인체 운동분석에 사용되는 피부 위 부착 마커 측정값의 통계적 모형

국문 초록 (Abstract)

인체운동의 역학적 분석(mechanical analysis)은 일반적으로 고속카메라와 같은 영상도구로 인체의 움직임을 촬영하여 역학적 원리에 의해 관찰하는 것이다. 특히 인체를 관절에 의해 연결된 분절들로 이루어진 강체계(rigid body system)로 가정할 경우 근골격계(musculo-skeletal system)가 분석의 주 관심사가 된다. 분석하고자 하는 골격의 랜드마크(landmark)에 해당되는 피부 위 또는 해당골격 임의의 피부 위에 구형 모양의 마커(marker)를 부착하여 영상분석을 수행한다. 한 분절에 부착된 세 개 이상의 마커들의 운동은 해당 골격의 운동이라 간주하기 때문에 마커는 골격을 대표하는 일종의 지시자(indicator)라 할 수 있다. 인체 운동분석의 목적은 근골격계의 정보를 수집하는 것이기 때문에(Cappozzo, Della Croce, Leardini, Chiari, 2005) 마커 위치의 측정값은 매우 중요하고 관심을 가져야할 부분이다.
영상에 의해서 얻어진 마커의 3차원 좌표 측정값은 여러 가지 오차를 포함하고 있다. 영상도구를 이용하여 측정하는데 발생하는 오차와 피부의 움직임으로 인한 오차(soft tissue artefact, 이하 STA)로 나눌 수 있다(Cereatti, Croce, & Cappozzo, 2006). 그 중 STA는 마커를 이용하는 동작분석에 가장 많은 부분을 차지하는 오차이다(Anderson, Damsgaard, Rasmussen, Ramsey, & Benoit, 2012; Leardini, Chiari, Della Croce, & Cappozzo, 2005). 최적화(optimization) 방법에 의해서 이러한 오차를 줄이려는 노력(Söderkvist & Wedin, 1993; Veldpause, Woltring, & Dortmans, 1988)이 있었지만 STA는 계속 남아있었다. 또한 STA는 측정오차와는 달리 필터링(filtering)으로 제거되지 않는다(Cappozzo, Catani, Leardini, Benedetti, & Della Croce, 1996). 골격의 운동과 유사한 주파수를 가지는 운동을 하기 때문이다.
STA를 없애기 위해서는 뼈에 대한 마커의 상대운동 정보를 정확히 알고 있어야 한다. 뼈에 직접 부착물을 삽입하거나 의료영상을 통하여 다양한 동작에서 발생하는 STA를 직접 측정한 연구가 이루어졌다(Benoit et al., 2006; Camomilla, Cereatti, Chèze, & Cappozzo, 2013; Cappozzo et al., 1996; Grimpampi, Camomil

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this research is to develop models of markers representing human motion used in Biomechanics. The models help scientists to study human motion appropriately. The first phase of this research will be identifications of factors and errors which have effects on the response, position markers measured by photogrammetry. The methods for this includes factor analysis, longitudinal data analysis, and Cosserat Point Theory. The second phase is to perform an experiment with human subjects. Finally. I will fit data with various models and evaluate validity of the models.