虚拟血管介入手术培训系统中柔性血管与柔性导丝建模技术研究

发布时间：2023-05-19 04:45

　　微创血管介入手术(MIVS)是治疗心血管疾病最有效的方式之一,相比于传统的开放性手术,具有创伤小、恢复快、疼痛小的优势。在介入手术的操作过程中,医生在数字剪影血管造影图像(DSA)引导下将导管、导丝和支架送至病灶位置。年轻医生需要通过大量的临床观察学习和基于活体动物的手术练习才能成为一名合格的介入医生。传统的手术培训方式存在一定的劣势,培训成本昂贵;培训时间和地点受到限制;培训带来X光辐射伤害等。为解决传统手术培训方式所存在的缺陷,给血管介入手术医生提供一个高效、逼真的培训平台,本文开展了虚拟血管介入手术培训系统研究。首先,针对传统手术培训方式的弊端,设计了一款基于虚拟现实技术的手术模拟器。基于Open GL渲染引擎,搭建了由柔性血管和柔性导丝构成的手术场景,提高医生的沉浸感。其次,针对当前虚拟培训系统中刚性血管无法满足模拟手术逼真度需求,提出了一种改进的质点-弹簧模型建立了柔性血管模型。针对质点-弹簧模型所带来的逼真度不高的问题,基于位置动力学,引入拉伸约束和弯曲约束来对质点的位置进行修正。然后,基于Cosserat弹性棒理论建立了虚拟导丝模型,并根据实际柔性导丝的物理特性,通过位置...

【文章页数】：51 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 心血管疾病
        1.1.2 微创血管介入手术
    1.2 研究意义
    1.3 虚拟现实技术在微创血管介入手术培训中的应用
        1.3.1 虚拟现实技术介绍
        1.3.2 虚拟血管介入手术培训系统国内外究现状
    1.4 本文研究内容与章节安排
第2章 虚拟血管介入手术培训系统设计
    2.1 引言
    2.2 虚拟血管介入手术培训系统整体框架设计
        2.2.1 手术场景
        2.2.2 血管与导丝物理模型
        2.2.3 碰撞检测与碰撞响应模块
    2.3 本章小结
第3章 基于改进质点弹簧模型的柔性血管建模
    3.1 引言
    3.2 几何模型
    3.3 柔性血管建模流程
        3.3.1 柔性血管的表示
        3.3.2 模型的离散化
        3.3.3 基于位置动力学的静态约束
    3.4 血管模型实验仿真
    3.5 本章小结
第4章 基于Cosserat弹性棒理论的手术导丝建模
    4.1 引言
        4.1.1 Cosserat弹性棒理论建立柔性导丝模型
        4.1.2 加入不可拉伸约束的导丝修正模型
    4.2 导丝实验仿真
    4.3 本章小结
第5章 手术仿真实验平台设计
    5.1 引言
    5.2 碰撞检测算法
    5.3 碰撞响应
    5.4 手术场景实验
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间取得的学术成果
致谢



本文编号：3819681