顱頜面骨作為人體顱骨的主要組成部分,不僅對(duì)面部支撐起到重要作用,還決定著臉型的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),但是由于外傷和先天性顱頜面骨發(fā)育畸形等因素,常常會(huì)導(dǎo)致頜骨的功能異常和外形異常,從而造成患者的心理和生理障礙,因此需要顱頜面骨修復(fù)重建外科完成對(duì)頜骨的修復(fù)工作。傳統(tǒng)的頜面手術(shù)醫(yī)生大多依靠經(jīng)驗(yàn)做出手術(shù)方案的設(shè)計(jì),不能就術(shù)后面貌與病人進(jìn)行溝通。 采用虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality, VR)技術(shù)的虛擬頜骨手術(shù)可以很好得通過(guò)頜骨面與軟組織關(guān)系模擬出患者術(shù)后面貌,并且具有傳統(tǒng)手術(shù)所不具備的可恢復(fù)性,可重復(fù)操作性等特征。本文通過(guò)對(duì)虛擬頜骨手術(shù)過(guò)程進(jìn)行需求分析,根據(jù)虛擬頜骨手術(shù)中主要問(wèn)題即軟組織形變模擬問(wèn)題,提出了使用CT圖像重建適于虛擬頜骨手術(shù)的頜骨模型和軟組織模型,使用彈簧模型和有限元模型分別解決軟組織受力和形變問(wèn)題的方法,然后對(duì)虛擬手術(shù)帶來(lái)的可用性問(wèn)題進(jìn)行了分析,系統(tǒng)地介紹了三維交互技術(shù)的特點(diǎn)和任務(wù),設(shè)計(jì)出一套以用戶(hù)為中心的交互方案,采用了更符合人體感知和控制原理的三維鼠標(biāo)作為輔助輸入設(shè)備,解決了在三維空間中物體的精確移動(dòng)問(wèn)題。最后,文章給出了系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程和一些關(guān)鍵類(lèi)的結(jié)構(gòu)。 本文的研究受到中科院計(jì)算機(jī)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題基金項(xiàng)目(編號(hào)：SYSKF0704)、國(guó)家“八六三”高技術(shù)發(fā)展研究計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2006AA01Z328)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：60873095)、西北大學(xué)研究生創(chuàng)新教育項(xiàng)目(編號(hào)：09YSY28)的資助。
【學(xué)位單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類(lèi)】：R782.2;TP391.9
【部分圖文】：

力或者拉力，因?yàn)檐浗M織和領(lǐng)骨是相互分離的，并且使用了不用的材質(zhì)，因此無(wú)法對(duì)領(lǐng)骨和軟組織進(jìn)行整體有限元分析，考慮到軟組織受力的單一性，因此使用彈簧模型來(lái)模擬領(lǐng)骨和軟組織之間的力，如圖3一4所示。，力，材塑月”口x”確護(hù)如嘆武1)廠b跳口心泥畢目月g圖3一4軟組織受力(質(zhì)點(diǎn)彈簧模型)質(zhì)點(diǎn)彈簧的建立過(guò)程是:在軟組織與頗骨相連的內(nèi)側(cè)找到一點(diǎn)Xs，然后再領(lǐng)骨上找到離該點(diǎn)最近的一個(gè)點(diǎn)Xb。此處應(yīng)當(dāng)注意，因?yàn)檐浗M織是進(jìn)行過(guò)有限元四面體劃分的，因此該點(diǎn)只能是四面體中的一個(gè)頂點(diǎn)，這樣才能建立該單元的剛度矩陣。而領(lǐng)骨上的點(diǎn)也應(yīng)當(dāng)是三維圖形中存在的點(diǎn)，在xs，凡之間建立主彈簧 (mainsPring)，然后找到與Xb相鄰的點(diǎn)

質(zhì)點(diǎn)彈簧模型的基礎(chǔ)是在不同層次之間的彈簧建立方法，而點(diǎn)的選擇是建立彈簧最重要的因素，因此我們需要選擇分別在軟組織和領(lǐng)骨上相互接觸的點(diǎn)而避免選擇到?jīng)]有在兩者邊界上的點(diǎn)。如圖3一5所示，是一部分下頗骨軟組織四面體模型，圖中黃色點(diǎn)是處于軟組織和下領(lǐng)骨之間的邊界點(diǎn)，這些邊界點(diǎn)都是四面體模型中的頂點(diǎn)，然后根據(jù)相應(yīng)的算法獲得相應(yīng)的處于領(lǐng)骨之上的邊界點(diǎn)。圖3一5軟組織和領(lǐng)骨之間的邊界點(diǎn)但是由算法自動(dòng)選擇的點(diǎn)可能并不符合相應(yīng)的需求，例如有些點(diǎn)雖然在邊界上，但是并是領(lǐng)骨和軟組織的連接點(diǎn)，因此我們需要人工對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行去除以保證邊界點(diǎn)的質(zhì)量，從而保證了受力的準(zhǔn)確度。3.4.3軟組織受力形變模擬在建立了相應(yīng)的邊界點(diǎn)以后，軟組織就可以根據(jù)當(dāng)前的受力情況，對(duì)應(yīng)力作出反應(yīng)，從而產(chǎn)生形變，由于采用了有限元方法的軟組織形變模擬運(yùn)算量比較大，因此我們對(duì)下領(lǐng)骨切下的一塊碎片進(jìn)行位移來(lái)觀察軟組織的反應(yīng)

Norlnan的執(zhí)行一評(píng)估循環(huán)
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