Sim4Life.web은 데스크톱 애플리케이션의 강력한 기능과 최신 클라우드 기반 플랫폼의 장점을 결합합니다. 또한 기본 인프라를 Sim4Life 데스크톱과 공유하여 CAD 모델링 엔진, 물리 솔버 및 후처리 파이프라인의 100% 상호 호환성을 보장합니다. 하지만 데스크톱 버전과 달리 Sim4Life.web은 브라우저 중심의 프론트엔드와 고성능 백엔드로 분리되어 있어 사용자가 전용 HPC 하드웨어 없이도 브라우저에서 직접 연산이 많은 모델을 설정하고 검사할 수 있습니다. 따라서 Sim4Life.web은 단순히 데스크톱 환경을 가상화하는 것을 넘어, 진정한 클라우드 네이티브(cloud-native) 플랫폼을 제공합니다.
혁신적인 기술
webRTC 기술과 서버 기반 하드웨어 가속 3D 화면 비디오 인코딩을 결합하여, 복잡한 CAD 모델과 후처리 뷰어에서도 부드럽고 저지연의 상호작용을 구현합니다.
최첨단 컨테이너 및 오케스트레이션 기술이 정교한 마이크로서비스 기반 플랫폼 아키텍처를 구동합니다.
최첨단 클라우드 서비스를 활용해 연산 클러스터를 유연하게 확장하고, 시뮬레이션 결과를 저장하며, 서비스 간 통신을 처리합니다.
확장 가능한 온디맨드(on-demand) 연산 자원 – 필요한 순간에 고성능 인프라를 확보할 수 있습니다.
구현
클라우드 네이티브(cloud-native) 솔루션 - 서버 측에서 대규모 연산을 수행
하드웨어 가속을 사용하여 3D 상호작용 및 렌더링이 서버 측에서 수행됨(즉, 대용량 CAD 파일을 전송할 필요가 없음)
AWS 클라우드 인프라를 통해 적절한 하드웨어에 시뮬레이션을 자동으로 배포(즉, 액티브 리소스 설정/관리가 필요 없음)
복잡한 워크플로우 생성 및 애플리케이션 상호 연결을 위한 파이프라이닝 엔진을 제공
새로운 도구의 지속적인 통합을 위한 모듈화된 서비스 카탈로그(출시 예정)
필요에 따라 리소스를 즉시 사용할 수 있도록 보장하는 최신 서비스 오케스트레이터 기술
동료/기관과의 손쉬운 프로젝트 공유
시뮬레이션 데이터를 심층적으로 탐색할 수 있는 대화형 Jupyter 노트북
스크립팅을 통해 계산 백엔드에 액세스할 수 있는 포괄적인 API
고급 모델링 도구 세트
Sim4Life는 ACIS 툴킷을 기반으로 한 강력한 매개변수화된 3D 모델링 환경을 제공하여, 고급 CAD 모델을 대화형으로 생성하고 분할된 이미지 데이터에서 고품질의 표면 모델을 추출할 수 있게 합니다. 최적화된 렌더링 엔진은 대규모이면서 복잡한 체적 데이터와 CAD 모델을 상호작용적으로 시각화할 수 있도록 지원합니다. 또한 혈관구조 모델링 및 처리와 같은 특정 작업을 다루기 위해 특수화된 도구들이 지속적으로 추가되고 있습니다.
