may be rotated by rotating the accessory reference point PP4.
이와 같은 악세사리 아이템은, 예를 들면, 악세사리 위치/회전 정보, 악세사리 크기 정보, 악세사리 투사방향 정보, 악세사리가 속하는 표준 모델 영역인 소속영역 정보를 포함할 수 있다.Such an accessory item may include, for example, accessory position / rotation information, accessory size information, accessory projection direction information, and belonging area information that is a standard model region to which the accessory belongs.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 보조기가 착용될 신체 부위에 대한 3D 환자 모델의 뼈대 정보를 생성하고 이를 사용하여 3D 환자 모델의 자세/스케일을 나타내는 적어도 하나의 상태 좌표계를 생성하며, 표준 모델의 상태 좌표계를 환자 모델의 상태 좌표계로 보정하고, 표준 모델 표면에 정의되는 보조기 모델을 표준 모델의 보정에 따라 변형하고, 보조기 모델에 환자 모델의 스케일을 적용하고, 환자 모델 스케일이 적용된 보조기 모델에 두께를 부여하여 3D 보조기 모델을 생성하며, 생성된 3D 보조기 모델로 보조기를 제조할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, the skeleton information of the 3D patient model for the body part to be worn is generated and used to generate at least one state coordinate system representing the posture / scale of the 3D patient model. The state coordinate system of the standard model is calibrated with the state coordinate system of the patient model, the brace model defined on the standard model surface is modified according to the calibration of the standard model, the scale of the patient model is applied to the brace model, and the patient model scale is applied. The 3D brace model can be generated by adding thickness to the brace model, and the brace may be manufactured using the generated 3D brace model.
이에 따라, 보조기 착용자에 최적화된 보조기를 제작할 수 있게 되어, 보조기 제작의 신뢰성이 극대화될 수 있다.Accordingly, it is possible to manufacture the brace optimized for the brace wearer, it is possible to maximize the reliability of the brace manufacturing.
또한, 보조기 모델 생성 애플리케이션을 통해 매우 짧은 시간에 보조기 모델을 생성하고 그 후 보조기 제조 장비를 사용하여 보조기를 즉시 제작할 수 있게 되므로, 보조기 제작 과정이 상당한 정도로 단축되고 간소화됨으로써, 보조기 제작 효율성이 극대화될 수 있다.In addition, the orthotic modeling application allows you to create orthotic models in a very short time and then use the orthotic manufacturing equipment to immediately build the orthosis, which significantly shortens and streamlines the orthotic manufacturing process. Can be.
한편, 전술한 실시예에 따른 의료 보조기 제작 시스템 및 방법은, 사람의 사지, 목 등 다양한 부위에 대한 보조기 제작에 동일 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 사람 뿐만 아니라 동물에 대한 보조기 제작에도 적용될 수 있다.On the other hand, the medical orthosis manufacturing system and method according to the above-described embodiment, can be similarly applied to the production of orthosis for various areas, such as the human limbs, neck. In addition, it can be applied to the production of orthosis for animals as well as humans.
한편, 본 발명 실시예의 의료 보조기 제작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 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), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등을 포함한다. 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 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Meanwhile, the method for manufacturing a medical brace according to the embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. Computer-readable media may include, alone or in combination with the program instructions, data files, data structures, and the like. The program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical, and ROM, RAM, flash memory and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.

Claims (21)

  1. 보조기가 착용될 신체 부위에 대한 3D 환자 모델의 뼈대 정보를 생성하고 이를 사용하여 상기 3D 환자 모델의 자세/스케일을 나타내는 적어도 하나의 상태 좌표계를 생성하고; 표준 모델의 상태 좌표계를 상기 환자 모델의 상태 좌표계로 보정하고; 상기 표준 모델 표면에 정의되는 보조기 모델을 상기 표준 모델의 보정에 따라 변형하고; 상기 변형된 보조기 모델에 상기 환자 모델의 스케일을 적용하고; 상기 환자 모델 스케일이 적용된 보조기 모델에 두께를 부여하여 3D 보조기 모델을 생성하는 보조기 모델 생성 시스템을 포함하고,Generate skeleton information of the 3D patient model for the body part to be worn with the brace and use the same to generate at least one state coordinate system representing the pose / scale of the 3D patient model; Correct the state coordinate system of the standard model with the state coordinate system of the patient model; Modifying the brace model defined on the standard model surface according to the calibration of the standard model; Apply the scale of the patient model to the modified brace model; And a brace model generation system for generating a 3D brace model by applying a thickness to the brace model to which the patient model scale is applied.
