VirtaMed가 미래의 외과의를 VR로 교육하는 방법

VirtaMed: 유니티 사례 연구

버타메드는 2007년부터 최첨단 가상현실(VR) 애플리케이션을 통해 수술 치료의 질을 개선해 왔습니다. 특수 하드웨어 기기와 데이터로 뒷받침되는 해부학 모델을 결합한 VirtaMed의 VR 교육 환경은 외과의가 기본 기술을 습득하고 고급 중재술에 대한 지속적인 전문성 개발을 추구할 수 있도록 지원합니다.

참고: 이 사례 연구에는 일부 사람들에게는 불편할 수 있는 의료 이미지가 포함되어 있습니다.

결과

버타메드 로봇 시뮬레이터의 목적은 외과의가 기술을 연습하고 완벽하게 숙련할 수 있도록 위험 부담이 없고 통제된 환경을 제공하는 것입니다. 수술에 사용되는 로봇 시스템을 복제하여 사실적이고 몰입감 있는 교육 경험을 제공합니다. 결과는 다음과 같습니다:

• 기존 방식에 비해 로봇 수술의 학습 곡선이 짧습니다.
• 환자 개입에 필요한 수술 로봇의 교육을 추상화하여 중요한 리소스의 부담을 덜어줍니다.
• 실험실 트레이닝의 필요성을 줄이거나 없애 비용을 절감하고 수술팀에게 반복 트레이닝의 기회를 제공합니다.

시뮬레이션을 만드는 방법과 시뮬레이션이 해결하는 과제에 대해 자세히 알아보려면 계속 읽어보세요.

수술팀 훈련의 과제

로봇 보조 수술(RAS)은 고도의 정밀도와 제어가 필요한 새로운 수술의 길을 열었으며, 기존 방법으로는 수행할 수 없는 최소 침습적 개입에 필요하게 되었습니다. 이러한 수술에 대한 수요가 증가함에 따라 잘 훈련되고 우수한 자격을 갖춘 수술팀이 매우 중요합니다.

수술용로봇 교육은 전통적으로 수술대 위에서 시체나 의료용 소품을 사용하여 수행되었습니다. 그러나 직원 교육은 실제 환자를 직접 대상으로 하는 경우가 더 많으므로 교육 프로그램이 실제 수술 수행에 방해가 되지 않습니다.

수술 시뮬레이션은 의료진이 위험 부담 없이 기술을 연습하고 개선할 수 있는 환경을 제공합니다. 이러한 시뮬레이터를 사용하면 외과의는 수술실을 막거나 실제 환자를 사용하지 않고도 연습할 수 있습니다. 이러한 이점 덕분에 더 많은 수술 시뮬레이터가 차세대 수술 로봇과 함께 출시되고 있습니다.

시뮬레이터 한눈에 보기

대상 고객

로봇 시뮬레이터는 주로 병원 내 수술팀과 개인 외과의가 사용합니다. 의과대학에서도 교육 목적으로 활용되고 있습니다. 또한 로봇 제조업체는 시뮬레이터 기술을 사용하여 새로운 로봇 솔루션에 대해 외과의를 훈련하고 교육합니다.

어떤 기능을 하나요?

로봇 시뮬레이터는 수술 훈련을 위한 가상 현실 플랫폼으로, 로봇 기구 팔의 기능을 면밀히 복제하고 수술 공간을 재현합니다. 수술에 사용되는 실제 로봇 시스템을 모방하여 사실적이고 몰입감 있는 교육 경험을 제공하도록 설계되었습니다. 시뮬레이터의 3D 소프트웨어 및 하드웨어 구성 요소는 실제 수술 콘솔, 마스터 컨트롤러, 비전 카트와 거의 동일한 독립형 교육 환경을 제공하도록 제작되었습니다.

얼마나 널리 채택되고 있나요?

