방법 논문

자기공명영상을 받는 소아 환자의 불안을 줄이기 위한 가상현실 시뮬레이션 개발

DOI:

10.3791/68609

⸱

2025년 8월 8일

 ,  ,  ,  , 
1Biomedical Engineering, Faculty of Engineering, Western University, 2Michael G.DeGroote School of Medicine, McMaster University, 3Department of Clinical Neurological Sciences, Schulich School of Medicine and Dentistry, Western University

이 논문에서

요약

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여기에서는 MRI 스캔을 받는 소아 환자의 불안을 줄이기 위해 가상 현실(VR) 게임화된 시뮬레이션을 개발하기 위한 프로토콜을 제시합니다. VR 경험은 MRI 환경의 광경과 소리를 재현함으로써 아이들이 절차에 익숙해지도록 돕고 편안함과 협조성을 향상시키는 것을 목표로 합니다.

초록

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자기공명영상(MRI)은 소아과 진료에서 귀중한 진단 도구로, 전리 방사선 없이 고해상도 이미지를 제공합니다. 그러나 낯선 환경, 밀폐된 공간, 시끄러운 소음은 고통, 밀실 공포증, 불안을 유발할 수 있습니다. 이로 인해 진정제의 필요성이 증가하고 영상 촬영 시간이 길어질 수 있습니다. 온타리오주 런던에 있는 빅토리아 어린이 병원의 차일드 라이프 프로그램은 현재 인형과 MRI 모델을 사용하여 학습 기반 접근 방식을 통해 소아 환자의 불안을 줄이는 데 도움을 주고 있습니다. 이러한 방법은 효과적이지만 MRI 경험을 사실적으로 표현하는 능력은 제한적입니다. 이를 해결하기 위해 우리는 헤드셋을 통해 경험하는 컴퓨터 생성 3D 환경인 가상 현실(VR)을 사용하여 빅토리아 어린이 병원의 소아 환자를 위해 특별히 설계된 게임화된 MRI 경험을 개발했습니다. 시뮬레이션은 MRI 환경의 광경, 소리 및 공간적 측면을 복제하여 어린이가 미리 경험에 익숙해질 수 있도록 도와줍니다. VR실은 빅토리아 아동병원의 실제 MRI실을 복제한 것이지만, 환경적 디테일을 수정하여 다른 시설에서 사용할 수 있도록 조정할 수 있습니다. 향후 작업에서는 정량적 및 정성적 평가를 통해 불안을 줄이는 시뮬레이션의 효과를 평가할 것입니다.

서론

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자기공명영상(MRI)은 질병 진단 및 치료 모니터링을 돕기 위해 연조직의 3차원 이미지를 생성하는 데 사용되는 비침습적 기술입니다1. MRI는 전리 방사선을 포함하지 않기 때문에 어린이에게 가장 안전한 영상 기법 중 하나로 간주됩니다1; 그러나 이 절차는 젊은 환자에게는 특히 어려울 수 있습니다. 어린이는 시끄러운 소음2에 노출된 상태에서 최대 한 시간 동안 밀폐된 터널에 가만히 누워 있어야 하며, 이는 두려움, 불안, 밀실 공포증 또는 진단 자체에 대한 두려움 고조를 유발할 수 있는 경험입니다 1,2,3,4,5. 이러한 불안은 신체적 안절부절(5-10세 어린이는특히 움직임에 취약함6), 순응도 저하 또는 행동 장애를 초래할 수 있습니다7. MRI 시술은 밀리미터 단위의 미세한 움직임이 이미지를 왜곡하여 반복 스캔이 필요할 수 있기 때문에 환자의 협조에 크게 의존합니다. 이는 가족에게는 고통이 될 수 있고 병원에게는 재정적으로 부담이 될 수 있습니다8. 부모 또는 보호자의 불안은 어린이가 종종 성인의 감정을 반영하기 때문에 MRI 중 어린이의 스트레스에 기여할 수 있습니다9; 따라서 시술 중 부모의 참여와 준수는 아동의 MRI 스캔10의 성공에 기여하는 것으로 나타났습니다.