    상기 상태 좌표계는 다수의 스케일축을 포함하며 이가 종속하는 관절의 회전량을 상속받고,The state coordinate system includes a plurality of scale axes and inherits the rotation amount of the joints to which the state coordinates depend;
    상기 표준 모델의 표면은 관련된 관절의 회전량이 다르게 상속되는 영역들로 구분되고,The surface of the standard model is divided into regions in which the amount of rotation of the associated joint is inherited differently,
    상기 보조기 모델은 다수의 디자인 포인트를 갖는 디자인 커브를 포함하고, 상기 디자인 포인트 정보는 이가 소속되는 상기 표준 모델 표면의 영역 정보를 갖는The brace model includes a design curve having a plurality of design points, the design point information having area information of the surface of the standard model to which it belongs.
    의료 보조기 제작 시스템.Medical brace production system.
  2. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 보조기 모델 생성 시스템은 상기 환자 모델의 자세를 교정하며, 이 교정에 따라 상기 환자 모델의 스케일이 적용된 보조기 모델을 교정하는The brace model generation system corrects the posture of the patient model, and according to the correction to correct the brace model to which the scale of the patient model is applied
    의료 보조기 제작 시스템.Medical brace production system.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 디자인 포인트 정보는, 상기 환자 모델 표면으로의 투사 방향 정보를 포함하는The design point information includes projection direction information onto the patient model surface.
    의료 보조기 제작 시스템.Medical brace production system.
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 보조기 모델은, 두께 조절과 통풍구와 홀과 이니셜과 악세사리 중 적어도 하나를 포함하는 디자인 옵션을 포함하는The brace model includes a design option that includes at least one of thickness control and vents, holes, initials, and accessories.
    의료 보조기 제작 시스템.Medical brace production system.
  5. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 보조기 모델 생성 시스템은, The brace model generation system,
    상기 3D 환자 모델의 표면에 표시된 다수의 마크를 사용하여 다수의 기준점 정보를 생성하고 이 기준점 정보를 기초로 상기 뼈대 정보를 생성하며,Generate a plurality of reference point information using a plurality of marks displayed on the surface of the 3D patient model and generate the skeleton information based on this reference point information,
    상기 다수의 기준점 정보는 상기 신체 부위 내부에 위치하는 관절 기준점 정보를 포함하는The plurality of reference point information includes joint reference point information located inside the body part.
    의료 보조기 제작 시스템.Medical brace production system.
  6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 신체 부위는 무릎 이하의 하지이며,The body part is the lower extremity below the knee,
    상기 적어도 하나의 상태 좌표계는, 거퇴 관절에 종속되는 제1상태 좌표계와, 거골하 관절에 종속되는 제2상태 좌표계와, 발가락 관절에 종속되는 제3상태 좌표계를 포함하는The at least one state coordinate system includes a first state coordinate system subordinate to the femoral joint, a second state coordinate system subordinate to the subtalus joint, and a third state coordinate system subordinate to the toe joint
    의료 보조기 제작 시스템.Medical brace production system.
  7. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제1상태 좌표계의 다수의 스케일축은 거퇴 관절 기준점을 원점으로 하는 +X1축, -X1축, +Y1축, -Y1축, +Z1축이며, The plurality of scale axes of the first state coordinate system are + X1 axis, -X1 axis, + Y1 axis, -Y1 axis, and + Z1 axis having the reflux joint reference point as the origin,
    상기 +Z1축의 스케일은 해당 원점으로부터 무릎 관절 기준점 까지의 거리에 해당되고, The scale of the + Z1 axis corresponds to the distance from the corresponding origin to the knee joint reference point,
    상기 +Y1축의 스케일은 해당 원점으로부터 거퇴 관절의 외측 끝단 까지의 거리에 해당되고, The scale of the + Y1 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the hip joint,
    상기 -Y1축의 스케일은 해당 원점으로부터 거퇴 과절의 내측 끝단 까지의 거리에 해당되고, The scale of the -Y1 axis corresponds to the distance from the origin to the inner end of the femoral fracture,
    상기 +X1축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 +X1축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당되고, The scale of the + X1 axis corresponds to the distance from the origin to the point of the patient model surface that meets when projecting in the + X1 axis direction,
    상기 -X1축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 -X1축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당되는The scale of the -X1 axis corresponds to the distance from the corresponding origin to the point of the patient model surface that meets during projection in the -X1 axis direction.
