虛擬手術(shù)仿真中基于形變模型的力反饋關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、虛擬手術(shù)仿真是專門用來模擬在手術(shù)過程可能遇到的各種現(xiàn)象的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)。其研究?jī)?nèi)容包括對(duì)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的交互與可視化、虛擬人體器官在虛擬手術(shù)器械作用下的各種變化的模擬及對(duì)操作人員的各種感官反饋(如視覺反饋和力反饋等)的模擬等，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要應(yīng)用。 本文針對(duì)鼻咽癌虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)和肝癌虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)中若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究。本研究首先采用了半邊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)頭部和肝臟進(jìn)行了幾何建模，然后采用了質(zhì)點(diǎn)彈簧模型進(jìn)行物理

2、建模。在鼻咽癌手術(shù)仿真中，依據(jù)其精確性高的要求，采用了基于OBB包圍盒的碰撞檢測(cè)算法，并提出了一種二次檢測(cè)的方法對(duì)穿刺現(xiàn)象進(jìn)行了改進(jìn)；在肝癌手術(shù)仿真中，依據(jù)其實(shí)時(shí)性高的要求，采用了基于AABB包圍盒的碰撞檢測(cè)算法，可以返回碰撞點(diǎn)和相交三角形。對(duì)于肝癌手術(shù)仿真的形變仿真，采用虛擬體彈簧模型，計(jì)算出形變量完成形變。對(duì)于肝癌手術(shù)中的切割仿真，生成切割路徑，將路徑上的虛擬彈簧斷裂，并按四種模式處理分割后的網(wǎng)格。結(jié)合力反饋設(shè)備，應(yīng)用同步機(jī)制對(duì)鼻咽

3、癌手術(shù)仿真中力的輸出效果進(jìn)行了改進(jìn)；對(duì)于肝癌手術(shù)仿真，應(yīng)用一種近似模擬反饋力，并提出了一種Snap力移動(dòng)頂點(diǎn)算法，對(duì)閾值內(nèi)的碰撞點(diǎn)進(jìn)行處理。在切割仿真中，除了切斷彈簧產(chǎn)生的彈力外，還增加了切向上的摩擦力，使切割效果更加真實(shí)。 本文探索性的研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新之處主要包括以下幾點(diǎn)： 1.在鼻咽癌虛擬手術(shù)仿真的碰撞檢測(cè)中提出了一種二次檢測(cè)算法，對(duì)穿刺現(xiàn)象進(jìn)行了有效的改進(jìn)。 2.在鼻咽癌虛擬手術(shù)仿真中應(yīng)用力反饋技術(shù)中的同步機(jī)