로봇 시뮬레이터의 채택은 매우 광범위하고 빠르게 증가하고 있습니다. VirtaMed는 의료 시뮬레이션 교육 솔루션의 선도적인 제공업체로, 현재까지 4개의 차세대 수술용 로봇 제조업체의 유일한 시뮬레이터 파트너입니다. 다양한 의료 기기를 위한 개별화된 시뮬레이터를 제작하는 기존 파트너십 외에도, VirtaMed는 현재 로봇 및 디지털 보조 수술의 미래 발전에 대응하기 위해 수술진을 위한 확장된 교육 기능을 개발하고 Unity에서 새로운 초현실적 VR 모듈을 준비하고 있습니다.

왜 가상현실(VR)인가?

로봇 수술 교육에서 VR은 학습을 강화하고, 유지율을 높이며, 안전한 실습 환경을 제공하고, 접근성 높은 맞춤형 교육을 가능하게 하는 몰입형 경험을 제공합니다. 반복 가능한 저스트레스 교육 시뮬레이션은 비용이 많이 드는 실험실 교육의 필요성을 줄이거나 없앨 수 있습니다. 더 중요한 것은 가상 교육 프로그램이 수술 결과를 개선하여 환자가 항상 최상의 치료를 받을 수 있도록 한다는 점입니다.

어떤 하드웨어에서 실행되나요?

시뮬레이터의 일부 변형은 시뮬레이터가 로봇 콘솔에 부착되는 '백팩'에 통합된 로봇 콘솔을 사용합니다. 다른 버전은 현장 팀이 쉽게 배포할 수 있도록 설계된 로봇 콘솔의 기능적 복제본을 사용하여 의료진이 편리하고 빠르게 시술 경험을 쌓을 수 있도록 합니다.

어떤 교육 피드백 도구가 포함되어 있나요?

VirtaMed의 개발자는 학습자가 각 시뮬레이션에서 숙련된 것으로 간주되기 위해 필요한 기준을 정의합니다. 시뮬레이터를 사용하면 교육 세션 중에 기기 궤적과 같은 데이터를 수집할 수 있으며 사용자와 강사를 위한 피드백 보고서(점수 포함)를 제공합니다.

사용된 Unity 솔루션

버타메드 팀은 Unity 인더스트리와 퍼스트파티 패키지 유틸리티를 활용하여 워크플로를 간소화하고 개발을 가속화하며 강력한 시뮬레이션을 구축했습니다. 다음은 기술 스택에 포함된 유니티 기술에 대한 간략한 개요입니다:

Pixyz

애니메이터와 3D 모델러는 Pixyz를 사용하여 70개 이상의 파일 유형으로 구성된 CAD 데이터에서 고퀄리티 에셋과 메시를 수집하고 렌더링할 수 있습니다. 이 파이프라인은 데이터 기반 해부학 모델을 통합하고 실제 수술 도구를 충실하게 가상화하는 데 매우 중요했습니다.

Unity 에디터

비주얼 스튜디오 코드 및 기타 통합 개발 환경(IDE)에 대한 기본 지원으로 개발과 디버깅이 간편해졌고, 모델링 툴의 긴밀한 통합으로 버타메드의 기술 애니메이터는 3D 공간에서 물리 기반 월드 오브젝트를 자신 있게 조작할 수 있게 되었습니다.

관절 바디 물리학

수술 시뮬레이션에는 특히 특정 각도에서 모델의 정밀한 회전과 가상 오브젝트와 메시 간의 강력한 충돌 상호 작용이 필요합니다. 이러한 복잡하고 섬세한 물리 시뮬레이션을 구현하기 위해 VirtaMed는 유니티의 관절 바디 컴포넌트를 사용하여 커스텀 물리 계층구조를 만들었습니다.

고해상도 렌더 파이프라인(HDRP)

유니티의 고해상도 렌더 파이프라인(HDRP)은 모델러에게 사실적인 비주얼과 텍스처를 구성할 수 있는 광범위한 파라미터를 부여했습니다. 싱글 패스 인스턴싱과 멀티 패스 VR 렌더링 간에 유연하게 전환할 수 있어 VirtaMed의 엔지니어는 렌더링 파이프라인을 최적화하여 CPU 소비를 최소화하고 시뮬레이션을 더 강력한 GPU가 장착된 기기(예: 특정 VR 주변기기)에 맞게 조정할 수 있습니다.

