Artec Leo로 캡처한 놀랍도록 사실적인 해부학적 3D 모델로 수업 진행

Artec Studio에서 3D 뇌 해부학적 모델을 보여주는 Artec Leo. 이미지 제공: 싱가포르 국립대학교

3D 기술은 의료 분야에서 빠르게 필수적인 요소로 자리 잡고 있습니다. 수술 전 환자에게 설명하거나 학생들에게 수술 방법을 가르치는 데 있어 해부학적 모델(3D 프린트 모델 및 디지털 모델 모두)은 사전에 시각화할 수 있는 이상적인 해결책을 제공합니다.

인체 해부학 디지털화에 있어 주요 문제점 중 하나는 정확성입니다. 우리 몸속은 캡처하기 매우 어려운 복잡한 시스템과 미세한 세부 구조로 가득 차 있습니다. 예를 들어 혈관은 좁고 복잡한 그물망 형태로 구성되어 있어 디지털화 과정에서 움직임으로 인한 잔상이나 왜곡 현상에 취약합니다.

또한 기술 통합 문제도 있습니다. 이론적으로 해부학적 모델링은 환자와 학생을 교육하는 훌륭한 상호작용 방식처럼 들립니다. 하지만 캡처한 모델을 사용 가능한 3D 프린트, VR 또는 AR 데이터로 변환하는 과정은 까다로울 수 있습니다. 파일 크기도 또 다른 문제입니다. 3D 스캐닝은 복잡한 객체를 캡처하는 데 탁월한 도구이지만, 세밀한 모델은 VR에서 실행하기에는 너무 버거울 수 있습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 싱가포르 국립대학교(NUS)는 Artec Leo를 활용하여 3D 교재를 제작하기 시작했습니다. 이 무선 무표적 스캐너는 인체를 접촉 없이 단 몇 초 만에 고해상도로 전체적으로 캡처합니다. 이는 플라스티네이트 처리된(보존 처리된) 섬세한 ‘습식’ 표본을 사실적인 3D 모델로 변환하는 데 최적입니다.

초고속으로 유연하게 해부학적 구조 캡처

Artec 앰버서더 Shonan 3D가 Leo를 설치해 준 직후, 싱가포르 국립대학교의 Chandrika Muthukrishnan 박사와 Arthur Lau Chin Haeng 박사는 자신들이 현명한 선택을 했다는 것을 알게 되었습니다. 목 근육부터 뇌 조직까지 모든 것을 포착한 초기 두개골 모델 스캔.

Artec Leo로 뼈 샘플을 캡처하는 싱가포르 국립대학교 교수진. 이미지 제공: 싱가포르 국립대학교

이전에 여러 대학과의 공동 작업을 위해 사용했던 Artec Space Spider에 비해 Leo는 훨씬 더 기동성이 뛰어났습니다. 케이블이 없는 이 장치에는 내장형 디스플레이, 배터리, 프로세서가 탑재되어 있어 작동 시 노트북이 필요하지 않습니다. 또한 Leo는 실시간 피드백을 제공하여 조작이 용이하고 어떤 디테일도 놓치지 않고 캡처할 수 있습니다.

물론 Spider는 해상도가 훨씬 더 높아 이 작업에 더 적합합니다. 하지만 이번 경우에는 Leo의 다용도성이 매우 중요합니다. 싱가포르 국립대학교 교수진은 모든 각도에서 캡처하기 위해 표본을 갈고리에 매달아 놓는 경향이 있는데, 케이블이 방해가 되면 이 과정이 어려울 수 있습니다. Leo는 정확도도 저하시키지 않으며, 이미 뛰어난 결과물을 만들어냈습니다.

Mutukrishnan 박사는 “3D 골반 모델을 캡처했는데, 임상 컨설턴트들이 학생들에게 디테일을 설명하는 것이 매우 현실적이고 유익해 크게 감명받았습니다. 골반 부위, 대퇴부 전방, 외음부가 모두 보이며, 골반 영역, 방광, 직장은 모두 산부인과에서 매우 중요한 부위입니다."라고 설명했습니다.

