基于无单元伽辽金法的软组织形变仿真研究

发布时间：2024-11-20 21:26

　　基于虚拟现实(Virtual Reality)和触觉(Haptics)技术的外科手术仿真系统(Virtual Surgery Simulation System)正在逐渐成为高新技术和医疗领域的前沿课题和研究热点。外科手术仿真系统通过计算机模拟手术场景和过程,让用户(即:外科实习医生)在虚拟环境中借助力反馈设备对虚拟的手术对象进行挤压、抽吸、烧灼和切割等手术操作,达到训练的目的。相比传统的外科手术培训方式,由于外科手术仿真系统具有高效率、低成本、高利用率、可提供多种不同的病理和病人对象、不受道德伦理约束等诸多优点,其为解决手术培训这一长期困扰的难题开辟了一个崭新的途径。同时,外科手术仿真系统也可以用于术前预测、术中导航等领域。生物组织挤压拉扯形变和切割是外科手术过程中最常见的手术常规流程,对该过程完成高精度的模拟是搭建一个外科手术仿真系统的基础。但是因为生物材料特有的粘弹性、不可压缩性、蠕变和松弛特性以及各项异性等属性,使得生物组织的形变和切割模拟成为虚拟手术仿真系统中的难点和关键。目前,外科手术仿真系统中比较突出的两个问题是:一是模拟仿真的逼真程度,二是计算效率。本文针对上述两个问题开...

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２可视人计划建立的男、女人体组织切片图形ｍ??Ｆｉｇ?１－２?Ｂｏｄｙ?ｔｉｓｓｕｅ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｇｒａｐｈｉｃｓ?ｃｒｅａｔｅｄ?ｂｙ?ｔｈｅ?ｖｉｓｉｂｌｅ?ｐｅｒｓｏｎ?ｐｌａｎ［７］??

??如下图１－１所显示［５】。但该手术系统不能与操作者进行交互，只能通过显示设备展??示腿部跟腱移植的手术过程，而且腿部采用的是几何模型，缺乏物理特性。??１９８９年，美国医疗科学图书馆提出一项“人体可视化项目”（ｖｉｓｉｂｌｅ?Ｈｕｍａｎ??Ｐｒｏｊｅｃｔ，?ＶＨＰ）。该计划旨....

图1一NeuroTouch虚拟手术仿真器[9]

图１－３?ＣａｔｈＳｉｍ注射虚拟手术仿真系统［８］??Ｆｉｇ?１－３?ＣａｔｈＳｉｍ?Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｓｕｒｇｅｒｙ?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?Ｓｙｓｔｅｍ［８】??目前，虚拟手术仿真系统的发展正处于由第二代向第三代的过渡阶段’欧美??等国家己有部分虚拟手术训练系....

图1一CathS加注射虚拟手术仿真系统同

Ｆｉｇ?１－３?ＣａｔｈＳｉｍ?Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｓｕｒｇｅｒｙ?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?Ｓｙｓｔｅｍ［８】??目前，虚拟手术仿真系统的发展正处于由第二代向第三代的过渡阶段’欧等国家己有部分虚拟手术训练系统投入了市场。下图Ｉ－４是两幅名为Ｎｅｕｒ０ｔ０ｕｃ的仿真系....

图１－５腹腔虚拟手术系统［１Ｑ】??Ｆｉｇ?１－５?Ａｂｄｏｍｉｎａｌ?ｖｉｒｔｕａｌ?ｓｕｒｇｅｒｙ?ｓｙｓｔｅｍ＾１０］??

立和发展符合亚洲人种的外科手术仿真系统，２００３年的时候，清华大学和中国第??三军医大学联合建立了中国首个人体数据源可视化库［１１］，在该库中可以访问各类??人体整体或局部的结构，如图１－６所示。??ｊ?：：：：?｜?Ｉ?．Ｖ．：：珊气爾；：．：－??＇?；ｒ．－＊ｉｉ；＜：＊＊....

本文编号：4012381