MRI 전에 소아 불안을 관리하기 위해 여러 기술이 사용되지만 그 효과는 제한적입니다. 진정제나 마취제는 스캔하는 동안 어린이를 가만히 유지하는 데 도움이 되지만 협응력 장애, 현기증, 초조 증가 등 부작용 발생률이 더 높습니다 8,11. 대안으로, 심리적 준비는 의료 환경에서 소아 스트레스를 줄이고 12,13,14 MRI 10,15 전에 진정 및 마취의 필요성을 낮추는 것으로 나타났습니다. 심리적 준비에는 태블릿(16,17)의 대화형 비디오 사용, 교육 및 산만 기술(6,7), 놀이 치료(7), 인지 행동 치료 훈련(18) 및 신체 모의 MRI(19,20)가 포함됩니다. 그러나 이 접근 방식은 캐나다 온타리오주 런던에 있는 빅토리아 어린이 병원에서 입증된 바와 같이 한계가 있습니다. 아동 생활 프로그램의 아동 생활 전문가는 MRI 촬영 전에 소아 환자의 불안이나 두려움을 해결하기 위해 다양한 심리적 준비 도구를 사용합니다. 아동의 연령, 불안 수준 및 성격에 따라 개입에는 그림책, iPad 비디오, 장난감 복제 모델, 대규모 MRI 복제 또는 사전 스캔 투어가 포함될 수 있습니다(그림 1). 스캔하는 동안 아이들은 편안한 장난감이나 담요를 MRI에 가져오거나 화면에서 비디오를 볼 수도 있습니다. 이러한 접근 방식은 산만함, 편안함 및 친숙함을 제공하면서 MRI 과정에 대해 아동을 교육하는 것을 목표로 합니다. 그러나 이러한 개입에는 단점이 있습니다: 방이 사용 중이기 때문에 투어를 이용할 수 없는 경우가 많습니다. 그림책, 복제 모델 및 iPad 비디오는 나이가 많은 어린이의 관심을 끌지 못하거나 MRI 경험의 전체 그림을 제공하지 못할 수 있습니다. 이러한 방법 중 어느 것도 MRI의 시끄러운 소음을 복제하지 않습니다. 그리고 아마도 가장 중요한 것은 아이들이 밀폐된 공간에서 가만히 있는 연습을 하는 것을 허용하지 않는다는 것입니다. 따라서 이러한 한계를 해결하기 위해서는 매력적이고 몰입감 있는 새로운 개입이 필요합니다.

가상 현실(VR)은 교육, 훈련 및 의료 분야에서 점점 더 많이 사용되고 있는 헤드 마운트 디스플레이를 통해 볼 수 있는 3차원(3D) 컴퓨터 생성 환경입니다. VR은 현실 세계21의 대화형적이고 사실적인 시뮬레이션을 생성하며, 이 기술은 가상 세계에서 물리적 존재감을 생성하기 때문에 어린이가 특히 반응합니다(22,23). 연구에 따르면 VR은 소아 병원 전 불안을 효과적으로 감소시키는 것으로 나타났습니다: Eijlers et al. VR 개입은 특히 주의 산만 도구로 사용될 때 의료 시술을 받는 어린이의 통증과 불안을 크게 감소시키는 것으로 나타났습니다24; 유사하게, Chiu et al. 몰입형 VR이 가상 병원 투어를 제공함으로써 친숙함을 통해 어린이의 수술 전 불안을 효과적으로 줄일 수 있음을 입증했습니다25. 이러한 이점은 VR이 진정의 필요성을 줄일 수 있는 잠재력을 가진 소아 MRI 준비로 확장됩니다. 여러 연구에서 VR을 사전 MRI 개입 도구로 탐색하여 긍정적인 결과를 얻었습니다. 예를 들어, Ashmore 등은 360° 비디오를 사용하여 MRI를 통해 어린이를 안내하는 무료 VR 앱을 개발했는데, 이 기술은 환자 5명 중 4명에서 전신 마취 사용을 방지하면서 사용 편의성과 유용성에 대해 직원과 환자 모두로부터 높은 평가를 받았습니다26. Saliba et al. VR MRI 경험에 5분만 노출되어도 소아 환자의 불안이 크게 감소하는 것으로 나타났습니다27. 또한 표준 매뉴얼과 Stunden et al.이 만든 병원 아동 생활 프로그램이 포함된 맞춤형 VR MRI 앱은 VR 그룹이 간병인 만족도가 더 높고 간병인 불안이 현저히 낮다고 보고한 것으로 나타났습니다. 부모의 간병인 고통이 의료 시술 중 아동의 반응에 영향을 미칠 것으로 예상되기 때문에 이는 중요한 발견이었습니다28. 이러한 결과를 바탕으로 보다 최근의 연구에서는 VR MRI 준비 도구에서 상호 작용 및 게임화의 영향을 평가했습니다. Yanget al. 홀드 스틸 게임, 360° 비디오 및 마음챙김 섹션을 포함한 여러 모듈이 있는 독립형 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 기반 VR MRI 시뮬레이터를 도입했습니다. 그들의 파일럿 연구는 표준 교육 자료에 비해 훨씬 더 높은 참여도, 만족도 및 인지된 효과를 보여주었습니다29. Yanget al. 2D 비디오, 360° 비디오, 패시브 VR 및 게임화된 대화형 VR의 네 가지 양식을 비교했으며, 게임화된 VR 조건은 청소년의 머리 움직임을 크게 줄이고 자가 보고된 준비 및 참여를 개선했습니다. 이 연구의 결과는 행동 리허설과 즉각적인 피드백이 절차 준비를 개선하고 동작으로 인한 스캔 실패를 줄일 수 있다는 가설을 뒷받침했습니다30. Liszio와 Masuch는 둔감화와 대화형 스토리텔링을 통합한 재미있는 아동 중심 VR 애플리케이션이 MRI 관련 불안을 줄일 수 있음을 유사하게 입증했습니다. 이 디자인은 게임화의 역할과 스트레스 유발 자극에 대한 점진적인 노출을 강조했으며, 이는 현대 소아과 프레임워크31에 부합합니다. 그러나 이러한 성공적인 결과에도 불구하고 이 기술은 완전히 구현되지 않았습니다.