    의료 보조기 제작 시스템.Medical brace production system.
  8. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제2상태 좌표계의 다수의 스케일축은 발뒤꿈치 근방 외부를 원점으로 하는 +X2축, +Y2축, -Y2축, +Z2축이며,The plurality of scale axes of the second state coordinate system are + X2 axis, + Y2 axis, -Y2 axis, and + Z2 axis having the origin outside the heel vicinity,
    상기 +Z2축의 스케일은 해당 원점으로부터 거골하 관절 기준점까지의 거리에 해당되고, The scale of the + Z2 axis corresponds to the distance from the origin to the subtalar joint reference point,
    상기 +Y2축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 외측 끝단까지의 거리에 해당되고, The scale of the + Y2 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the toe joint,
    상기 -Y2축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 내측 끝단까지의 거리에 해당되고,The scale of the -Y2 axis corresponds to the distance from the origin to the inner end of the toe joint,
    상기 +X2축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 기준점까지의 거리에 해당되는The scale of the + X2 axis corresponds to the distance from the origin to the toe joint reference point
    의료 보조기 제작 시스템.Medical brace production system.
  9. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제3상태 좌표계의 다수의 스케일축은 발가락 관절 기준점을 원점으로 하는 +X3축, +Y3축, -Y3축, +Z3축, -Z3축이며, The plurality of scale axes of the third state coordinate system are + X3 axis, + Y3 axis, -Y3 axis, + Z3 axis, and -Z3 axis having the toe joint reference point as the origin,
    상기 +X3축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 끝점까지의 거리에 해당되고,The scale of the + X3 axis corresponds to the distance from the origin to the toe end point,
    상기 +Y3축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 외측 끝단까지의 거리에 해당되고, The scale of the + Y3 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the toe joint,
    상기 -Y3축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 내측 끝단까지의 거리에 해당되고,The scale of the -Y3 axis corresponds to the distance from the origin to the inner end of the toe joint,
    상기 +Z3축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 +Z3축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당되고, The scale of the + Z3 axis corresponds to the distance from the corresponding origin to the point of the patient model surface that meets when projecting in the + Z3 axis direction,
    상기 -Z3축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 -Z3축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당되는The scale of the -Z3 axis corresponds to the distance from the corresponding origin to the point of the patient model surface that meets during projection in the -Z3 axis direction.
    의료 보조기 제작 시스템.Medical brace production system.
  10. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 신체 부위를 스캐닝하여 3D 영상을 생성하는 3D 스캐너와;A 3D scanner scanning the body part to generate a 3D image;
    상기 3D 보조기 모델 정보를 전송받아 해당 보조기를 제조하는 3D 프린터3D printer for manufacturing the brace by receiving the 3D brace model information
    를 포함하는 의료 보조기 제작 시스템.Medical aids production system comprising a.
