Real-time Bleeding Animation for Virtual Surgery Medical Simulation

Recently, practice education using virtual medical simulation has been applied to real clinical environment by enhancing the learning efficiency. Specially, in minimally invasive surgery, the necessity of virtual surgery medical simulation has been increased. Realistic bleeding animation, which represents bleeding special effects frequently occurred in virtual medical simulation environment, has not been proposed yet. In this paper, we propose realistic real-time bleeding animation. For bleeding simulation, proposed method calculates main and effective bleeding regions along the main bleeding direction vector to represent naturalistic bleeding effect. In addition, for bleeding rendering, proposed method uses sigmoid function to impose weights of vertex opacities for the smooth opacity change so that the results of bleeding animation is realistic. Proposed method improves the sense of the real and absorption in virtual surgery medical simulation so that the education efficiency of doctors and students using medical simulation can be enhanced.

가상 수술 의료 시뮬레이션을 위한 실시간 출혈 애니메이션 기법

가상 의료 시뮬레이션을 통한 실습 교육은 학습 효과를 높이는 장점이 있기 때문에 최근 실제 의료 환경에 도입이 확대되고 있다. 특히 최소 침습적 수술 분야에서 가상 수술 의료 시뮬레이션의 필요성이 증가하고 있다. 하지만, 가상 수술 의료 시뮬레이션 환경에서 자주 발생하는 출혈 특수 효과를 현실감이 있게 표현하기 위한 출혈 애니메이션 기술은 아직까지 제안되지 않고 있다. 본 논문에서는 사실적인 실시간 출혈 애니메이션 기법을 제안한다. 제안 기법은 출혈 시뮬레이션을 위해서 주 출혈 방향 벡터 방향을 기준으로 주 출혈 영역과 유효 출혈 영역을 계산하여 자연스러운 출혈 효과의 표현이 가능하다. 또한, 출혈 렌더링을 위해서 정점들의 불투명도 값을 시그모이드 함수를 이용한 가중치 부여로 부드러운 불투명도 변화를 통하여 사실적이고, 자연스러운 출혈 애니메이션이 가능하다. 본 논문에서 제안한 기법은 가상 수술 의료 시뮬레이션의 현실감, 몰입감을 증진시켜 이러한 시뮬레이션을 사용하는 의사 혹은 의대생들에 대한 교육의 효과를 증진시킬 수 있다.