최근 들어 의학 분야에서 수술에 앞서 수술을 연습하기 위한 시뮬레이터의 개발이 늘어나고 있다. 이러한 시뮬레이터를 사용하여 충분한 연습을 거치면 보다 능숙한 시술이 가능하다는 장점이 있다. 이번 호에서는 인체의 3D 모델을 만들고 이 모델을 써서 수술 시뮬레이터를 만든 사례에 대해 알아본다. 

■ 문영래 / 조선대학교 의과대학 의료정보학, 정형외과 교수로 대한 정형외과 학회 영문 학회지 편집위원 및 대한 스포츠 의학회 이사이다. 현재는 미국 컬럼비아대학병원 정형외과와 함께 아시아인의 3차원적 근골격 영상을 얻어 해부학적 특성을 연구하고 있다.
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■ 신동선 / 아주대학교 의과대학 해부학교실 연구강사로 대학에서 동양화와 컴퓨터를, 대학원에서 애니메이션과 해부학을 전공하였다. 현재 인체에 관련된 3D 영상을 만들고 있으며, 홍익대학교 애니메이션 전공에서 3D 애니메이션을 강의하고 있다. ‘MAYA 2009 3D ANIMATION(2009)’, ‘3D ANIMATION을 위한 동물 구조&동작(2010)’ 등의 책을 집필하였다.
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이번 호에서는 가상 허리천자 소프트웨어를 만드는 과정을 알아본다. 허리천자(요추천자, 腰椎穿刺, lumbar puncture)란 신경 계통 질환의 진단에 필요한 뇌척수액을 얻거나 약제를 주입할 목적으로 허리뼈 사이에 긴 바늘(성인의 경우 9∼10cm)을 찔러 넣는 시술이다.

뇌와 척수는 뇌척수액이라는 액체 속에 잠겨있어 보호를 받는데, 뇌나 척수에 이상이 생기면 이 액체의 성분도 바뀌게 된다. 따라서 뇌나 척수를 직접 검사하는 대신 간접적으로 뇌척수액을 조사하면 뇌나 척수가 어떤 상태인지 살펴볼 수 있다. 이를 위해서 뇌척수액을 얻어야 하는데, 멀쩡한 머리뼈를 뚫을 수는 없기 때문에 허리뼈의 척추 사이의 공간을 이용하는 것이다.

이러한 허리천자를 환자에게 시술하기 위해서는 충분한 연습이 필요한데 이러한 연습을 컴퓨터에서 가능하도록 하는 것이 가상 허리천자 소프트웨어이다. 가상 허리천자 소프트웨어를 만들기 위해서는 3차원 영상이 필요한데 이 영상은 MRI, CT, 절단면 영상 등을 써서 만들 수 있다. 이번 호에서는 절단면 영상을 써서 3차원 영상을 만들고, 이 영상을 써서 가상 허리천자 소프트웨어를 만드는 과정을 소개한다.

1. 절단면 영상에서 구조물을 찾음
3차원 영상으로 만들어야 하는 구조물을 절단면 영상에서 찾는다. 이 작업은 컴퓨터에서 직접 할 수도 있지만, 경우에 따라 종이에 출력해서 하는 것이 편리한 경우도 있다.
 
2. 구조물의 테두리에 빛깔을 채움
2차원 영상을 확인하기 위한 전처리 과정으로, 포토샵에서 구조물의 테두리를 그리고 각각의 빛깔로 채운다. 빛깔의 차이가 뚜렷한 구조물은 magic wand 툴 또는 quick selection 툴을 써서 그리고, 뚜렷하지 않으면 lasso 툴을 써서 그린다.
 
각 구조물에 빛깔을 채운 영상을 쌓아서 자르면 앞에서 본 혹은 옆에서 본 영상도 만들 수 있다. 이 작업은 직접 개발한 소프트웨어를 사용해서 하였다.

3. 표면 재구성을 함
2차원의 구역화 영상을 3차원 영상으로 만들기 위한 준비 작업으로, 각 구조물의 속을 흰색으로, 배경을 검은색으로 채운다. 앞에서 만든 영상에는 한 화면에 모든 구조물이 함께 들어 있었지만 여기에서 만든 영상에는 한 화면에 단지 하나의 구조물만 들어 있기 때문에 구조물 개수만큼의 이미지 세트가 생기게 된다.

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