빅토리아 어린이 병원의 MRI 경험에 대한 VR 시뮬레이션은 기존 소아 MRI 준비 도구의 한계를 해결하기 위해 개발되었습니다. 각 구성 요소의 설계는 아동 생활 전문가, MRI 기술자와의 상담 및 병원의 MRI 스캔 절차에 대한 직접적인 관찰을 통해 정보를 얻었습니다. 병원 환경은 처음에 3D 모델링을 사용하여 세부적인 가상 환경을 형성하여 재현되었습니다. 그런 다음 3D 모델을 게임 엔진에 통합하여 몰입형 VR 경험을 만들었습니다. 개발 프로세스에는 다음을 포함한 여러 도구가 사용되었습니다: 병원 환경의 3D 모델링을 사용하여 구축된 물리적 MRI실을 나타내는 "레벨"; 개체에 애니메이션을 적용하고 모션을 동기화하는 데 사용되는 타임라인 기반 애니메이션 도구인 "레벨 시퀀서"; 사용자의 관점을 시뮬레이션하여 가상 보어 속으로 미끄러지는 느낌을 만드는 애니메이션 "시네 카메라 액터"; MRI의 청각 경험을 모방하기 위해 슬라이딩 애니메이션과 동기화되는 MRI 기계의 소음을 복제하는 오디오 트랙; 침대에 부착된 MRI 안전 산만 화면을 복제하는 화면 시뮬레이션으로, MRI 기술자는 어린이가 가만히 있을 수 있도록 스캔 중에 어린이가 볼 수 있도록 비디오로 업로드할 수 있습니다. 머리와 손 추적을 포함하므로 가상 환경에서 사용자의 개체 역할을 하는 VR 폰; MRI 시뮬레이션 시퀀스를 시작하는 데 사용되는 휴대용 대화형 큐브인 "잡을 수 있는 개체"는 집으면 애니메이션 타임라인의 시작을 트리거합니다. 보호자와 아동 생활 전문가의 참여를 지원하기 위해 멀티플레이어 시스템이 통합되어 여러 사용자(예: 기술자, 부모, 보호자 또는 아동 생활 전문가)가 마이크를 통한 음성 채팅을 사용하여 클라이언트-서버 모델을 통해 동일한 가상 환경에서 상호 작용할 수 있도록 하여 플레이어 간의 실시간 커뮤니케이션을 지원하고 아동의 고립감을 완화합니다.

