2006년 8월 Stanford의 Dan Morris의 박사학위 논문
http://techhouse.brown.edu/~dmorris/projects/bonesim/bonesim.html#app2
http://techhouse.brown.edu/~dmorris/ - Dan Morris의 홈페이지
Solid Mechanics
http://en.wikipedia.org/wiki/Solid_mechanics
요약
현대의 수술 연습은 주로 구두로 전해지거나, 시청각 비디오등에 의존한다.
실제로 해본 적이 없으니, 백문이불여일견이라고, 학습은 했더라도 실제 상황에서 실수가 많이 일어나게 된다.
그래서, 카데바(모형)를 이용한 실습을 하기도 하는데, 이는 비싸기도하고, 사람의 몸은 비슷하지만 각기 다르기 때문에 개체수에 한계가 있다. 그리고 결정적으로 성공과 실패에 따른 Feedback이 없기 때문에 사용자에게 효과적인 실습을 제공하기에는 한계가 있다.
그래서, 컴퓨터 기반의 시뮬레이션이 있다.
가상의 환경은 레지던트들로 하여금 비용에 제약이 없고 실재감 있는 훈련을 할 수 있게 해줄 것이다.
게다가 이 시뮬레이션은 새로운 수술 기술을 여러 시나리오로 구성하여 레지던트들에게 교육시킬 수 있는 기능도 있다. 수술 전 리허설을 해볼 수도 있다.
이 시뮬레이션을 이용하여 실제 수술을 행할 때 성공적인 수술 결과를 얻어낼 수 있다.
중요한 기술적 도전 목표로, 오늘날의 수술 시뮬레이션 시스템들은 의료 훈련에 일부가 될 것이다.
하지만, 시뮬레이터들은 아직도 렌더링 수준이 낮고, 몰입도가 약하며, 직관적이지 못하고, 사실적인 시뮬레이션이 되지 못하는 한계가 있다.
이 논문은 이러한 한계점들을 극복하기 위해 턱관절을 렌더링 할 때 특수한 시뮬레이팅 방법을 사용하였다.
저자들은 외과 수술 시뮬레이션 환경에 초점을 맞췄다.
Haptic Feedback을 줄 수 있도록 구성했고, 훈련의 난이도를 조정할 수 있도록 설계했다.
상호작용의 조정(?)을 위해서 복잡한 모델처럼 사용할 모델을 계산량이 적게 구성하고 모양 변형도 가능하게 하였다. 저자들의 데이터 구조와 알고리즘들을 보고 실제적인 햅틱 렌더링 시스템의 검증과 토의를 해보자꾸나
논문에서 주장하는 주요 Contribution 내용
Haptic 수술 시뮬레이션을 위한 알고리즘과 렌더링 기술
- Haptic Force 그래프
- 시뮬레이션 관련 알고리즘과 데이터 구조
실험과 실험 결과
- 만들어낸 시스템의 포스 패턴 검증
- 시뮬레이션 환경 검증
- 알고리즘의 정확도 검증
소프트웨어
- Haptic과 의료 시뮬레이션 단체에 사용해보게 할 거임 (스탠포드의 머리와 목 관련 학과)
- 소스 온라인에 게시할거에염 (우왕 대인배)
한줄요약
Haptic Feedback을 제공하는 가상현실 턱관절 수술 시뮬레이터
장점
실제 CT 이미지를 이용한 볼륨 데이터 사용
- 실제와 같은 훈련 환경 제공
하이브리드 데이터 구조를 사용
- 볼륨데이터와 Haptic Rendering을 하나의 구조로 통합
- 폴리곤이 변형됨에따라 처리속도를 간단하고 빠르게 하기 위해서
- 처리속도향상
- 하이브리드 데이터 구조는 위와 같은 구조를 갖고있다.
- density 정보가 바로 Haptic Feedback 정보인데, 한큐에 관리한다는 뜻
* 이런 설계가 가능 한 것인가? 어차피 이원화된걸 나중에 합치는 것인데
* 이런다고 빨라질까?
Haptic Rendering
- 6자유도의 입력과 3자유도의 출력
- 한가지 종류가 아닌 수술에 사용되는 다양한 드릴을 사용해 볼 수 있다.
단점
실제 뼈에 대한 매질 정보가 없음
- 함께 뼈의 구성요소에 대한 연관 관계 적용도 안되어있음
물리적인 요소가 일부 적용되지 않았다
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