基于位置动力学的软组织建模研究

发布时间：2022-11-04 20:59

　　目的为满足虚拟手术模拟实时性与真实性要求,本文采用位置动力学的算法建立虚拟手术系统的软组织形变模型。方法首先以人体软组织肝脏为例,对表面三角形网格进行四面体划分,用四面体网格来构造肝脏的形变模型;然后介绍位置动力学模型的算法原理并推导几何约束投影,赋予软组织形变模型距离约束和体积约束;提出手术器械拾取控制点的碰撞检测方法,并利用触觉交互设备搭建虚拟手术仿真平台;最后对肝脏等软组织进行形变模拟实验及时间效率分析,并与质点-弹簧模型对比。结果位置动力学模型相比质点-弹簧模型形变效果更逼真,肝脏模型形变耗时仅为3.07 ms,系统帧率达到60帧/s以上。结论基于位置动力学的软组织建模具有真实的变形模拟和较高的计算效率。 

【文章页数】：6 页

【文章目录】：
0 引言
1 研究方法
    1.1 软组织的形变模型
    1.2 PBD算法
        1.2.1 算法原理
        1.2.2 约束投影
        1.2.3 几何约束
    1.3 碰撞检测
    1.4 触觉交互
2 初步实验与结果
    2.1 PBD形变仿真视觉效果
    2.2 PBD模型与MSM模型形变对比
    2.3 时间效率分析
3 讨论与结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进弹簧-质点模型的形变建模及力反馈算法研究[J]. 陈卫东,陈攀攀,朱奇光.  生物医学工程学杂志. 2015(05)
[2]用于软组织变形仿真的层状菱形链连接模型[J]. 张小瑞,宋爱国,孙伟,崔桐.  计算机辅助设计与图形学学报. 2010(03)



本文编号：3701324