이 연구의 목적은 MRI 전 소아 환자를 위한 불안 개입으로 Child Life Program에서 사용하기 위해 온타리오주 런던에 있는 Victoria Children's Hospital에서 MRI 경험의 게임화된 가상 시뮬레이션을 개발하는 것이었습니다. 가상 현실(VR) 헤드 마운트 디스플레이를 통해 보는 시뮬레이션은 어린이들이 MRI 스캐너와 주변 환경에 익숙해지도록 하고 실제 경험을 정확하고 몰입감 있게 표현하여 불안을 줄이는 것을 목표로 합니다. 멀티플레이어 모드를 통해 어린 환자들이 시뮬레이션에 참여할 수 있어 다양한 연령대에서 사용 편의성을 높일 수 있습니다. 이 연구에서 개발된 VR 시뮬레이션은 빅토리아 병원을 특별히 모델로 삼았지만 이 방법은 적응력이 뛰어나며 환경 친숙함이 환자의 불안을 완화하는 데 도움이 될 수 있는 모든 의료 환경을 재현하는 데 적용할 수 있습니다. 이것은 멀티플레이어 기능의 추가 대화형 기능, 경험을 종료하는 휴대용 도구, MRI 내부의 비디오 화면 및 음성 채팅 모드를 통합한 가상 MRI 경험을 보고한 최초의 알려진 연구입니다. 이번 연구를 통해 빅토리아 아동병원의 아동 생활 전문가들이 소아 환자의 삶을 향상시키기 위해 미래에 사용할 도구를 개발하고자 합니다.

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프로토콜

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이 연구에 대한 윤리적 승인은 Western University Health Sciences Research Ethics Board(HSREB)(프로젝트 ID: 116749)로부터 얻었습니다. 인간 참가자로부터 서면 동의서를 얻었습니다. 필요한 시약과 장비는 재료표에 나와 있습니다.

자산의 1. 3D 모델링

참고: 3D 모델링 소프트웨어를 사용하여 MRI 기계와 주변 환경의 사실적인 축척 3D 모델을 만듭니다.

  1. 사진 문서
    1. 실제 MRI실의 사진 문서를 여러 각도에서 캡처합니다. 정확한 참조 자료를 제공하기 위해 모든 벽, 장비, 가구 및 건축적 특징이 보이는지 확인하십시오.
  2. 3D 형상 모델링
    1. 3D 모델링 소프트웨어를 실행합니다.
    2. 참조 이미지를 작업 영역으로 가져옵니다.
    3. 큐브, 원통 및 평면과 같은 기하학적 기본 요소를 사용하여 MRI 룸의 기초를 구성하는 모양을 만듭니다.
    4. 참조 이미지를 기반으로 실제 비율과 일치하도록 바닥, 천장, 벽 및 캐비닛의 치수를 조정합니다.
    5. 스캐너 보어와 외부 구조를 복제하기 위해 원통, 구 및 곡면을 레이어링하고 수정하여 MRI 기계와 비디오 스크린을 구성합니다.
    6. 세분화 및 경사 수정자를 적용하여 가장자리를 매끄럽게 하고 사실적인 윤곽을 만듭니다.
    7. 정점 모드를 사용하여 곡선 요소를 미세 조정하고 모델에 구조 세부 정보를 추가합니다.
  3. 공간 보정
    1. 카메라 매칭 도구를 사용하여 참조 이미지에 3차원 축을 오버레이합니다.
    2. 가상 카메라 관점을 원본 사진과 일치시켜 공간적 정확성과 비례성을 보장합니다.
    3. 보정된 카메라 뷰를 기반으로 모든 3D 개체를 배치하고 크기를 조정하고 참조 이미지와 정렬을 확인하여 올바른 깊이, 회전 및 배치를 보장합니다.
  4. 텍스처링
    1. 모델의 각 표면에 재질과 텍스처를 적용합니다. 실제 MRI 룸 환경과 일치하는 색상을 선택하십시오.
    2. UV 편집 도구를 사용하여 필요한 경우 개체 위에 텍스처 이미지를 래핑합니다.
    3. 거칠기, 반사율, 금속 특성을 포함한 표면 특성을 조정하여 사실적인 조명 상호 작용을 시뮬레이션합니다.
  5. 공동 개발
    1. 모델링 소프트웨어 내에서 실시간 다중 사용자 편집을 지원하도록 사설 네트워크를 구성합니다.
    2. 여러 기여자가 동일한 파일에 자산을 함께 빌드하고 배치할 수 있도록 하여 동시 협업을 가능하게 합니다.
      참고: 완성된 3D 모델은 공간적으로나 시각적으로 실제 방과 매우 유사해야 하며 치수, 레이아웃 및 주요 구성 요소를 정확하게 캡처해야 합니다(그림 2 및 그림 3). 모델이 완성되면 게임 엔진으로 가져와 VR과 함께 사용하는 데 필요한 기능 요소를 추가할 수 있습니다.

