Artec Space Spider, 의과 대학을 위해 사체에 혼을 불어넣다

3D 및 VR 기술은 전 세계 모든 산업에서 점점 인기를 얻고 있으며 정확성, 사용의 용이성 및 다양한 기능으로 인해 의료 분야에서 특히 보편화되고 있습니다. Artec의 오랜 고객인 IMA solutions는3D 스캐닝과 VR 개발의 최신 기능을 결합한 매우 흥미로운 프로젝트에 참여해 왔으며, 의학을 실행하고 가르지는 방식을 크게 바꿔 놓을 것으로 보입니다.

몽펠리에 의과 대학

이 모든 것은 몽펠리에 의과 대학 도시 해부학 실험실의 두 외과의사인 Ph.D. 길라우메 캡티어 의사와 모하메드 아카리 의사로부터 시작되었습니다. 그들은 대학에서 의대생을 가르치는 데 어려움을 겪고 있었습니다. 강의 중 실제 시신을 사용하는 것이 인체 해부학에 대한 효과적인 학습 방법이었지만 시체의 가용성 및 비용 문제가 종종 발생했습니다. 고인의 시체를 해부하는 것은 비용이 많이 들었으며, 경험이 부족한 의대생들은 첫 번째 시도에서 항상 적절한 해부를 수행하지 못하고 종종 여러 시체를 손상 시키거나 파괴하곤 했습니다.

따라서 그들은 사용 가능한 옵션을 신중하게 고려한 후, 매우 정확한 실시간 3D 해부 응용 프로그램을 설계하기로 결정했습니다. 이를 통해 학생들은 시체 해부를 하기 전에 필요한 절차를 수행하고 허용 가능한 표준에 도달 할 수 있으며, 교사들은 완전히 새롭고 효과적인 교수법을 적용할 수 있게 됩니다. 이 다재다능하고 독특한 응용 프로그램은 실제 시신을 사용하지 않고도 학생들의 지식 수준을 파악하여 필요한 의료 기술을 연마 할 수 있도록 시험 모드로 실행할 수 있습니다.

응용 프로그램 데이터가 가능한 한 현실적이고 정확한지 확인하려면 실제 시체의 모든 해부 단계를 3D 스캔하여 교육 응용 프로그램으로 전송해야 했습니다. IMA Solutions의 전문가가 이 중요한 작업을 수행했습니다. 고정밀 Artec Space Spider 3D 스캐너를 사용하여 응용 프로그램에 적용할 3D 실사 모델을 제공하기 위해 모든 해부 단계를 캡처했습니다.

Artec Space Spider를 사용한 목 해부 단계의 3D 결과. 기하학 렌더링

외과의사들은 해부를 위해 몇몇 신체 부위를 제안했습니다. 하나는 얼굴 신경, 목의 혈관 해부체 및 기관을 비롯하여 일부 다른 부분을 볼 필요가 있었던 목이었습니다. 이 모든 영역의 데이터를 훈련 응용 프로그램에 담기 위해 8개의 별도 3D 스캔을 하거나 피부부터 깊은 층으로 이동하여 해부학적 계층을 만들어야 했습니다. 시체의 색깔이 시간이 지남에 따라 변하기 때문에 모든 단계에서 색상이 동일하도록 스캔 작업을 최대한 빨리 수행해야 했고 최대 하루를 넘겨서는 안되었습니다.

모든 데이터를 Space Spider 3D 스캐너로 캡처한 후, 가상 해부에 사용될 3D 모델에 올바르게 처리하고 계층화해야 했습니다. 이를 위해 IMA Solutions는 실용적이고 다양한 기능을 갖춘 Geomagic Freeform 3D 소프트웨어를 사용했습니다. 유기적 형태의 광범위한 모델링 기능을 가진 이 소프트웨어는 업계에서 널리 사용되고 있습니다. 이전 프로젝트에서 이 소프트웨어를 사용한 경험이 있는 숙련된 유저인 IMA Solutions가 Freeform을 사용하여 3D 장면에서 3D 대상을 빠르게 조작하는 방법과 함께 제공되는 햅틱 장치를 사용하여 얻은 손의 감각을 평가합니다.

"Freeform은 3D 장면에서 3D 물체를 신속하게 조작하고 햅틱 장치로 터치 감각을 사용할 수 있기 때문에 저희가 처음부터 사용해온 소프트웨어입니다. 저희는 Freeform과 함께 Phamtom Omni 햅틱 장치를 사용합니다. 이 소프트웨어는 3D 화소 점토 시스템을 기반으로 하기 때문에 Booleans와 같은 일부 연산자를 매우 빠르게 사용하거나 혹은 스캔 장면 중에서 가장 큰 대상을 유지시킬 수 있습니다. 또한 점토 모델을 조각하는 듯한 촉각으로 3D 개체를 조각하고 세부 사항을 추가하며 모양을 수정할 수 있습니다. 물론 다른 3D 소프트웨어로도 이러한 작업을 많이 할 수 있지만 Freeform을 사용할 때의 속도는 따라올 수 없습니다. "

이 VR 해부 프로젝트에서 IMA Solutions 전문가는 Freeform 소프트웨어를 사용하여 캡처한 3D 모델의 형상과 텍스처를 수정하고 향상시켰습니다. 이러한 수정에는 아일랜드 제거, 작은 형상 3D 조각 및 3D 텍스처링이 포함됩니다. 실제 시신의 해부에서 여러 단계를 캡처하는 것은 다소 어려울 수 있습니다. 특히 지방 조직과 혈관 부위에 있어서는 더욱 그렇습니다. 이 조직들은 부분적으로 반투명하여 빛을 흡수하거나 반사합니다. 이러한 현상은 스캔 품질과 최종 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 작은 3D 스캐닝 유물이 때때로 존재할 수 있는 복잡한 영역의 경우, Geomagic Freeform은 형상과 텍스처를 수정하는 환상적인 솔루션이 됩니다. 이러한 모든 작업은 3D 개체를 실제와 같이 조작하고 조각할 수 있도록 해주는 Freeform 소프트웨어와 햅틱 장치의 효과적인 조합을 사용하여 쉽게 수행 할 수 있습니다.

