• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제12권6호
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• pp.275-284
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• 2023

가상 현실 시뮬레이션은 다양한 분야에서의 교육과 훈련에 활용이 되며, 특히 최근에는 의료 분야에서 많이 사용되고 있다. 교육/훈련용 시뮬레이터는 의사가 실제 수술 도구를 이용하여 실제 환자에 대해 처치를 하는 것과 같은 느낌이 나게 하는 촉감/역감 생성 및 영상/음향 출력 하드웨어와 여기에 실감 나는 영상과 촉감을 생성해주는 소프트웨어로 이루어진다. 기존의 시뮬레이터들은 수술 시에 사용되는 다양한 수술 도구들을 모사하기 위해 다양한 형태의 하드웨어들을 사용해야 하므로 복잡하고 비용이 많이 소요되는 문제가 있다. 이 논문에서는 포스 피드백 장치와 변형 가능한 햅틱 컨트롤러를 이용한 치과 수술 시뮬레이션 시스템을 제안한다. 햅틱 하드웨어들은 수술 도구와 수술 부위의 충돌 여부를 파악하고 그에 따른 저항감과 진동감을 제공한다. 특히 길이 변화, 굽힘과 같은 변형이 가능한 햅틱 컨트롤러는 여러 수술 도구들의 형태에 따라 느껴지는 다양한 감각을 표현할 수 있다. 사용자가 햅틱 피드백 장치를 조작하면 햅틱 피드백 장치의 움직임이나 버튼 클릭 등의 이벤트가 시뮬레이션 시스템에 전달되어 치과용 수술 도구와 구강 내부 모델들 사이의 상호작용이 발생하고 이에 따른 햅틱 피드백이 햅틱 피드백 장치로 전달된다. 이러한 기반 기술들을 활용하여 정교한 3차원 모델로 표현된 가상 환경에서 대표적인 치과 수술기법인 매복 사랑니 발치 수술의 현실적인 훈련 경험을 제공한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2022년도 추계학술발표대회
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• pp.661-663
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• 2022

이 논문에서는 변형 가능한 햅틱 컨트롤러와 포스 피드백 장치를 이용한 치과 수술 시뮬레이션 시스템을 제안한다. 이 시스템은 가상 환경에서 매복 사랑니 발치 수술을 수행하도록 설계되었다. 햅틱 하드웨어들은 신체와 수술도구의 상대적 위치를 계산하여 충돌여부를 파악하고 저항감과 진동감을 제공한다. 특히 길이 변화, 굽힘 발생과 같은 변형이 가능한 햅틱 컨트롤러는 사용하는 수술도구에 따라 느껴지는 촉감을 표현할 수 있다. 정교한 3 차원 모델로 구강내부와 치과용 수술도구를 표현한 후 햅틱 컨트롤러의 움직임과 버튼 클릭 등의 입력 값을 전달하는 모듈을 통해 가상 객체와 상호 작용하고 이에 대한 햅틱 피드백을 컨트롤러로 전달하여 사용자에게 현실적인 수술 경험을 제공한다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권12호
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• pp.169-174
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• 2016