2. 기능 시뮬레이션 개발

  1. 레벨 생성
    1. 게임 엔진에서 기본 레벨을 생성하거나 사전 구축된 3D 모델을 가져오십시오32.
    2. 이전에 모델링한 3D 가상 자산을 실제 장면과 일치하도록 새 레벨로 가져옵니다(그림 4).
    3. 방향성 조명 및 포인트 라이트와 같은 조명 요소를 배치합니다.
    4. 씬이 빌드되면 월드 세팅을 구성합니다.
      1. 게임 모드를 기본 VR 게임 모드로 설정하면 플레이어가 게임에 들어갈 때 VR 모드가 자동으로 활성화됩니다.
      2. 디폴트 폰 클래스를 VR 폰 으로 설정하여 VR 폰이 PlayerStart 포지션에서 생성되도록 합니다.
  2. 레벨 시퀀서
    1. 시네마틱(Cinematics) 으로 이동하여 레벨 시퀀서를 생성한 다음, 언리얼 엔진의 레벨 메인 뷰포트에서 레벨 시퀀스 추가(Add Level Sequence) 를 선택합니다. 시퀀스{Engine, #4}의 이름을 바꾸고 저장합니다.
    2. 시퀀서 창이 자동으로 열리면 이상값에서 필요한 액터(예: 라이트, 스태틱 메시)를 임포트하고 액터를 시퀀서 타임라인으로 드래그하거나 트랙(Track) 을 클릭한 다음 액터33 을 클릭하여 로드합니다.
    3. 위치, 회전 및 배율과 같은 시퀀스의 변환을 편집합니다.
  3. 오디오 통합
    1. MRI 획득 콘솔 마이크에서 테이블 위에 환자가 있는 3T 스캐너의 MRI 사운드를 녹음합니다. MP 범위, 확산 및 EPI 시퀀스를 기록합니다.
      참고: 기록된 MRI 스캐너에서 조용한 매개변수가 활성화되지 않았습니다. 사전 녹음된 MRI 사운드는 VR 헤드셋을 통해 재생할 때 최대 75db에 도달했습니다.
    2. MRI 사운드의 .wav 오디오 트랙을 추가합니다. 시퀀서 창에서 트랙을 클릭한 다음 오디오 트랙 을 클릭하여 MRI 오디오를 찾습니다.
    3. MRI 오디오 파일을 선택하여 타임라인에 배치합니다.
    4. 오디오를 애니메이션 재생과 동기화하여 사용자가 누워서 MRI 기계에 밀어 넣을 때 오디오가 시작되도록 합니다.
  4. 카메라 애니메이션
    1. 시퀀서 창에서 트랙으로, 액터를 시퀀서로, 시니카메라 액터 로 이동하여 시네 카메라 액터를 추가합니다.
    2. 시네 카메라 액터를 선택한 다음, 시퀀서에서 트래킹 및 트랜스폼합니다.
    3. 타임라인의 시작 부분에 키프레임을 추가합니다. 끝으로 이동하고, 카메라의 변형을 조정하고, 두 번째 키프레임을 추가하여 카메라 움직임에 애니메이션을 적용합니다.
    4. 시네 카메라 액터, 버추얼 레그, MRI 사운드, 비디오 디스플레이, 스크린을 레버 시퀀서 트랙에 추가하고 키프레임을 배치합니다. 애니메이션의 모든 메시를 동기화하여 몸 전체가 시네 카메라와 함께 움직이도록 합니다(보충 그림 1).
    5. 시퀀서의 재생 버튼을 사용하여 애니메이션을 미리 봅니다(그림 5).
  5. 화면 시뮬레이션
    1. MRI에 사용할 수 있는 비디오의 MP4 비디오 파일을 가져와 시작합니다.
    2. 미디어 플레이어를 사용하여 비디오를 로드하고 자료를 생성합니다.
    3. 머티리얼을 디폴트 스태틱 메시(예: 평평한 큐브)에 적용하여 스크린 역할을 합니다.
    4. 로비가 있을 위치에 삽입되는 디폴트 스태틱 메시의 이전에 모델링한 3D 외부를 적용합니다.
    5. Media Player 트리거 노드를 사용하여 비디오를 재생하여 화면에 산만한 콘텐츠를 표시합니다(그림 6 및 그림 7).
  6. 잡을 수 있는 개체 및 애니메이션 트리거
    1. 기본 큐브에 grab 구성 요소를 추가하여 인간-컴퓨터 상호 작용을 가능하게 합니다34 (그림 8).
    2. 그립 위치 주위에 구 추적을 만들어 모션 컨트롤러 그립 버튼을 사용하여 손 상호 작용을 구현합니다.
      1. 그립 입력 시 액터를 컨트롤러에 연결합니다.
      2. 컨트롤러 그립 버튼을 놓으면 액터를 분리합니다.
    3. MRI 스캔 시작과 같은 애니메이션을 트리거하도록 잡기 구성 요소를 구성합니다.
    4. 블루프린트 로직을 사용하여 오브젝트를 잡은 후 게이트 제한을 엽니다. 물체를 잡지 않을 때는 실수로 만지지 않도록 입력 채널을 닫으십시오(보충 그림 2).
    5. 오른쪽 컨트롤러의 트리거 키를 눌러 애니메이션을 트리거합니다. VR 폰에서 play animation 함수를 호출합니다.
    6. 블루프린트가 현재 레벨에서 해당 시퀀스 플레이어와 일치하는 레벨 시퀀스 액터를 찾을 수 있는지 확인합니다(보충 그림 3).
  7. 위젯 기반 인터페이스 생성
    1. 새 사용자 위젯 블루프린트를 생성합니다.
    2. 방향 재설정, 다시 시작, 세션 생성 및 세션 참여라는 드롭다운 목록의 일부로 가상 버튼을 추가합니다(그림 9).
    3. "세션 만들기"를 서버를 시작하고 올바른 수준을 로드하는 논리에 바인딩합니다(보충 그림 4).