  11. 보조기 모델 생성 시스템에서, In the brace model generation system,
    보조기가 착용될 신체 부위에 대한 3D 환자 모델의 뼈대 정보를 생성하고 이를 사용하여 상기 3D 환자 모델의 자세/스케일을 나타내는 적어도 하나의 상태 좌표계를 생성하는 단계와; 표준 모델의 상태 좌표계를 상기 환자 모델의 상태 좌표계로 보정하는 단계와; 상기 표준 모델 표면에 정의되는 보조기 모델을 상기 표준 모델의 보정에 따라 변형하는 단계와; 상기 변형된 보조기 모델에 상기 환자 모델의 스케일을 적용하는 단계와; 상기 환자 모델 스케일이 적용된 보조기 모델에 두께를 부여하여 3D 보조기 모델을 생성하는 단계를 포함하고,Generating skeleton information of the 3D patient model for the body part to be worn by the brace and using the same to generate at least one state coordinate system representing the posture / scale of the 3D patient model; Correcting the state coordinate system of the standard model with the state coordinate system of the patient model; Modifying the brace model defined on the standard model surface according to the calibration of the standard model; Applying the scale of the patient model to the modified brace model; Generating a 3D brace model by applying a thickness to the brace model to which the patient model scale is applied;
    상기 상태 좌표계는 다수의 스케일축을 포함하며 이가 종속하는 관절의 회전량을 상속받고,The state coordinate system includes a plurality of scale axes and inherits the rotation amount of the joints to which the state coordinates depend;
    상기 표준 모델의 표면은 관련된 관절의 회전량이 다르게 상속되는 영역들로 구분되고,The surface of the standard model is divided into regions in which the amount of rotation of the associated joint is inherited differently,
    상기 보조기 모델은 다수의 디자인 포인트를 갖는 디자인 커브를 포함하고, 상기 디자인 포인트 정보는 이가 소속되는 상기 표준 모델 표면의 영역 정보를 갖는The brace model includes a design curve having a plurality of design points, the design point information having area information of the surface of the standard model to which it belongs.
    의료 보조기 제작 방법.How to make a medical brace.
  12. 제 11 항에 있어서, The method of claim 11,
    상기 보조기 모델 생성 시스템에서, 상기 환자 모델의 자세를 교정하는 단계를 포함하고,In the brace model generation system, correcting the pose of the patient model,
    상기 교정에 따라 상기 환자 모델의 스케일이 적용된 보조기 모델을 교정하는Calibrating the brace model to which the scale of the patient model is applied according to the calibration.
    의료 보조기 제작 방법.How to make a medical brace.
  13. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 디자인 포인트 정보는, 상기 환자 모델 표면으로의 투사 방향 정보를 포함하는The design point information includes projection direction information onto the patient model surface.
    의료 보조기 제작 방법.How to make a medical brace.
  14. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 보조기 모델은, 두께 조절과 통풍구와 홀과 이니셜과 악세사리 중 적어도 하나를 포함하는 디자인 옵션을 포함하는The brace model includes a design option that includes at least one of thickness control and vents, holes, initials, and accessories.
    의료 보조기 제작 방법.How to make a medical brace.
  15. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 보조기 모델 생성 시스템은, 상기 3D 환자 모델의 표면에 표시된 다수의 마크를 사용하여 다수의 기준점 정보를 생성하고 이 기준점 정보를 기초로 상기 뼈대 정보를 생성하며,The brace model generation system generates a plurality of reference point information using a plurality of marks displayed on the surface of the 3D patient model and generates the skeleton information based on the reference point information,
    상기 다수의 기준점 정보는 상기 신체 부위 내부에 위치하는 관절 기준점 정보를 포함하는The plurality of reference point information includes joint reference point information located inside the body part.
    의료 보조기 제작 방법.How to make a medical brace.
  16. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 신체 부위는 무릎 이하의 하지이며,The body part is the lower extremity below the knee,
    상기 적어도 하나의 상태 좌표계는, 거퇴 관절에 종속되는 제1상태 좌표계와, 거골하 관절에 종속되는 제2상태 좌표계와, 발가락 관절에 종속되는 제3상태 좌표계를 포함하는The at least one state coordinate system includes a first state coordinate system subordinate to the femoral joint, a second state coordinate system subordinate to the subtalus joint, and a third state coordinate system subordinate to the toe joint
    의료 보조기 제작 방법.How to make a medical brace.