Artec Studio 활용법 익히기

상대적으로 새로운 사용자였던 싱가포르 국립대학교 팀은 Artec Studio를 숙달하는 데 시간이 조금 더 걸렸지만, Shonan 3D의 도움을 받아 정교한 결과물을 얻기 위한 도구 세트를 활용하는 법을 익혔습니다. 사용자는 메시 편집 핵심 기능을 통해 노이즈를 줄이고, 이상치를 제거하며, 틈을 메워 완벽하고 아름답게 텍스처링된 모델을 만들 수 있습니다. 내장된 측정 도구를 사용하여 비교 및 분석도 할 수 있습니다.

해부학적 모델을 활용해 인체를 연구하는 싱가포르 국립대학교 학생들. 이미지 제공: 싱가포르국립대학교

VR 애플리케이션에 중요한 점은, Artec Studio가 스캔 디시메이션을 지원한다는 것입니다. 이를 통해 중요한 디테일을 잃지 않으면서 캡처한 모델의 전체 파일 크기를 줄일 수 있습니다. 이 소프트웨어는 버튼 클릭 한 번으로 OBJ 및 STL 파일로 변환하여 시각화 및 3D 프린팅을 위한 내보내기를 간소화합니다. Shonan 3D의 대표이사 Patrick Sng은 이 애플리케이션의 잠재력은 매우 크다고 말합니다.

Patrick Sng은 "3D 렌더링을 생성하면 학생들이 노트북으로 바로 확인할 수 있습니다. 이러한 교육 방식은 놀라운 잠재력을 지니고 있습니다. 그래픽, 색상, 텍스처 표현 덕분에 모든 것이 매우 명확하며, 학생들은 실제 샘플을 볼 때보다 훨씬 더 잘 이해하게 됩니다.”라고 설명했습니다.

이러한 학습 자원에 접근함으로써 학생들은 PC나 VR 환경에서 실제 해부학적 데이터를 3D 공간에서 조작하고, 관심 영역을 확대하여 연구할 수 있습니다. 싱가포르 국립대학교에서는 이 접근 방식이 의학 분야에만 국한되지 않고 약학, 생명과학, 치의학 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다.

미세 조정 및 3D 프린팅 기회

싱가포르 국립대학교 교수진은 3D 스캐닝 기술을 지속적으로 연마하고 있습니다. 예를 들어 액체 용액에 보관된 ‘습식’ 해부학적 부위는 부유 상태를 유지하기 어려울 수 있습니다. 이러한 경우 Artec Studio의 고급 정렬 도구가 도움이 될 수 있으며, 앞으로도 디지털화될 더욱 까다로운 샘플들이 대기 중입니다.

Artec Leo 3D 스캔을 활용해 재현한 골반 모델. 이미지 제공: 싱가포르국립대학교

Mutukrishnan 박사는 향후 이 3D 모델링 프로젝트를 확대해 두경부 해부학 및 기타 복잡한 해부학적 구조까지 포함할 계획입니다. 이를 통해 의대생들이 해부학적 구조들의 복잡한 상호관계와 발달적 중요성을 더 잘 이해할 수 있게 될 것입니다. 이를 통해 평가, 교육 및 실물 재현을 위한 더 많은 디지털 트윈이 생성될 것입니다. Lau Chin Haeng 박사는 앞으로 VR이 교수진에게 중요한 교육 도구가 될 것이라고 전망합니다.

Lau Chin Haeng 박사는 “저희는 VR 헤드셋을 다수 보유하고 있으며, 저 역시 Apple Vision Pro를 사용 중입니다. 실제로 휴대폰에 연결할 수 있는 소프트웨어가 있습니다. 3D 스캔한 객체를 입력할 수 있습니다. 따라서 이러한 모델은 3D 프린팅뿐만 아니라 VR 교육에도 활용됩니다. 노트북으로 화면을 전송할 수도 있어, 예를 들어 강의실에서 유용할 것입니다."라고 덧붙였습니다.

의학 연구는 분명히 비약적으로 발전하고 있습니다. 첨단 기술이 일상적인 교육 체계의 일부로 자리 잡고 있습니다. 학습 경험은 이해도와 기억력을 향상하는 방식으로 더욱 심층적이고 상호작용적으로 진화하고 있습니다. 다른 많은 분야와 마찬가지로 미래는 디지털입니다. 그리고 싱가포르 국립대학교에서는 그 미래가 이미 현실이 된 듯합니다.