      참고: VR 컨트롤러의 입력 옵션 수가 제한되어 있기 때문에 컨트롤러 입력 대신 위젯 버튼을 사용하십시오. 방향 재설정 단추는 추적이 잘못 정렬되면 사용자의 보기를 다시 중앙에 배치합니다. restart 는 VR 폰을 "PlayerStart" 로 다시 전송합니다. 세션 생성은 새로운 멀티플레이어 세션과 서버를 생성합니다. 서버 찾기는 참가할 수 있는 세션을 검색합니다.
  8. 멀티플레이어 시뮬레이션 만들기35
    1. 구성 파일을 수정하여 온라인 기능을 활성화합니다.
      1. 고급 세션 플러그인을 설치하고 통합합니다.
      2. 음성 채팅 및 멀티플레이어 모드에 대해 온라인 서브시스템 유틸리티, 고급 Steam 세션 , 고급 세션 플러그인을 활성화합니다.
      3. 버튼 트랜스포머를 추가하여 프로젝트 세팅(Project Settings) 을 열고 입력(Input) 섹션으로 이동하여 메타 퀘스트 컨트롤러 입력을 언리얼 엔진 이벤트와 연결합니다. RightTrigger를 Oculus Touch(R) 트리거로, LeftTrigger를 Oculus Touch(L) 트리거로, LeftXForQuit를 Oculus Touch(L) X Press로 설정합니다. 이 매핑을 사용하여 음성 채팅을 트리거하고 VR 컨트롤러를 통해 메뉴 상호 작용을 활성화합니다.
    2. 위젯 기반 인터페이스에서 세션 생성 버튼을 사용하여 세션을 시작하고 서버가 올바른 레벨에 참여하도록 합니다.
      1. 드롭다운 목록을 사용하여 세션 검색 결과에서 검색된 서버 이름을 표시합니다.
      2. 세션 찾기 함수를 사용하여 세션 검색 결과에서 사용 가능한 서버 이름을 검색합니다.
      3. 각 서버 이름을 위젯 항목에 전달하고 드롭다운 목록에 추가합니다.
      4. 사용자가 목록에서 세션을 선택하고 해당 서버에 참여할 수 있도록 허용합니다.
    3. 서버(기술자 또는 부모) 및 환자 또는 클라이언트(하위 또는 추가 사용자)와 같은 기본 역할을 정의합니다.
      1. 레벨에 PlayerStart 액터를 배치하고 할당된 역할에 따라 각 액터에 표시 이름을 지정하여 멀티플레이어 모드에서 사용자를 구별합니다. Player1: 기술자 또는 간병인; 플레이어2: 환자 또는 내담자(보충 그림 5).
      2. 블루프린트 로직을 사용하여 플레이어 카운터를 사용하여 PlayerStart 태그를 할당합니다.
      3. 더 많은 플레이어가 필요한 경우 레벨에 다른 PlayerStart 를 생성하고 이름 태그를 클라이언트 또는 환자 번호를 나타내도록 변경합니다.
    4. 더 나은 사용자 상호 작용을 위해 머리와 손 동기화를 구현합니다.
      1. 헤드셋과 핸드 컨트롤러에 대한 트래킹 컴포넌트를 VR 폰에 추가합니다.
      2. 이벤트 틱에서 헤드셋 및 핸드 컨트롤러에서 로컬 변환 데이터를 수집합니다.
      3. 컨트롤러가 로컬 플레이어에 속하는 경우 원격 프로시저 호출을 사용하여 변환 데이터를 서버로 보냅니다. 컨트롤러가 원격 플레이어에 속해 있는 경우, 서버에서 트랜스폼 데이터를 받아 메시 또는 카메라 액터에 적용합니다(그림 10).
    5. 클라이언트-서버 모델(CS 모드)을 사용하여 사용자 간에 작업을 동기화하고 모든 정보를 서버에 전달합니다(보충 그림 6).
      참고: 후속 작업이 각 포트에 배포되어 동기화를 수행할 수 있도록 정보를 서버에 전달해야 합니다. 멀티플레이어 모드를 사용할 때 위젯을 "클릭 시"에서 "누름 시"로 변경해야 합니다(보충 그림 7).
  9. 음성 채팅 통합36
    1. VR 폰 블루프린트를 엽니다.
    2. VR 폰에 보이스 캡처 컴포넌트를 추가하여 보이스 녹음 기능을 활성화합니다.
    3. 멀티플레이어 세션에 들어갈 때 활성화되도록 구성 요소를 설정합니다.
    4. 세션 상태와 연결되고 서버에 연결된 경우에만 활성화되도록 음성 시스템을 구성합니다
    5. 음성 채팅을 활성화하도록 VoiceThread 구성 요소를 구성합니다. 두 개의 PlayerStart를 시작하고 멀티 플레이어 세션 중에 양방향 오디오 전송을 확인하여 음성 채팅을 테스트합니다.
  10. 종료 및 재설정 기능
    1. 종료 애니메이션을 생성하여 레벨에 로드합니다.
    2. 블루프린트 로직을 사용하여 종료 애니메이션을 트리거하기 전에 현재 애니메이션을 중지합니다(보충 그림 8).
    3. 잘못 정렬된 경우 사용자를 시작 위치로 다시 순간이동시키는 재설정 기능을 추가합니다(보충 그림 9 및 보충 그림 10).
  11. 건강한 지원자를 대상으로 사전 테스트
    1. 이전에 사전 테스트로 MRI 스캔을 경험한 5명의 건강한 대학원생 지원자를 대상으로 시뮬레이션을 테스트합니다.
    2. 5점 리커트 척도 설문 조사를 사용하여 건강한 지원자가 실제 MRI에 대한 이전 경험과 VR MRI의 유사성을 평가할 수 있도록 합니다. MRI 기계와 방의 물리적 외관, 소음, 스캔 과정 중 시각, 갇혀 있거나 밀폐된 느낌, 가만히 누워 있는 느낌, 환경에 대한 전반적인 인상을 반영하는 8가지 질문을 사용합니다.