셰이더 그래프

버타메드의 엔지니어들은 커스텀 프래그먼트와 버텍스 셰이더를 작성하고 컴파일하는 데 신경 쓸 필요가 없었습니다. 셰이더 그래프 유틸리티를 HDRP와 함께 사용하면 개발자가 최소한의 구성으로 셰이더 노드 계층 구조를 구현할 수 있습니다.

멀티플랫폼 배포

수술 훈련 시뮬레이션은 이기종 컴퓨팅 환경에서 실행되는 특수 하드웨어 입력 간의 지연 시간이 짧은 햅틱 피드백에 의존합니다. 유니티의 런타임 구성 파라미터는 다양한 컴퓨팅 플랫폼에 배포하고 특수 의료 기기와 인터페이싱하는 프로세스를 간소화했습니다.

런타임 디버깅

버타메드 엔지니어들은 테스트 중 및 런타임에 동작과 성능 문제를 디버깅하기 위해 유니티의 빌트인 성능 프로파일러를 활용했습니다. 이러한 툴은 시뮬레이션 로직과 하드웨어 구성을 미세 조정하여 라이브 시뮬레이션 중에 최적화된 시각적 성능과 최대 응답성을 보장하는 데 필수적이었습니다.

자동화된 테스트

VirtaMed 엔지니어는 Unity 테스트 프레임워크를 사용하여 로컬 개발 환경과 시뮬레이션된 결과물 내에서 실행할 수 있는 테스트를 구축하여 여러 분야의 팀이 우수한 디자인 패턴을 준수하고 지속적인 개발 과정에서 소프트웨어 회귀를 사전에 방지하는 데 도움을 받았습니다.

사용자 반응

버타메드 고객들의 평가

의료 전문가들이 시뮬레이터를 통해 완전히 디지털화된 학습 여정을 중요하게 여기는 이유는 다음과 같습니다:

• 최신 그래픽 기술을 사용한 사실적인 교육 환경.
• 실습 시뮬레이션을 위해 실제 센서로 구현된 수술 기구를 통합합니다.
• 고급 햅틱 인터페이스를 통해 실제와 같은 촉각 피드백을 제공합니다.
• 시뮬레이터 플랫폼의 다목적성과 모듈성으로 컨퍼런스, 교육 센터, 병원 등 다양한 환경에 배포할 수 있습니다.

로봇 시뮬레이터는 병원에서 직접 전체 수술 팀에게 한 차원 높은 수준의 교육을 제공하는 혼합 현실 플랫폼을 제공합니다. 이렇게 하면 실험실 교육이 필요 없거나 줄어들어 비용이 절감되고 반복 교육이 가능해집니다. VirtaMed의 시뮬레이터는 실제 로봇과 놀라울 정도로 가깝고 각 개인의 교육 요구 사항에 맞춘 원활한 경험을 제공하므로 외과의가 수술실에 들어가기 전에 기술을 연마하는 데 귀중한 도구가 될 수 있습니다.

미래 전망

교육 기능 확장

VistaMed는 로봇 시뮬레이터 플랫폼을 수술팀 교육에 더욱 통합하여 수술 숙련도를 지속적으로 향상시킬 계획입니다. 이 접근 방식을 사용하면 병원에서 직접 교육할 수 있습니다.

파트너십

VirtaMed는 파트너십을 중요하게 생각하며 시뮬레이션 교육이 수술 교육 및 로봇 수술 훈련의 필수 요소라고 믿습니다. 전문가 및 학회와의 협력을 통해 전 세계 외과의사 및 의료 전문가를 교육하여 더 나은 환자 결과를 달성하는 것을 목표로 합니다. 제품 개발 그리고 지속적인 혁신

VirtaMed는 더 많은 시술, 사례, 병리, 변형 및 합병증에 대응할 수 있도록 모듈 및 기타 제품을 확장하기 위해 노력하고 있습니다.