본 연구에서는 실제적인 환자의 모델을 바탕으로 가상현실 기반의 수술환경을 제작하는 방법에 대한 고찰과 함께 치과 임플란트 수술 술기를 배울 수 있는 가상현실을 활용한 수술 모델에 대한 평가를 시행하고자 한다. 환자의 안면 해부학적 모델은 실제 환자의 CT 데이터를 바탕으로 안면부위 골에 대한 삼차원 모델을 먼저 완성한 후 각각의 근육을 표현하고 안면부에 대한 삼차원 스캔 그리고 치아의 3차원 스캔 후 모델링을 통해 각각의 해부학적 구조물을 표현하였다. Unity3D를 활용해 단계별 시나리오를 게임으로 구성하였다. 처음 절개를 시행하는 단계에서부터 환자의 현재 상태에 필요한 상악동 거상술에 대한 술기를 표현하고, 임플란트 식립과정 그리고 골이식술을 하는 과정을 단계별로 포함하였다. 단계별로 중요한 과정의 효과적인 습득을 위해 HMD(Head Mount Display) 및 Leap motion과 연동하여 3차원 모델에 기구를 위치시키고 수술행위를 재현해볼 수 있게하여 몰입감을 높이면서 실제 수술을 하고있는 느낌을 재현하고자 하였다. 총 20명의 수련의를 대상으로 가상현실 시뮬레이션을 수행한 후에 설문조사를 시행하였다. 임플란트 수술 교육 프로그램은 치과 대학생들과 수련의들의 교육 도구로서 수술 술기를 습득하고 평가하는데 사용할 수 있는 가능성을 보여주었다. 통상적으로 수술 술기 교육 방법이 많지 않은 현실에서 HMD 와 Leap motion이라는 비교적 저렴한 기기를 이용하여 몰입감을 높일 수 있는 가상현실 기반의 수술 교육은 장점이 있다고 말할 수 있다.

• 대한치과교정학회지
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• 제38권4호
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• pp.252-264
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• 2008

본 연구는 안면비대칭 환자의 악교정수술 시 경조직 이동에 따른 연조직 변화를 정면에서 평가함으로써 정면 얼굴 이미지 시뮬레이션 프로그램 개발에 도움이 되고자 시행되었다. 안면비대칭이 동반된 하악골 수술 예정 환자 45명을 대상으로 정모 두부방사선규격사진과 얼굴사진(photo)을 술전 및 술후에 각각 같은 각도로 촬영한 후, 술전 및 술후의 방사선사진을 이용하여 경조직 계측점의 변화를, 얼굴사진을 이용하여 연조직 계측점의 변화를 수평 및 수직으로 구분하여 각각 측정한 후 경조직 변화에 따른 연조직 변화를 비교 분석하였다. 연조직 변화와 경조직 변화의 상관성을 살펴본 결과 수평 방향, 수직 방향 모두에서 전반적으로 낮은 상관성을 보였으며, 1 : 1 mean ratio 산출을 위하여 서로 상관성이 가장 높은 경조직 계측점을 연조직 계측점별로 선택한 결과 직하방에 있는 경조직보다는 다소 멀리 떨어져 있는 경조직 계측점이 선택되는 경우가 많이 나타났다. 경조직 변화를 이용하여 연조직 변화를 예측할 수 있는 회귀방정식을 연조직 계측점별로 산출한 결과 연조직 수평변화 예측에 경조직 수직변화도 사용되고 연조직 수직변화 예측에 경조직 수평변화도 사용되었으며, 수평과 수직변화 모두에서 가장 설명력이 높은 방정식은 연조직 menton에서 나타났다. 이상의 연구결과 하부 경조직 계측점과 상부 연조직 계측점의 비율을 이용하는 1 : 1 mean ratio 방법은 불가능한 것으로 나타난 반면 회귀분석을 이용한 연조직 변화 예측은 임상에 도움이 될 수 있는 것으로 나타나 정면 이미지의 경우 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 프로그램이 반드시 필요함을 시사하였다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제41권3호
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• pp.163-174
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• 2004

치과 분야에서는 치아교정이나 수술 시뮬레이션을 위해서 각 치아를 개별적으로 조작할 수 있는 3차원 치아모델이 필요하다. 치아 CT 영상으로부터 이러한 치아모델의 재구성을 위해서는 각 치아를 이웃한 치아나 치조골로부터 정확하게 분리할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 치아 영역을 효과적으로 분리하기 위한 영상정규화 방안과 최적임계화방안을 제안한다. 제안된 방법은 연속적인 CT 영상 슬라이스들에서 치아영역의 형태와 밝기는 점진적으로 변한다는 사실을 근거로 이전 슬라이스에서 추정된 임계치를 이용하여 현 슬라이스의 임시치아경계를 결정하고 이것을 바탕으로 보다 정확한 임계치를 계산한다.