髖關(guān)節(jié)受力分析及其虛擬研究.pdf

1、在髖關(guān)節(jié)受力分析方面，以往醫(yī)生大多根據(jù)患者提供的信息在Matlab等類(lèi)似仿真軟件上進(jìn)行受力分析，不能提供形象結(jié)果。醫(yī)生真正需要的是在患者真實(shí)環(huán)境下的術(shù)前規(guī)劃，由此來(lái)確定一個(gè)最佳的髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)形狀。本文設(shè)計(jì)了一種術(shù)前虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行髖關(guān)節(jié)受力分析，以此來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)捏y關(guān)節(jié)，保證手術(shù)的適應(yīng)性及準(zhǔn)確性。 本文首先介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。重點(diǎn)介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。其應(yīng)用包括虛擬手術(shù)模擬，遠(yuǎn)程手術(shù)，

2、體積圖像中的3D導(dǎo)航，虛擬內(nèi)窺鏡等。 三維重建是醫(yī)學(xué)圖像可視化的基礎(chǔ)，也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在髖關(guān)節(jié)手術(shù)中應(yīng)用的前提。三維重建發(fā)展至今已經(jīng)有很多算法，包括輪廓重建表面法、Cuberille方法、移動(dòng)立方體法、光線(xiàn)投射法、足跡表法。根據(jù)本文對(duì)髖關(guān)節(jié)三維模型精度的要求，選取體繪制算法中的足跡表法。并通過(guò)VC++6.0與VTK來(lái)實(shí)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)的三維重建。 通過(guò)分析髖關(guān)節(jié)生理解剖結(jié)構(gòu)，根據(jù)生物力學(xué)原理，選取髖臼及股骨頭做為研究對(duì)象，并將其

3、設(shè)定為物理上常見(jiàn)的剛體模型，應(yīng)用剛體的物理特性，對(duì)兩個(gè)三維物體進(jìn)行力的加載與分析。 在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面，采用了基于OpenGL的Quest3D軟件，將髖臼及股骨頭的三維模型放入到虛擬環(huán)境當(dāng)中，并利用該軟件的特點(diǎn)，將剛體的受力公式加載其上。通過(guò)鼠標(biāo)操作完成旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)及其它的人機(jī)交互操作。通過(guò)旋轉(zhuǎn)時(shí)股骨頭受力面積的改變，實(shí)時(shí)計(jì)算出股骨頭受到壓強(qiáng)的變化，并顯示在虛擬環(huán)境當(dāng)中。最后通過(guò)一例患者的真實(shí)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本方法的可行性。 通