IMA Solutions의 설립자이자 CEO 인 Benjamin Moreno씨에 의하면, Artec 3D 스캐너와 Freeform 소프트웨어를 결합은 완벽한 솔루션입니다. 왜냐하면 "직접" 해 보는 방식을 채택하여 직관적으로 사용할 수 있으며 사용자로 하여금 기술 문제나 복잡한 기술 작업으로 산만 해지지 않고 창의적인 작업에 집중할 수 있게 하기 때문입니다.

"Artec 스캐너를 Freeform과 결합하면 디지털 아티스트에게 완벽한 솔루션이 될 수 있습니다. 그 이유는 둘 다 사용하기 간편하며 직관적으로 사용할 수 있기 때문입니다. 기술적인 문제 또는 복잡한 기술 작업에 좌절하지 않고 창의적인 작업에 집중할 수 있습니다. "

디지털 조각을 위해 Freeform을 사용하여 진행한 목 해부 단계의 3D 결과

해부 과정에서 Benjamin과 그의 팀은 서로 다른 질감과 특성을 가진 세포 성분과 상호 작용을 해야 했습니다. 첫 번째 단계는 세 번의 절개에 걸쳐 타당성 테스트를 실시하는 것이었는데, 두 번의 절개와 골반 절개가 진행되었습니다. IMA Solutions의 스캔 전문가는 스캔의 품질을 보고 예상치 못한 문제가 있는지 확인할 수 있기를 원했습니다. 초기 결과는 매우 흥미로웠으며 그들은 3D 스캐닝 절차를 검증 할 수 있었습니다.

"우리는 투명하거나 빛의 확산 및 흡수를 할 수 있는 스캔하기 어려운 조직에서도 Artec 스캐너가 매우 훌륭한 기하학과 텍스쳐를 잡아낼 수 있었다는 것에 깊은 인상을 받았습니다. 스캐너의 민감도를 관리 할 수 있다는 점은 100 %의 형상과 색상을 얻는 데 많은 도움을 주었기 때문에 시신에 대한 특별한 준비가 필요하지 않았습니다! "

Benjamin Moreno, IMA 솔루션 창립자 겸 CEO

3D 스캐닝 및 데이터 처리를 위해 Artec Studio 소프트웨어의 최신 버전이 사용되었습니다. 작은 개체 필터가 떠다니는 아일랜드를 제거하는 데 적용되었으며, 메쉬 단순화 도구를 사용하여 3D 실시간 엔진을 위한 적은 다각형 3D 모델을 생성합니다.

Artec Studio 12로 본 목 절개 단계의 3D 결과

응용 프로그램의 최종 버전 테스트는 몽펠리에 의과 대학에서 2018 년 4/4분기에 예정되어 있습니다. 한편, IMA Solutions는 파일럿 프로젝트를 계속 진행하면서 선택한 해부학 분야의 데이터 세트를 5개 이상 작성하여 충분한 워크 플로우를 확인하고, 사용자 인터페이스 디자인을 개선하며, 의과대 학생과 의사가 필요로 하는 도구를 이 상호작용 어플리케이션에 최대한 추가 할 수 있도록 충분한 데이터를 수집하고 있습니다.

몽펠리에 의과 대학에서 응용 프로그램의 첫 번째 버전을 시범하는 길라우메 캡티어 교수, 대학 해부학 연구소 소장

Guillaume Captier 교수, 개발 초기 단계의 교육 응용 프로그램과 상호 작용 중

이 데이터 세트는 스웨덴 하이테크 회사 Interspectral의 Inside Explorer 기술에서 실행됩니다. 이 놀라운 기술은 3D 장면에서 CT, MRI 및 3D 스캔을 결합 할 수 있는 다양한 모드의3D 실시간 수집을 표시 할 수 있으므로 상호작용 및 직관적인 3D 학습 경험을 제공합니다.

최신 3D 및 VR 기술의 결합으로 의료 교육 기회가 크게 도약 할 수 있게 되었습니다. 상호작용 교육 응용 프로그램을 의료 교육 프로세스에 성공적으로 통합시키면 학생, 교수 및 의사 모두에게 큰 이점을 제공하게 될 것입니다. 강사와 박사, 그리고 기타 숙련 된 의료진이 의학을 가르치기 위한 혁명적인 새로운 방법에 액세스 할 수 있게 됨과 동시에 젊은 미래의 의료 전문가는 가상의 시체에 대한 사용 가능성과 비용 등의 요인에 제약 받지 않고 실습을 진행할 수 있습니다. 이와 같은 발명품은 불과 몇 년 전만해도 불가능한 것처럼 보였지만, 첨단 신기술을 도입함으로써 이제 시작할 수 있게 되었습니다.