◎ ความท้าทาย：

การเปลี่ยนชิ้นส่วนร่างกายมนุษย์จริงให้เป็นแบบจำลอง 3 มิติที่สมจริง สำหรับบทเรียนแบบโต้ตอบที่ช่วยดึงดูดความสนใจของนักเรียนได้ดียิ่งขึ้น และเตรียมความพร้อมให้พวกเขาสำหรับอาชีพในวงการแพทย์

◎ วิธีแก้ปัญหา：

Artec Leo, Artec Studio, Apple Vision Pro

◎ ผลลัพธ์：

แบบจำลอง 3 มิติที่มีรายละเอียดสูงของแขนขา, อวัยวะ และระบบต่าง ๆ ในร่างกาย บันทึกภาพแบบ 360 องศา รวมถึงบริเวณอุ้งเชิงกรานที่มีลักษณะสำคัญทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการสูติศาสตร์และนรีเวชวิทยา

◎ ทำไมต้อง Artec 3D ?：

Artec Leo รวดเร็ว, ไร้สาย และใช้งานง่าย เหมาะอย่างยิ่งสำหรับผู้เริ่มต้นที่ต้องการสร้างสื่อการเรียนรู้ดิจิทัลที่สมจริงได้อย่างรวดเร็ว Artec Studio จะแปลงข้อมูลที่บันทึกไว้เป็นไฟล์ STL และ OBJ สำหรับการพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างแบบจำลองทางกายภาพ หรือเพื่อดูภาพผ่านแว่น VR

Artec Leo พร้อมแบบจำลองกายวิภาค 3 มิติของสมองใน Artec Studio ภาพจาก NUS

เทคโนโลยี 3 มิติ กำลังกลายเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งในวงการแพทย์ ไม่ว่าจะเป็นการให้ความรู้แก่ผู้ป่วยก่อนการผ่าตัด หรือการสอนนักศึกษาถึงวิธีการผ่าตัด โมเดลกายวิภาค (ทั้งแบบพิมพ์ 3 มิติและแบบดิจิทัล) ล้วนเป็นทางออกที่เหมาะสมสำหรับการแสดงภาพล่วงหน้า

หนึ่งในความท้าทายหลักของการแปลงกายวิภาคของมนุษย์ให้เป็นดิจิทัลคือความแม่นยำ อวัยวะภายในของเราเต็มไปด้วยระบบที่ซับซ้อนและรายละเอียดระดับจุลภาคที่ยากต่อการบันทึก ตัวอย่างเช่น หลอดเลือดก่อตัวเป็นเครือข่ายที่แคบและซับซ้อน ซึ่งมีความเสี่ยงต่อความผิดเพี้ยนจากการเคลื่อนไหวในระหว่างการแปลงเป็นดิจิทัล

นอกจากนี้ยังมีประเด็นเรื่องการบูรณาการเทคโนโลยี ในทางทฤษฎี การสร้างแบบจำลองทางกายวิภาคดูเหมือนจะเป็นวิธีโต้ตอบที่ยอดเยี่ยมในการให้ความรู้แก่ผู้ป่วยและนักเรียน แต่การแปลงแบบจำลองที่บันทึกไว้ไปเป็นข้อมูลสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ, VR หรือ AR ที่ใช้งานได้นั้นอาจยุ่งยาก ขนาดไฟล์ก็เป็นอีกปัญหาหนึ่ง การสแกน 3 มิติเป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมสำหรับการบันทึกวัตถุที่ซับซ้อน แต่แบบจำลองที่มีรายละเอียดมากอาจมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับ VR ที่จะใช้งานได้

เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ National University of Singapore (NUS) จึงเริ่มสร้างสื่อการเรียนการสอนแบบ 3 มิติด้วยเครื่องสแกน Artec Leo เครื่องสแกนไร้สายแบบไม่ต้องกำหนดเป้าหมายนี้สามารถจับภาพร่างกายมนุษย์ด้วยความละเอียดสูงได้ทั้งตัวในเวลาเพียงไม่กี่วินาที โดยไม่ต้องสัมผัสใด ๆ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเปลี่ยนตัวอย่างที่ผ่านการพลาสติเนชั่น (เก็บรักษาไว้) และตัวอย่าง “เปียก” ที่บอบบางให้กลายเป็นแบบจำลอง 3 มิติที่สมจริง

