虚拟手术中质点弹簧建模及其应用研究

发布时间：2024-05-11 04:39

　　近年来,虚拟现实技术为手术训练开辟了新道路,作为一种新的交叉研究领域,虚拟手术能有效节省训练成本、提升训练效率。软组织模型是虚拟手术系统的研究重点,在软组织模型相关研究中,质点弹簧模型是一种主流模型,它具有计算快速、建模简单的优点,而其稳定性和精确度较差。因此,本文以质点弹簧模型为研究重点,针对手术中三种常见场景,在现有的质点弹簧模型的基础上进行改进,设计了以下三种质点弹簧建模方案:(1)由于质点弹簧模型的精确度和结构难以满足肿瘤模拟需求,本文设计了一种用于模拟肿瘤的多层等节距圆锥形螺旋弹簧建模方法,通过基于弗雷歇距离的相似度算法控制软组织的弹性模量,从而表现临床肿瘤的非均质特性,并通过多层弹簧变形算法计算软组织变形。(2)由于质点弹簧模型的精确度和稳定性难以满足缝合手术模拟需求,本文设计了一种基于质点弹簧的软组织缝合建模方法,该方法涉及三种质点弹簧模型,采用一种质点约束算法优化质点弹簧模型,通过限制质点的行动范围来提升模型的精确度,通过缝合控制策略控制缝合口稳定性。(3)由于质点弹簧模型难以精确跟踪针刺模拟中的针刺点,本文将质点弹簧模型作为用于计算力的辅助模型,设计了一种基于质点弹簧...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 质点弹簧模型的研究现状
    1.3 论文拟探讨主要内容
    1.4 论文组织结构
第二章 基于多层等节距圆锥形螺旋弹簧的肺肿瘤建模
    2.1 引言
    2.2 多层等节距圆锥形螺旋弹簧建模方法
    2.3 应用研究与实验测评
    2.4 本章小结
第三章 基于质点弹簧的软组织缝合建模
    3.1 引言
    3.2 基于质点弹簧的软组织缝合建模方法
    3.3 应用研究与实验测评
    3.4 本章小结
第四章 基于质点弹簧力网的软组织针刺建模
    4.1 引言
    4.2 基于质点弹簧力网的软组织针刺建模方法
    4.3 应用研究与实验测评
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 研究展望
参考文献
附录1 数据采集人
附录2 软组织力-变形数据
附录3 多指标综合测评评分
作者简介
致谢



本文编号：3969531