모델링
3D 모델링 환경(ACIS 툴킷 기반)
OGL 및 VTK 기반 렌더러(10,000개 이상의 파트를 손쉽게 처리)
임의의 표면에 대하여 적합(conformal) 3D 모델링을 위한 위상 변환(topological morphing)
대화형 CAD 모델링(전처리기 또는 라이브 링크 불필요)
사용자 주 및/또는 CAD 가져오기 기반 모델링
그룹과 객체를 편리하게 조작할 수 있는 드래그 앤 드롭(drag-and-drop)
CAD 모델 외부 표면을 단순화된 삼각형 메쉬와 같이 추출하기 위한 전용 도구
객체 이동, 회전, 크기 조정, 대칭, 스위핑, 돌출, 스키닝 등
마우스, 스냅 및 키 기반 입력, 손쉬운 모델링을 위한 꼭지점 편집 기능
사전 정의된 2D 및 3D 객체(헬리콥터, 원뿔 등) 및 특수 모델 템플릿 라이브러리(birdcage 코일, 초음파 트랜스듀서, 안테나 배열 등)
이미지 분할(label field) 대상체에 대한 조직 라벨을 정의하는 주석 도구
임의의 객체(수치적, 등) 생성을 위한 python 스크립터
CAD 파생 매개변수화
국소적 CAD 편집(모서 블렌딩, 단순화, 임프린팅, boolean 연산 등)
삼각형 표면 메시를 매개변수화된 CAD 모델(예: NURBS 기반)로 변환할 수 있음
세분화된 의료 이미지 데이터에서 조직/장기 표면을 추출하고, 평탄화 및 단순화하는 기능
삼각형 메시 표면에서 spline 생성
다중 구성 요소(tensor) 이미지를 위한 추가 형식을 지원하는 개선된 이미지 가져오기 기능
등록 기반 표면 변환(Registration based surface morphing)
지원되는 파일 형식
SAT 및 SAB 파일 가져오기/내보내기
IGES 파일 가져오기/내보내기
STEP 파일 가져오기/내보내기
3DS 파일 가져오기/내보내기
CATIA V4 파일 가져오기/내보내기 및 CATIA V5 파일 가져오기
Pro/E 파일 가져오기(asm, prt)
STL 파일 가져오기
I-DEAS 파일 가져오기
Gerber 파일 가져오기
DXF 파일 가져오기
Valor ODB++ 파일 가져오기(편집 가능)
DASY 호환 DUT 모델 내보내기(*.z43_hw_sw)
MRI/CT 기반/세분화된 파일(슬라이스, 삼각형) 가져오기
3D 복셀(voxel) 기반 데이터 가져오기
VTI, VTP, VTU
ISEG에서 이미지 분할 프로젝트 가져오기(CT, MRI 등)
이미지 가져오기(DICOM, NIFTI, DTI...)
Poser
포저(Poser)를 사용하면 사용자가 Virtual Population(ViP, IT'IS Foundation, 스위스; 버전 3.0 이상) 모델의 자세를 설정하고 물리 기반 솔버(Physics-based solver)를 사용하여 특정 사용 사례를 시뮬레이션 할 수 있습니다. Poser는 뼈대를 관절에서 회전시키는 방식으로 구현되며, 이 과정에서 연조직이 수동으로 변형되며 최적화된 계산 기법을 통해 변형을 실시간으로 매끄럽게 시각화 할 수 있습니다. 또한 사용자가 저장해둔 다양한 자세를 손쉽게 불러오고 전환할 수 있습니다.
생체역학 FEM 시뮬레이션 기반
실제 관절 운동 범위 내에서 자연스러운 자세 설정 가능
연조직의 연결성 및 부피를 유지한 사실적인 변형 구현
서 있는 자세, 앉은 자세, 누워 있는 자세에 대하여 미리 설정된 자세 제공
Gridding 및 (체적/표면) Meshing 도구
Sim4Life는 광선 추적법과 교차 검사를 활용한 기하학적으로 변화 가능한 직교 grid의 상호적 생성부터, FEM 기반 솔버에 사용되는 비정형 메쉬 생성을 위한 Delaunay, 전진 전면 기법(advancing front), 옥트리 기반(octree-based) 기법에 이르기까지 다양한 이산화(discretization) 도구들을 제공합니다. 이를 통해 불규칙한 해부학적 구조와 CAD 기반 모델, 그리고 이 둘의 조합까지도 특징을 유지하면서 견고하고 유연하게 처리할 수 있습니다.