การจับภาพกายวิภาคที่รวดเร็วและยืดหยุ่นเป็นพิเศษ

หลังจากที่ Shonan 3D ตัวแทนจาก Artec ได้ติดตั้งเครื่อง Leo ให้กับพวกเขาแล้ว ไม่นานนัก Dr. Chandrika Muthukrishnan และ Dr. Arthur Lau Chin Haeng จาก NUS ก็ตระหนักว่าพวกเขาได้เลือกอย่างชาญฉลาด การสแกนแบบจำลองกะโหลกศีรษะในเบื้องต้นสามารถเก็บข้อมูลได้ทุกอย่าง ตั้งแต่กล้ามเนื้อคอไปจนถึงเนื้อเยื่อสมอง

เจ้าหน้าที่ฝ่ายวิชาการของ NUS กำลังเก็บตัวอย่างกระดูกด้วยเครื่อง Artec Leo ภาพจาก NUS

เมื่อเปรียบเทียบกับ Artec Space Spider ที่ทีมเคยใช้ในโครงการความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยก่อนหน้านี้ Leo พิสูจน์แล้วว่าคล่องตัวกว่ามาก อุปกรณ์ไร้สายนี้มีจอแสดงผล, แบตเตอรี่ และโปรเซสเซอร์ในตัว หมายความว่าไม่จำเป็นต้องใช้แล็ปท็อปขณะใช้งาน นอกจากนี้ Leo ยังให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์ ช่วยให้ใช้งานง่ายและเก็บรายละเอียดได้อย่างครบถ้วน

แน่นอนว่า Spider มีความละเอียดสูงกว่ามาก ดังนั้นจึงสามารถทำงานได้อย่างสบาย ๆ แต่ในกรณีนี้ ความอเนกประสงค์ของ Leo มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อเก็บตัวอย่างจากทุกมุม อาจารย์ของ NUS มักจะแขวนตัวอย่างไว้กับตะขอ ซึ่งกระบวนการนี้จะทำได้ยากหากมีสายเคเบิลกีดขวาง Leo ก็ไม่ลดทอนความแม่นยำเช่นกัน และพวกเขาก็ได้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมมาแล้วบางส่วน

“เราได้สร้างแบบจำลองกระดูกเชิงกรานแบบ 3 มิติ และที่ปรึกษาทางคลินิกของเราประทับใจมากกับความสมจริงและประโยชน์ในการอธิบายรายละเอียดต่าง ๆ ให้แก่นักศึกษา” Dr. Muthukrishnan กล่าว “บริเวณกระดูกเชิงกราน ส่วนหน้าของต้นขา และอวัยวะเพศภายนอก ล้วนปรากฏให้เห็นอย่างชัดเจน และบริเวณกระดูกเชิงกราน, กระเพาะปัสสาวะ และทวารหนัก ล้วนมีความสำคัญมากสำหรับสูติศาสตร์และนรีเวชวิทยา”

ทำความเข้าใจกับ Artec Studio

เนื่องจากเป็นผู้ใช้งานใหม่ ทีม NUS จึงใช้เวลาสักระยะในการเรียนรู้ Artec Studio แต่ด้วยความช่วยเหลือจาก Shonan 3D พวกเขาจึงได้เรียนรู้การใช้เครื่องมือต่าง ๆ เพื่อสร้างผลลัพธ์ที่สวยงาม การแก้ไขโมเดลขั้นพื้นฐานช่วยให้ผู้ใช้ลดจุดสีรบกวน, ลบส่วนที่ผิดปกติ และเติมช่องว่างเพื่อสร้างโมเดลที่สมบูรณ์แบบและมีพื้นผิวที่สวยงาม ด้วยเครื่องมือวัดในตัว ยังสามารถเปรียบเทียบและวิเคราะห์ได้อีกด้วย

นักศึกษา NUS กำลังศึกษาโครงสร้างร่างกายมนุษย์โดยใช้แบบจำลองทางกายวิภาคศาสตร์ ภาพจาก NUS

ที่สำคัญสำหรับแอปพลิเคชัน VR คือ Artec Studio อนุญาตให้ลดจำนวนพิกเซลในการสแกนได้ ทำให้สามารถลดขนาดไฟล์โดยรวมของโมเดลที่สแกนได้โดยไม่สูญเสียรายละเอียดที่สำคัญ นอกจากนี้ ซอฟต์แวร์ยังแปลงเป็นไฟล์ OBJ และ STL ได้ด้วยการคลิกเพียงครั้งเดียว ทำให้การส่งออกเพื่อการแสดงภาพและการพิมพ์ 3 มิติเป็นไปอย่างราบรื่น Patrick Sng กรรมการผู้จัดการของ Shonan 3D กล่าวว่า ศักยภาพในการใช้งานนั้นมีมากมายมหาศาล

