인체 전신 CT촬영 데이터에서 200개의 뼈를 3D STL데이터로 변환하다! (feat.서울과학수사연구소)

 

 

■ BME(Bio Medical Engineering) 전문가, (주)퓨전테크놀로지

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(주)퓨전테크놀로지는 산업용 3D프린터 공급 및 3D프린팅 서비스 이외에도, BME*(Bio Medical Engineering) 서비스를 진행하고 있습니다. 이를 풀어 설명 드리자면, 바이오 메디컬 분야인 병원 혹은 연구소에서 촬영한, 사람의 CT영상, MRI영상 데이터를 3D 메쉬 데이터(STL)화 하는 서비스입니다.

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STL로 변환된 3D모델링 데이터는 요청에 따라 수정 및 편집을 진행할 수도 있으며, 데이터 분석을 위해 활용되기도 합니다. 필요한 경우 환자의 데이터를 기반으로 맞춤형 디바이스(임플란트, 보조기기 등)를 설계 할 수도 있습니다.

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최종 제작된 3D데이터 또는 이를 통해 제작된 맞춤형 임플란트, 보조 지지대와 장기 모델은 산업용 SLA,SLS방식의 3D프린터를 이용하거나, SLM방식의 메탈(금속) 3D프린터를 활용하여 출력하는 일도 하고 있답니다. 산업용 3D프린터로 출력된 인체 내부 뼈(Bone) 및 기관(Organs)의 3D데이터를 실물로 출력하여 수술 전 모의 수술에 활용하거나, 뼈의 맞춤형 임플란트를 계획하거나, 환자에게 수술을 위한 설명 자료로 활용됩니다.

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(주)퓨전테크놀로지는 6년 이상의 Materialise Mimics(미믹스) S/W 운용 기술력을 통해 국내에 독보적인 BME 서비스를 진행하고 있습니다. 특히 이 서비스가 가능하도록 해주는 강력한 Materialise Mimics(미믹스) S/W 를 직접 공급하고 교육을 진행하는 Materialise 사의 오랜 파트너사입니다.

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세계 최고의 3D프린팅 지원 S/W 개발사인 Materialise(머터리얼라이즈)사의 산업용 S/W인 Magics S/W의 Platinum Reseller사이자 의료용 S/W인 Mimics 국내 독점 리셀러로서 (주)퓨전테크놀로지는 국내 Mimics, Magics, 3-matic 교육을 진행하고 판매 및 유지보수를 진행하고 있답니다.

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■ 서울과학수사연구소에서 의뢰한 사람의 전신뼈 모델을 3D데이터화 하다!

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서울과학수사연구소에서 시신 데이터를 CT 데이터로 보존하여, CT 데이터로부터 원하는 뼈를 3D 모델로 추출, 그 후 3D 프린터를 사용하여 실제로 뼈 형상을 확인하고자 한 프로젝트입니다.

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CT 데이터 => Mimics를 통해 3D 메쉬 데이터 확보 => 3D프린터로 최종 출력 ​

 

Materialise Mimics의 가장 기본 기능인 Segmentation 기능을 활용하여 전신 뼈에 해당하는 3D Model (약 200여개)을 생성했던 작업으로써, 아래와 같이 Mimics의 화면을 통해 CT 데이터를 3D데이터화 하는 모습을 확인할 수 있습니다.

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■ Materialise사의 Mimics S/W

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Materialise사의 의료용 전문 3D모델링 소프트웨어 - Mimics (미믹스)

 

Mimics S/W로 전신 CT사진에서 척추만을 골라 3D데이터화 하는 모습 - (주)퓨전테크놀로지 S/W 담당자

 

Mimics S/W로 CT데이터를 3D 메쉬 데이터로 변환하는 과정

 

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Materialise Mimics로 전신의 뼈를 3D 메쉬 데이터화를 진행하고, 각 뼈를 생상별로 segmentation(분리)작업을 해 준 모습을 아래에서 확인할 수 있습니다. (Mimics에서 각 뼈를 분리하여 저장할 수 있답니다. 이를 통해 특정 부위의 뼈만 따로 저장하고 분리해서 stl데이터로 활용할 수 있답니다.)

