EN
TÜRKÇE
Oral Presentation - 40
Virtual Reality Soft Tissue Simulation Framework for Pediatric Endoscopic Procedures
B Tokar*, İ Özcan**, E Bakan***
*Eskisehir Osmangazi University, School of Medicine, Department of Pediatric Surgery, Division of Pediatric Urology, Eskisehir, Turkey
**Ti-Engineering
***Eskişehir Anadolu University, Faculty of Fine Arts, Department of Animation
While simulating rigid objects in computers is relatively easy, traditionally it was almost impossible to do real time soft tissues simulation. With the advent of Position Based Dynamics (PBD) techniques and GPU technology, real time soft tissues simulation is possible. The main purpose of the project, is to develop the methodology of designing and producing virtual reality (VR) soft tissue simulators for intraluminal and laparoscopic procedure in pediatric endoscopic surgery. In this reported part of the project, a basic VR simulation framework of a model for endourological interventions (EUI) is presented.
Method: A VR simulation framework for endoscopic procedures was planned. That study would be a base for developing VR simulation for a wide variety of pediatric endoscopic surgical procedures. In this part of our project, we aimed to develop VR simulation of urinary tract intraluminal structure (UTILS) for EUI. A model was designed with the help of real images and videos of the procedures. The foundation of the framework is PBD soft tissue simulation. PBD will allow us to simulate big volumes of soft tissues in real time in high discretization resolutions.
Results: Anatomical details of UTILS and instrument-organ compatibility were obtained in simulation. We have developed our own PBD system from scratch that runs on GPU, which provides excellent real time performance and allow modifications such as heat related phenomena, anisotropic behavior, or even dynamic behavior such as muscle contractions.
Conclusion: With the current trend of increasing GPU performance it will be possible to simulate bigger and extended portions of human body. Anticipating this development will also serve to produce simulators for pediatric urology practices. Developing project as a clinician and being ready for the future will contribute to pediatric urology training.
Pediatrik Endoskopik Prosedürler için Sanal Gerçeklik Yumuşak Doku Simülasyon Altyapısını Oluşturmak
B Tokar*, İ Özcan**, E Bakan***
*Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Tıp Fakültesi, Çocuk Cerrahisi AD, Çocuk Ürolojisi BD, Eskişehir
**Ti-Mühendislik
***Eskişehir Anadolu Üniversitesi, Güzel Sanatlar Fakültesi, Animasyon Bölümü
Amaç: Bilgisayarlarda katı cisimleri simüle etmek nispeten kolay olsa da, geleneksel olarak gerçek zamanlı yumuşak doku simülasyonu yapmak neredeyse imkansızdı. “Position Base Dynamics” (PBD) teknikleri ve GPU teknolojisinin ortaya çıkmasıyla, gerçek zamanlı yumuşak doku simülasyonu mümkün hale geldi. Projenin temel amacı, pediatrik endoskopik cerrahide intraluminal ve laparoskopik prosedür için sanal gerçeklik yumuşak doku simülatörleri (SGYDS) tasarlama ve üretme metodolojisini geliştirmektir. Projenin sunulan bu bölümünde, endoürolojik girişimler (EÜG) için geliştirilen modelin SGYDS altyapısı anlatılmaktadır.
Yöntem: Endoskopik prosedürler için bir SGYDS altyapısı planlandı. Bu çalışma, çok çeşitli pediatrik endoskopik cerrahi prosedürler için SGYDS geliştirmek amacı ile bir temel oluşturmak hedef olarak belirlendi. Projenin bu bölümünde EÜG için idrar yolu intraluminal yapısının sanal gerçeklik simulasyonunu geliştirmeyi amaçladık. İşlemlerin gerçek görüntüleri ve videoları yardımıyla bir model tasarlandı. Altyapının temeli, PBD yumuşak doku simülasyonudur. PBD’nin, yüksek ayrıştırma çözünürlüklerinde gerçek zamanlı olarak büyük hacimli yumuşak dokuları simüle edebileceği öngörüldü.
Bulgular: Simülasyonda üriner sistem lümen içinin anatomik detayları ve alet-organ uyumluluğu elde edildi. Mükemmel gerçek zamanlı performans sağlayan ve ısıyla ilgili fenomenler, anizotropik davranış ve hatta kas kasılmaları gibi dinamik davranışlar gibi değişikliklere izin veren GPU üzerinde çalışan özgün PBD sistemi geliştirdi.
Sonuç: Gün geçtikçe artan GPU performansı insan vücudunun daha geniş ve kapsamlı bölümlerini simüle etmeyi mümkün kılacaktır. Bu gelişimin çocuk ürolojisi uygulamaları için simülatörler üretmeye de hizmet edeceğini öngörerek, klinisyen olarak proje geliştirmek ve hazırlıklı olmak çocuk ürolojisi eğitimine katkı sağlayacaktır.