虛擬手術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的典型應(yīng)用,在醫(yī)療培訓(xùn)、手術(shù)規(guī)劃、術(shù)中導(dǎo)航等多方面可以幫助提高手術(shù)成功率,降低醫(yī)療成本,正成為醫(yī)療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和前沿課題。虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)的建立涉及到多種學(xué)科的交叉和滲透,研究難度較大,很多功能模塊還不夠完善。本文緊緊圍繞虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)研究軟組織建模方法及碰撞檢測(cè)算法兩個(gè)核心模塊,在滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的條件下,提高軟組織模型變形精度。對(duì)軟組織的生物力學(xué)特性進(jìn)行研究,重點(diǎn)分析其中的粘彈性特性,將粘彈性理論作為軟組織建模依據(jù);采用面模型與四面體網(wǎng)格單元相輔相成的方法建立幾何模型,面模型覆蓋在外表面用于視覺(jué)渲染,四面體網(wǎng)格單元用于物理模型的骨架支撐,使模型具有更好的視覺(jué)效果以及形變效果,增強(qiáng)了模型的逼真度;對(duì)軟組織物理建模方法歸納總結(jié),為軟組織模型優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。針對(duì)軟組織模型粘彈性表現(xiàn)不足的問(wèn)題,基于四面體網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),將三參量粘彈結(jié)構(gòu)與填充球模型相結(jié)合,提出軟組織粘彈性混合填充球模型。該模型是將填充球體布置在四面體網(wǎng)格頂點(diǎn)處,三參量粘彈結(jié)構(gòu)連接相鄰的填充球,構(gòu)成四面體四條邊,表現(xiàn)出了模型的“體”特性。該方法解決了傳統(tǒng)質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型塌陷失真、... 

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 課題研究目的與意義
    1.2 虛擬手術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 虛擬手術(shù)國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 虛擬手術(shù)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
    1.4 論文主要研究目標(biāo)與內(nèi)容
        1.4.1 虛擬手術(shù)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
        1.4.2 論文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 軟組織建模技術(shù)研究
    2.1 引言
    2.2 生物力學(xué)特性分析
        2.2.1 生物力學(xué)特性概述
        2.2.2 粘彈性理論研究
    2.3 幾何建模技術(shù)研究
        2.3.1 幾何建模理論概述
        2.3.2 Tetgen算法研究
    2.4 軟組織形變建模技術(shù)研究
        2.4.1 基于幾何方法建模
        2.4.2 基于物理方法建模
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于軟組織粘彈性的混合填充球建模
    3.1 引言
    3.2 軟組織粘彈性混合填充球模型構(gòu)建
        3.2.1 模型總體架構(gòu)
        3.2.2 小變形受力分析
        3.2.3 本構(gòu)方程建立
    3.3 虛擬肝臟建模示例
        3.3.1 肝臟幾何建模
        3.3.2 肝臟形變建模
    3.4 本章小結(jié)
第4章 碰撞檢測(cè)及力反饋算法研究
    4.1 引言
    4.2 碰撞檢測(cè)算法研究
        4.2.1 碰撞檢測(cè)算法概述
        4.2.2 層次包圍盒算法研究
    4.3 AABB包圍盒算法的研究與實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 AABB層次包圍盒樹(shù)的構(gòu)建
        4.3.2 碰撞檢測(cè)算法的實(shí)現(xiàn)
    4.4 力反饋算法的研究
        4.4.1 力反饋模型建立
        4.4.2 反饋力計(jì)算
    4.5 本章小結(jié)
第5章 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及實(shí)驗(yàn)仿真
    5.1 引言
    5.2 虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)整體架構(gòu)
        5.2.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成
        5.2.2 系統(tǒng)軟件組成
        5.2.3 虛擬仿真平臺(tái)搭建
    5.3 仿真實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 肝臟形變仿真實(shí)驗(yàn)
        5.3.2 粘彈性仿真實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]腹腔鏡手術(shù)中軟組織按壓仿真[J]. 張小瑞,段佳驪,孫偉,朱利豐,宋愛(ài)國(guó).  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2018(07)
[2]虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)綜述[J]. 楊歡,劉小玲.  軟件導(dǎo)刊. 2016(04)
[3]基于改進(jìn)彈簧-質(zhì)點(diǎn)模型的形變建模及力反饋算法研究[J]. 陳衛(wèi)東,陳攀攀,朱奇光.  生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2015(05)
[4]基于四面體網(wǎng)格的軟組織位置動(dòng)力學(xué)切割仿真算法[J]. 白雋瑄,潘俊君,趙鑫,郝愛(ài)民.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(07)
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[6]基于質(zhì)點(diǎn)—彈簧體模型與改進(jìn)歐拉算法的力反饋[J]. 劉雪梅,王瑞藝,郭松.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2013(09)
[7]基于無(wú)網(wǎng)格的軟組織切割模型的研究進(jìn)展[J]. 徐少平,李春泉,江順亮,羅潔.  中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2012(01)
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[10]虛擬膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 熊岳山,徐凱,王彥臻,譚珂,郭光友.  國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2007(01)

博士論文
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[2]粘彈性軟組織建模和切割及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)研究[D]. 鮑義東.哈爾濱工業(yè)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)仿真中軟組織實(shí)時(shí)形變模型的研究[D]. 徐少平.南昌大學(xué) 2010
[5]虛擬現(xiàn)實(shí)中碰撞檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王祎.吉林大學(xué) 2009
[6]生物軟組織建模仿真方法研究[D]. 鮑春波.大連理工大學(xué) 2008

碩士論文
[1]基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的力反饋手術(shù)平臺(tái)的研究[D]. 邵巖.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 2018
[2]虛擬手術(shù)中基于填充球的軟組織形變模型的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 葉堃煜.南昌大學(xué) 2016
[3]三維空間Delaunay網(wǎng)格剖分技術(shù)的研究[D]. 周曉.天津大學(xué) 2016
[4]基于包圍盒的碰撞檢測(cè)算法的研究及應(yīng)用[D]. 姜光焱.電子科技大學(xué) 2012
[5]基于無(wú)網(wǎng)格方法的軟組織形變模型[D]. 毛磊.華北水利水電學(xué)院 2011
[6]虛擬環(huán)境中碰撞檢測(cè)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 朱麗麗.南京航空航天大學(xué) 2008
[7]基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)研究[D]. 丁再珍.天津大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3696916