“เมื่อคุณสร้างภาพเรนเดอร์ 3 มิติ นักเรียนสามารถดูได้ทันทีจากแล็ปท็อปของพวกเขา วิธีการสอนแบบนี้มีศักยภาพที่น่าทึ่ง” Patrick Sng กรรมการผู้จัดการของ Shonan 3D กล่าว “เนื่องจากกราฟิก, สี และพื้นผิวที่แสดงผลได้อย่างชัดเจน ทำให้นักเรียนเข้าใจได้ดีกว่าการดูตัวอย่างจริง”

ด้วยการเข้าถึงสื่อการเรียนรู้ดังกล่าว นักศึกษาจึงสามารถจัดการข้อมูลทางกายวิภาคจริงในพื้นที่ 3 มิติ ซูมเข้าเพื่อศึกษาบริเวณที่สนใจได้ ทั้งบน PC หรือใน VR ที่ NUS แนวทางนี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่ทางการแพทย์เท่านั้น แต่ยังเปิดโอกาสในสาขาเภสัชศาสตร์, วิทยาศาสตร์ชีวภาพ และทันตกรรมอีกด้วย

โอกาสในการปรับแต่งอย่างละเอียดและการพิมพ์ 3 มิติ

คณาจารย์ของ NUS ยังคงพัฒนาทักษะการสแกน 3 มิติอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนทางกายวิภาคที่ “เปียก” ซึ่งเก็บรักษาไว้ในสารละลายเหลว อาจยังคงยากต่อการทำให้คงที่ เครื่องมือจัดตำแหน่งขั้นสูงของ Artec Studio สามารถช่วยได้ในส่วนนี้ และยังมีตัวอย่างที่ท้าทายอีกมากมายที่กำลังรอการแปลงเป็นดิจิทัล

แบบจำลองกระดูกเชิงกรานที่สร้างขึ้นใหม่โดยใช้การสแกน 3 มิติ Artec Leo ภาพจาก NUS

ในอนาคต Dr. Muthukrishnan วางแผนที่จะขยายโครงการสร้างแบบจำลอง 3 มิติให้ครอบคลุมถึงกายวิภาคของศีรษะและลำคอ รวมถึงโครงสร้างทางกายวิภาคที่ซับซ้อนอื่น ๆ เพื่อช่วยให้นักศึกษาแพทย์เข้าใจความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนและความสำคัญของการพัฒนาการได้ดียิ่งขึ้น ซึ่งจะนำไปสู่การสร้างแบบจำลองดิจิทัลเพิ่มเติมสำหรับการประเมิน, การสอน และการจำลองทางกายภาพ จากนั้นเป็นต้นไป Dr. Lau Chin Haeng เชื่อว่า VR จะกลายเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับบุคลากรทางการสอน

Dr. Lau Chin Haeng กล่าวเสริมว่า “เรามีชุดหูฟัง VR จำนวนมาก ผมเองก็มี Apple Vision Pro ด้วย ที่จริงแล้วมีซอฟต์แวร์ที่สามารถเชื่อมต่อกับโทรศัพท์มือถือของคุณได้ คุณสามารถป้อนวัตถุที่สแกนแบบ 3 มิติเข้าไปได้ ดังนั้นโมเดลเหล่านี้จึงไม่ได้มีไว้สำหรับการพิมพ์ 3 มิติเท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับการสอนด้วย VR ได้อีกด้วย เรายังสามารถส่งภาพหน้าจอไปยังแล็ปท็อปได้ ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในห้องบรรยายเป็นต้น”

เห็นได้ชัดว่าการศึกษาทางการแพทย์กำลังก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว เทคโนโลยีขั้นสูงกำลังกลายเป็นส่วนหนึ่งของกรอบการสอนในชีวิตประจำวัน ประสบการณ์การเรียนรู้มีความลึกซึ้งและโต้ตอบได้มากขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มความเข้าใจและการจดจำ เช่นเดียวกับในหลาย ๆ สาขา อนาคตเป็นยุคดิจิทัล และที่ National University of Singapore ดูเหมือนว่าอนาคตนั้นจะมาถึงแล้ว