隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用也逐漸發(fā)展起來(lái),推動(dòng)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)不斷向精準(zhǔn)化、個(gè)性化、微創(chuàng)化發(fā)展的前沿技術(shù),將醫(yī)學(xué)教學(xué)、醫(yī)學(xué)研究、臨床治療的水平向更高更遠(yuǎn)方向發(fā)展。虛擬手術(shù)對(duì)視覺(jué)、觸覺(jué)和實(shí)時(shí)交互三方面都有很高的要求,軟組織變形技術(shù)是虛擬手術(shù)模擬器研究的難點(diǎn)、重點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題。本文以胸腔鏡虛擬手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)為研究平臺(tái),主要研究了基于位置動(dòng)力學(xué)模型的軟組織變形算法。取得的主要成果包括:1.分析了傳統(tǒng)位置動(dòng)力學(xué)模型的數(shù)學(xué)原理、約束條件,其約束條件主要由拉伸約束、體積約束、彎曲約束等約束函數(shù)構(gòu)成,給出了一種物理模型驅(qū)動(dòng)幾何模型的軟組織變形方法;然后,給出了物理模型的生成方法、幾何模型與物理模型的耦合方法,并使用基于四面體網(wǎng)格的物理模型驅(qū)動(dòng)基于三角形表面網(wǎng)格的幾何模型變形;最后,基于位置動(dòng)力學(xué)易擴(kuò)展的特性,將其應(yīng)用于肺部虛擬手術(shù)中,展示了變形的效果。2.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中基于力反饋設(shè)備的觸覺(jué)渲染。使用力反饋設(shè)備控制手術(shù)器械,對(duì)觸碰操作增加了觸覺(jué)編程,以及選用了碰撞檢測(cè)算法（AABB）,提高了仿真的代入感,上述算法已初步集成于胸腔鏡虛擬手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了具有夾取、按壓等操作以及形變效... 

【文章來(lái)源】：云南師范大學(xué)云南省

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

上海交通大學(xué)虛擬血管手術(shù)系統(tǒng)

圖 2.2 虛擬手術(shù)腹腔鏡手術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)西南科技大學(xué)方艷紅團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一款遠(yuǎn)程遙控虛擬手術(shù)系統(tǒng)[9]，由遠(yuǎn)程通信擬手術(shù)場(chǎng)景渲染、以及遙操作控制組成，達(dá)到了讓醫(yī)生克服地域差異進(jìn)行遠(yuǎn)療培訓(xùn)及手術(shù)指導(dǎo)的目的。喬治梅森大學(xué)的 Ying 等人研發(fā)了一套用于膝關(guān)節(jié)診斷的虛擬手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以計(jì)算股骨和脛骨接觸面積以及膝關(guān)節(jié)表面載荷分布的變化。這參數(shù)的可視化可以為診斷提供進(jìn)一步的信息。手術(shù)模擬也基于三維膝關(guān)節(jié)模。以截骨術(shù)為例，在仿真手術(shù)過(guò)程中，在虛擬環(huán)境中顯示三維膝關(guān)節(jié)模型和擬切割設(shè)備。用戶可以通過(guò)導(dǎo)航切割設(shè)備切割三維膝關(guān)節(jié)模型。用戶可以在割過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)膝關(guān)節(jié)模型，檢查切口路徑，在很大程度上改善了傳統(tǒng)手術(shù)在過(guò)程中無(wú)法觀測(cè)病變位置的局限性。北京航天航空大學(xué)潘俊君教授的團(tuán)隊(duì)自主研制的虛擬手術(shù)系統(tǒng)[11]，目前該術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)提供的虛擬訓(xùn)練包括基礎(chǔ)訓(xùn)練、消化外科和肝膽外科等模塊[12]，礎(chǔ)訓(xùn)練模塊主要是熟練操控力反饋設(shè)備，通過(guò)移動(dòng)屏幕中虛擬的物體來(lái)適應(yīng)