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■ 3D메쉬 데이터로 탄생한 전신뼈 200개의 STL데이터

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전신 CT영상이 Mimics(미믹스) 소프트웨어를 통해 약 200개의 뼈 모양의 3D 메쉬 데이터로 변환된 모습

 

약 2,000장의 전신 CT촬영 사진을 Mimics로 불러오기 하여, 전신 CT사진 안에서 추출하고자 하는 뼈 부위만을 작업자가 골라내고, Mimics의 자동 추출 기능을 통해 총 200개의 뼈로 분리(Segmentation)하여 3D형상 데이터를 만들어냅니다. 색상별로 뼈가 분리되어 각 뼈를 하나하나 따로 STL확장자로 저장할 수 있습니다. 추출된 3D 데이터 사진을 잘 보시면 각 뼈들은 정밀한 형태와 표면 해상도로 3D데이터화 된 모습을 확인할 수 있습니다.

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■ 산업용 SLA 3D프린터로 출력한 전신 뼈 출력물

 

뼈 200개 출력에 사용된 산업용 Qubea SLA 3D프린터

 

광경화성 레진이 담긴 수조에 레이저를 선택적으로 조사하여 경화시켜 출력하는 방식의 산업용 SLA 3D프린터 - Qubea SLA 3D Printer

 

산업용 대형 SLA 3D프린터를 통해 출력된 200개의 전신 뼈 출력물

 

총 200개의 뼈를 3D프린터로 출력한 모습입니다. 사용한 방식은 산업용 3D프린터를 활용했습니다. 뼈의 표면조도와 세밀한 표현이 가능한 SLA 3D프린터는 큰 빌드 사이즈를 갖추어 빠르게 출력할 수 있었습니다.

사람 시신의 전신 CT영상(이미지)는 약 2,000장 정도를 활용하였습니다. Mimics를 이용하여 각 뼈를 선별하는 segmentation 작업과 3D메쉬 데이터의 틈새 메꾸기 및 표면 보정하기 등 많은 작업이 진행되었답니다. 작업에 소요된 총 시간은 3D 프린터로 출력하기 위한 데이터 수정시간까지 포함하여 약 2주일 정도 소요되었습니다.

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서울과학수사연구소에 전달된 전신 뼈 200개의 3D프린팅 출력물은 인체 랜드마크의 표현에 있어 우수함을 인정 받았으며, 특히 세부적인 표면 디테일에서 매우 우수한 평가를 받았습니다.

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■ (주)퓨전테크놀로지는 산업용 3D프린터 및 S/W 전문가입니다.

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저희 퓨전테크놀로지 BME 사업부에서는 해당 활용 사례와 같이 CT, MRI 등의 Dicom 데이터를 활용하여 Bone(뼈)을 추출하는 작업 외에도 Mimics Base 기능을 활용하여 혈관, 근육, 심장 등 인체 다양한 부분을 3D메쉬 데이터로 모델링 할 수 있습니다.

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이는 3D프린터로 바로 출력할 수 있도록 준비된 데이터(*.stl)로서 납품이 가능하며, 추가 요청 시에는 표면조도와 형태를 가장 디테일하게 표현하는 SLA 3D프린터를 활용한 출력대행도 진행합니다. (주)퓨전테크놀로지는 국내 3D프린터 및 3D모델링 서비스를 통해 의료업계의 다양한 용역 서비스를 도맡아 진행하고 있습니다.

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의료 분야에만 전문적으로 활동하는 전문 BME(Bio Medical Engineering) 엔지니어들이 항시 대기 중입니다. 언제든지 연락 주셔서 CT, MRI 등의 환자 맞춤형 의료 데이터를 3D 메쉬 데이터화 하여 맞춤형 임플란트를 제작, 수술 가이드, 수술 모형 제작, 3D데이터 보존 등 다양한 서비스를 진행해 드립니다.

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(주)퓨전테크놀로지

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