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1 VR/AR for Medicine 한국과학기술연구원의공학연구소 김영준

2 2

3 Contents 연구소개 VR/AR 의료응용사례 VR/AR 의료응용분야및전망 3

4 4

5 3D 의료영상처리 S/W 3D 가상수술 3D 환자모델링 3D 형상모델처리기술 5

6 3D Patient Modeling Automatic Orbital Wall Modeling Existing method: manual operation on >100 images Proposed method: ~1 min. (1/40 less time) Resulted 3D orbital wall model Avr. 31m 12s Semi-automatic 3D modeling of orbital wall Avr. 43.7s Comparison test of 3D modeling time (manual vs. proposed method) 6

7 3D Surgical Planning 7

8 3D Modeling of Surgical Guide 8

9 9

10 AI 기반 3D 의료용 S/W 기술 임상빅데이터 AI 진단 AI 치료계획 AI 치료분석 환자 3D 데이터 Classification 치료방법추천 수술결과분석 10

11 3D CNN 기반어깨관절진단 학습 Rotator Cuff Tear 진단 Voxception-ResNet 네트워크사용, epoch 110 Train set 3573개 (None-RCT : 1749, RCT : 1824), Test set 200 >95% 정확도 학습진행에따른정확도및 activation map 변화 Voxception-ResNet 11

12 3D CNN 기반어깨관절 (Rotator Cuff Tear) 진단 12

13 13

14

15 3D simulation, 3D printing, AI, VR/AR Medical application

16 Contents 연구소개 VR/AR 의료응용사례 VR/AR 의료응용분야및전망 16

17 Epson MOVERIO 17

18 Epson MOVERIO 18

19 Evena Eye-On Glasses 19

20 Microsoft HoloLens 20

21 Microsoft HoloLens 21

22 3D4Medical 22

23 MediSIM 23

24 The Body VR: Anatomy Viewer 24

25 3D Organon VR Anatomy 25

26 NEOFECT 26

27 Motek 27

28 Motek 28

29 Dental Simulation - 3D Smile Design (CEREC) 29

30 NeuroVR 신경외과수술훈련용시뮬레이터 두개골개폐, 뇌내시경수술술기훈련

31 Osso VR 31

32 Help Me See Cataract Surgery (SOFA, InSimo) 32

33 SOFA (Simulation Open Framework Architecture) 33

34 Virtual Training Simulation Dental simulation Intravenous injection simulator Laparoscopic surgery simulation Arthroscopic surgery training 34

35

36 Surgical simulator ANGIO Mentor VirtaMed HystSim PELVIC Mentor U/S Mentor

37 Laparoscopic surgery simulator SimSurgery / Norway Immersion / USA Simbionix / USA Surgical-Science / Sweden Mimic Technologies / USA Mentice / Sweden Haptica / USA

38 Laparoscopic Surgical Training Simulation Deformable body modeling 3D visualization / haptic rendering / collision detection Gallbladder removal simulation Gallbladder removal simulation Haptic device for laparoscopic surgery simulation 38

39 Laparoscopic training simulator 39

40 Arthroscopic surgery simulator Diagnostic and therapeutic knee / shoulder arthroscopy training in orthopedic surgery 관절경수술 ARTHRO MENTOR

41 Arthroscopic surgery simulator 3D human body modeling (bone, muscle, ligament, ) Realistic visualization : normal mapping (texture) + lighting Arthroscopic camera simulation 3D human shoulder modeling Arthroscopic camera simulation

42 Arthroscopic surgery simulator Task: Basic navigation skill, feeling of burr Navigation, tool manipulation and orientation skills Deburring Navigation

43 Simulation for Craniopagus Surgery 43

44 Contents 연구소개 VR/AR 의료응용사례 VR/AR 의료응용분야및전망 44

45 혼합현실기반수술계획및가이드 Tokyo Univ. ( 일본 ) 악안면수술환자 3 차원해부모델 AR 환자치아형태 3D 매칭, makerless 실시간트래킹 Pisa Univ. ( 이탈리아 ) 악안면수술을위한 AR 기반네비게이션시스템 수술계획대로악안면골재배치 AR 수술계획정보제공

46 혼합현실기반원격치료 Proximie ( 미국 ) AR 기반원격진료솔루션 아이폰 / 아이패드로연결된두지점의전문가수술보조서비스제공 Google, University of Alabama at Birmingham ( 미국 ) AR 기반원격수술가이드솔루션 구글글래스이용 Teaching surgeon의술기를 AR로보면서수술진행

47 Nadine Hachach-Haram (TEDWomen 2017) How augmented reality could change the future of surgery change_the_future_of_surgery 47

48 Medical Education Visible Human Project (NLM, 1986) Visible Korean ( 한국과학기술정보원, 2000) Anatomage Table Medical education(ms Hololense, 2016) KIST 김래현

49 Live Surgery Medical Realities, UK KIST 김래현

50 Surgical Simulation Laparoscopic surgery (CAE, KIST) Arthroscopy surgery (VirtaMed) Eye surgery (HelpMeSee) Intravenous injection (KIST) Dental training (KIST) KIST 김래현

51 Surgical Planning & Guide Neuro surgery planning (UCLA) Knee & Maxillofacial surgery planning (KIST) AR-based surgical guide (Fraunhofer MEVIS Institute) KIST 김래현

52 AR Navigated Spine Surgery: Scopis 52

53 53

54 54

55 LINKFLOW 55

56 Vive Pro (HTC) 해상도 : 2880 x 1600 전방카메라 2대, 마이크 2대가상공간 : 10m x 10m 무선어댑터출시예정 56

57 Future of VR Hi resolution(8k), wide FOV(120), fast updated(120 fps) Multimodal stimuli (tactile, smell,..) Seamless and precise tracking ( <10 ms latency, sub-mm) HTC VIVE (2K resolution, 110 degree FOV, 90 fps, 2 controller, Tracking: sub-millimeter precision and < ~11ms latency) KIST 김래현

58 Future of VR Mobile VR Multi-view 360 video Social VR 360 Panoramic video (YouTube, Facebook) Social VR(Facebook) KIST 김래현

59 Future of AR Lighter, Cableless, Brighter H/W Wide FOV (Field of View) Easy Calibration Accurate Registration AI for Improved Function MS HoloLens 3 rd generation (2019) Magic Leap One (2018 spring) MAXST

60 60

61 Youngjun Kim 3D printing, 3D simulation, AI, VR/AR Medical application

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