球形質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型[20]，該模型表面沿力的方向呈中彈簧連接的節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)虛擬做功理論，分析了，從而得到變形。實(shí)驗(yàn)表明，該變形算法不僅能夠手術(shù)系統(tǒng)的高頻率和高精度。Yu 等人將質(zhì)點(diǎn)-彈簧模從下而上兩部分進(jìn)行仿真，這種優(yōu)點(diǎn)是減少了計(jì)算彈簧比傳統(tǒng)的質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型更加真實(shí)[21]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于混合包圍盒與三角形相交的碰撞檢測(cè)優(yōu)化算法[J]. 孫敬榮,盧新明.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2018(19)
[2]虛擬手術(shù)中質(zhì)點(diǎn)彈簧模型研究[J]. 高瑋.  無(wú)線互聯(lián)科技. 2018(17)
[3]基于OBB包圍盒碰撞檢測(cè)算法的改進(jìn)[J]. 劉超,蔣夏軍,施慧彬.  計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展. 2018(06)
[4]一種膽囊切除虛擬手術(shù)仿真訓(xùn)練平臺(tái)研究[J]. 汪軍,劉冬.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2016(08)
[5]基于力反饋的虛擬裝配培訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J]. 姜偉,鄭津津,王偉.  工業(yè)控制計(jì)算機(jī). 2016(07)
[6]全胸腔鏡下手術(shù)治療肺隔離癥的療效分析[J]. 范宜楚,遲明友,汪笑冬,孫大強(qiáng).  天津醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)
[7]基于無(wú)網(wǎng)格的軟組織物理建模及模型驗(yàn)證[J]. 鄒艷妮,劉小平,李春泉,程強(qiáng)強(qiáng).  計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2016(05)
[8]基于包圍盒和空間分解的碰撞檢測(cè)算法[J]. 宋城虎,閔林,朱琳,郭拯危.  計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展. 2014(01)
[9]基于包圍盒法的碰撞檢測(cè)算法研究[J]. 張義,汪瑾,龐昊瑾,陳麗紅,衛(wèi)嵬.  電腦開(kāi)發(fā)與應(yīng)用. 2013(10)
[10]虛擬手術(shù)中軟組織形變建模及力反饋算法研究[J]. 陳衛(wèi)東,趙成龍,朱奇光,關(guān)永貞.  中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2013(01)

博士論文
[1]腦外科虛擬手術(shù)中軟組織形變及撕裂模型研究[D]. 鄒艷妮.南昌大學(xué) 2016
[2]虛擬手術(shù)中軟組織形變建模方法的研究[D]. 張建國(guó).哈爾濱工程大學(xué) 2016
[3]虛擬手術(shù)中軟組織形變與切割技術(shù)研究[D]. 朱玲.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[4]虛擬手術(shù)中的軟組織形變仿真算法研究[D]. 王征.東南大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于Unity3D的神經(jīng)外科虛擬手術(shù)訓(xùn)練軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D]. 李永強(qiáng).浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[2]基于中國(guó)數(shù)字人的虛擬腹腔鏡手術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)[D]. 唐江舟.華中科技大學(xué) 2016
[3]層次包圍盒碰撞檢測(cè)算法的優(yōu)化及其并行化[D]. 于凱.江蘇科技大學(xué) 2016
[4]虛擬手術(shù)仿真中軟體建模與碰撞檢測(cè)技術(shù)的研究[D]. 黃樂(lè).哈爾濱工程大學(xué) 2016
[5]基于混合包圍盒的碰撞檢測(cè)算法的優(yōu)化研究[D]. 許熠.南京理工大學(xué) 2013
[6]虛擬手術(shù)中軟組織模型形變技術(shù)研究[D]. 顧懿周.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[7]虛擬手術(shù)力反饋人機(jī)交互控制系統(tǒng)研究[D]. 王莉娟.上海交通大學(xué) 2010
[8]虛擬手術(shù)中有限元形變建模及應(yīng)用[D]. 黃鵬飛.上海交通大學(xué) 2007
[9]電視胸腔鏡的外科應(yīng)用回顧和前景展望[D]. 陶永欣.吉林大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3407493