직교격자(Rectilinear) Mesh
지능형 자동화와 높은 수준의 사용자 제어 기능을 결합한 직관적이고 사용자 친화적인 엔진
적응형, 비균일 meshing(점진적)
가장 빠른 grid 생성기, 객체 분석 지능(형상 및 속성 고려)
고유한 FDTD/GPU subgridding 방식(구조 적응형)
사전 정의 및 사용자 정의 가능한 grid 템플릿(빠른 설정 적용)
PEC/금속 연결성 검증을 위한 voxel 연결성 검사
높은 수준의 자동화(원클릭 grid)
grid 세분화를 위한 고체 형상의 기하학적 분석
빠른 3D 또는 2D Yee mesh 뷰어
영역 선택적 mesh 시각화(평면, 큐브 등)
대규모 mesh를 위한 기본 64비트 지원(10억 셀 이상)
체적(Volumetric) Mesh
VKI 엔진 기반의 사면체 volume mesher(bottom-up faceted mesher)
내장형 기기가 포함된 복잡한 해부학 모델의 적응형 사면체 mesh를 생성할 수 있는 강력한 옥트리(octree) mesher
타사 mesh를 위한 mesh 가져오기 도구(예: VTK, VTU, EXODUS, NASTRAN)
mesh 품질 개선을 위해 표면 또는 체적 mesh를 조정하기 위한 국부 remeshing 도구
부울린(boolean) 연산: 병합, 임프린트(imprint)
2D mesh를 궤적을 따라 프리즘/육면체 길쭉한 구조로 압출시키는 mesh 압출 도구
Mesh 영역 사이의 경계면에 얇은 층을 추가하기 위한 얇은 층 삽입 도구
Mesh 품질 뷰어
Mesh 품질 검사기(추가 처리가 필요한 저품질 요소 위치의 신속한 시각화 및 다양한 지표 지원)
세분화 영역 지원
전체 메시 또는 하위 볼륨을 다듬는 메시 세분화 도구
표면(Surface) Mesh
복잡한 구조의 표면 mesh를 생성하는 삼각형 표면 mesh 생성기
표면 mesh 편집 및 전처리 도구
중소형 표면 mesh를 NURBS 모델로 완벽히 변환
CAD 투영(Projection) 도구
CAD Projection Tool을 사용하면 여러 개의 고체 영역(예: 전극 또는 장치 부품)을 대상 표면에 투영할 수 있습니다. 이 도구는 해부학 모델(예: 두개골 판, 정형외과 임플란트, 커프(cuff) 전극)에서 피부 또는 장기/조직 표면에 장치를 배치하는 데 매우 유용합니다. 이 도구는 IT'IS ViP 모델에서 철저한 테스트를 거쳤습니다. 사용자 인터페이스는 부품 배치 및 변형에 대한 즉각적인 미리보기를 생성하고 방향을 변경할 수 있는 대화형 위젯을 제공합니다.
자동 Head Model Segmentation
자동화되고 신뢰성 높은 Head Model Segmentation은 인공지능(AI)과 컴퓨터 비전 기술을 결합하여 MR 영상으로부터 정교한 개인 맞춤형 머리 Segmentation을 제공합니다. 이 도구는 몇 분 안에 뇌 구조, 안구, 점막, 내부 공기, 두개골과 두피의 여러 층을 포함한 30개의 개별 조직을 Segmentation 할 수 있습니다.
이 기능은 실제 기준 데이터(ground truth data)로 광범위하게 검증되었습니다. 표면 추출(surface extraction)을 사용하면 라벨 필드(label-field)에서 고품질의 표면 기반 모델을 생성할 수 있습니다.
임플란트 리드 궤적(Implant Lead Trajectories)을 위한 전문 라우팅 도구(Specialized Routing Tools)
GUI와 Python API 모두를 통해 접근할 수 있는 전용 라우팅 도구는 임플란트 리드 경로나 와이어(예: 신경 경로)를 다루는 작업을 지원합니다. 여기에는 스플라인을 매끄럽게 연결하는 도구, 사용자가 정의한 위치에서 주어진 반경과 방향으로 스플라인 루프를 생성하는 UI 도구, 그리고 혈관 중심선 추출 기능이 포함됩니다. 이 도구는 MRIxViP 사용자가 MRI 안전성 평가를 위한 임플란트 라우팅을 생성할 수 있도록 지원해 줍니다. 또한 IT’IS에서는 신경 기능화된 신경 경로를 생성하고 편집하는 데 활발히 사용되고 있습니다.
3D 객체 배열 임의 생성 도구
3D 객체 배열 임의 생성 도구를 사용하면 몇 번의 마우스 클릭만으로 복잡한 위상 배열의 CAD 모델을 간편하게 생성할 수 있습니다. 혁신적인 백그라운드 로직 덕분에 위상 배열의 FDTD 시뮬레이션 설정은 이제 드래그 앤 드롭 작업만큼 간단해졌습니다. 사용자는 미리 정의된 위상/진폭 여기 패턴(예: 체비체프(Chebycheff) 가중치)을 적용할 수 있어 다양한 조건에서 작동하는 위상 배열을 쉽게 시뮬레이션할 수 있습니다.
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