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결과

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빅토리아 어린이 병원의 소아 환자들이 MRI 시술을 준비할 수 있도록 기능적이고 몰입감 있고 사실적인 VR MRI 시뮬레이션이 성공적으로 개발되었습니다. 시뮬레이션의 추가 기능은 안정적으로 작동하여 임상 테스트 준비가 되어 있음을 보여줍니다. 첫 번째 성공적인 결과는 3D 모델링 기술을 사용하여 MRI 스캐너와 주변 환경을 정확하게 재현한 것입니다. 참조 사진을 사용하여 실제 공간 차원과 일치하도록 가상 자산을 보정했기 때문에 최종 환경은 어린이가 실제 스캔 중에 접하게 될 것을 밀접하게 복제하는 높은 수준의 시각적 및 공간적 충실도를 달성했습니다. 두 번째 주요 개발은 실제 MRI 보어로 미끄러지는 감각 경험을 밀접하게 모방하는 사실적인 가상 MRI 스캔을 만드는 것이었습니다. 아이들은 실제 시술 중과 마찬가지로 현실 세계에 누워 스캐너 오디오와 함께 카메라 애니메이션 시퀀스를 사용하여 시뮬레이션된 MRI 스캔을 경험하도록 지시받습니다. VR MRI는 현재 빅토리아 아동 병원에서 사용하기 위해 개발된 유일한 개입으로, 아동 생...