  17. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제1상태 좌표계의 다수의 스케일축은 거퇴 관절 기준점을 원점으로 하는 +X1축, -X1축, +Y1축, -Y1축, +Z1축이며, The plurality of scale axes of the first state coordinate system are + X1 axis, -X1 axis, + Y1 axis, -Y1 axis, and + Z1 axis having the reflux joint reference point as the origin,
    상기 +Z1축의 스케일은 해당 원점으로부터 무릎 관절 기준점 까지의 거리에 해당되고, The scale of the + Z1 axis corresponds to the distance from the corresponding origin to the knee joint reference point,
    상기 +Y1축의 스케일은 해당 원점으로부터 거퇴 관절의 외측 끝단 까지의 거리에 해당되고, The scale of the + Y1 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the hip joint,
    상기 -Y1축의 스케일은 해당 원점으로부터 거퇴 과절의 내측 끝단 까지의 거리에 해당되고, The scale of the -Y1 axis corresponds to the distance from the origin to the inner end of the femoral fracture,
    상기 +X1축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 +X1축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당되고, The scale of the + X1 axis corresponds to the distance from the origin to the point of the patient model surface that meets when projecting in the + X1 axis direction,
    상기 -X1축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 -X1축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당되는The scale of the -X1 axis corresponds to the distance from the corresponding origin to the point of the patient model surface that meets during projection in the -X1 axis direction.
    의료 보조기 제작 방법.How to make a medical brace.
  18. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제2상태 좌표계의 다수의 스케일축은 발뒤꿈치 근방 외부를 원점으로 하는 +X2축, +Y2축, -Y2축, +Z2축이며,The plurality of scale axes of the second state coordinate system are + X2 axis, + Y2 axis, -Y2 axis, and + Z2 axis having the origin outside the heel vicinity,
    상기 +Z2축의 스케일은 해당 원점으로부터 거골하 관절 기준점까지의 거리에 해당되고, The scale of the + Z2 axis corresponds to the distance from the origin to the subtalar joint reference point,
    상기 +Y2축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 외측 끝단까지의 거리에 해당되고, The scale of the + Y2 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the toe joint,
    상기 -Y2축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 내측 끝단까지의 거리에 해당되고, The scale of the -Y2 axis corresponds to the distance from the origin to the inner end of the toe joint,
    상기 +X2축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 기준점까지의 거리에 해당되는The scale of the + X2 axis corresponds to the distance from the origin to the toe joint reference point
    의료 보조기 제작 방법.How to make a medical brace.
  19. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제3상태 좌표계의 다수의 스케일축은 발가락 관절 기준점을 원점으로 하는 +X3축, +Y3축, -Y3축, +Z3축, -Z3축이며, The plurality of scale axes of the third state coordinate system are + X3 axis, + Y3 axis, -Y3 axis, + Z3 axis, and -Z3 axis having the toe joint reference point as the origin,
    상기 +X3축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 끝점까지의 거리에 해당되고,The scale of the + X3 axis corresponds to the distance from the origin to the toe end point,
    상기 +Y3축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 외측 끝단까지의 거리에 해당되고, The scale of the + Y3 axis corresponds to the distance from the origin to the outer end of the toe joint,
    상기 -Y3축의 스케일은 해당 원점으로부터 발가락 관절 내측 끝단까지의 거리에 해당되고,The scale of the -Y3 axis corresponds to the distance from the origin to the inner end of the toe joint,
    상기 +Z3축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 +Z3축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당되고, The scale of the + Z3 axis corresponds to the distance from the corresponding origin to the point of the patient model surface that meets when projecting in the + Z3 axis direction,
    상기 -Z3축의 스케일은 해당 원점으로부터 상기 -Z3축 방향으로 투사시 만나는 상기 환자 모델 표면 지점까지의 거리에 해당되는The scale of the -Z3 axis corresponds to the distance from the corresponding origin to the point of the patient model surface that meets during projection in the -Z3 axis direction.
    의료 보조기 제작 방법.How to make a medical brace.
  20. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11,
    3D 스캐너를 사용하여, 상기 신체 부위를 스캐닝하여 3D 영상을 생성하는 단계와;Generating a 3D image by scanning the body part using a 3D scanner;
    3D 프린터에서, 상기 3D 보조기 모델 정보를 전송받아 해당 보조기를 제조하는 단계In the 3D printer, receiving the 3D brace model information and manufacturing the brace
    를 포함하는 의료 보조기 제작 방법.Medical aids manufacturing method comprising a.
  21. 제 11 항 내지 제 20 항 중 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for performing the method of claim 11.
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