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토론

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가상 MRI 시뮬레이션의 개발은 소아 환경에서의 유용성에 영향을 미치는 설계 결정에 의해 형성되었습니다. 아동 생활 전문가와 MRI 기술자의 의견은 실제 절차를 가상으로 복제하는 데 중요한 역할을 했습니다. 예를 들어, 실제 스캔에서 주의를 산만하게 하는 도구로 일반적으로 사용되는 침대 위에 비디오 MRI 디스플레이를 포함하는 것은 아동 생활 전문가의 권장 사항에 따라 가상 MRI에 구현되었습니다. 마찬가지로, "떠나기 시뮬레이션" 버튼의 추가는 아이들이 고통을 전달하는 방법으로 MRI 절차 중에 사용되는 실제 스퀴즈 볼에서 영감을 받았습니다. 이러한 아동 중심의 결정은 절차적 불안을 줄이고 협력을 늘리는 데 있어 사용자 정의 가능하고 몰입도 높은 VR 요소의 중요성을 강조하는 문헌과 일치합니다37. 또한 임상 관련성을 보장하기 위해 설계 프로세스 초기에 의료 전문가를 참여시키는 것의 가치를 보여줍니다.

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감사의 글

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이 프로토콜의 개발에 도움이 된 기여와 통찰력을 제공해 주신 온타리오주 런던에 있는 빅토리아 어린이 병원의 아동 생활 전문가와 MRI 기술자에게 많은 감사를 드립니다. 이 작업은 캐나다 국립 과학 및 공학 연구 위원회, 에픽게임즈, 런던 보건 과학 센터 및 아동 건강 재단 소아 신경외과 및 신경과학 기부 연구 의장의 자금을 통해 수행되었습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
어드밴스드 세션 플러그인플러그인https://vreue4.com/generated-node-documentation?section=advanced-sessions-plugin언리얼 엔진 블렌더 소프트웨어에서 스팀 멀티플레이어 기능을 활성화
렌더 파운데이션https://www.blender.org/3D 버추얼 MRI 환경 및 에셋 모델링에 사용됨
FspyFspy 프로젝트(GitHub)https://fspy.io/카메라 매칭 및 원근 보정에 사용
HamachiLogMeInhttps://vpn.net/개발 중 멀티플레이어 세션을 위한 가상 LAN을 만드는 데 사용
Quest 3 및 3S 헤드셋Metahttps://www.meta.com/ca/quest/?srsltid=AfmBOooSwFweWKye9LY
HHsSsuGhZgdZZxi-m7xAFtC
시뮬레이션 테스트 및 배포에 사용되는 ecIK2ekZnTAhGr		VR 헤드셋
멀티 유저 플러그인언리얼 엔진 마켓플레이스https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/multi-user-editing-in-unreal-engine내에서 실시간으로 협업 편집 가능
https://store.steampowered.com/멀티플레이어 접속에 필요한 온라인 서비스 플랫폼(스팀 온라인 서브시스템 경유)
언리얼 엔진에픽게임즈https://www.unrealengine.com/en-USVR 시뮬레이션 개발에 사용되는 게임 엔진
채팅 플러그인 / VOIP 토커언리얼 엔진https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/voice-chat-with-epic-online-servicesVR 멀티플레이어 환경에서 보이스채팅 가능
Windows PCMicrosoft자체 조립VR 프로젝트 구축을 위한 개발 및 테스트 플랫폼입니다. AMD Ryzen 9 5900X CPU, Nvidia RTX 3080Ti GPU, 32GB RAM 및 2TB SSD 4TB 하드 드라이브
커뮤니티 합니다. 블 Meta 언리얼 엔진 Steam Valve Corporation 보이스

참고문헌

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