虛擬手術系統(tǒng)在醫(yī)學領域具有廣泛的應用,其將計算機圖形學與虛擬技術結(jié)合,為醫(yī)護人員提供手術方案制定與手術操作訓練等功能。穿刺廣泛應用于日常醫(yī)學檢查和診斷中,穿刺針刺入皮膚到達目標位置,實現(xiàn)注射、取樣等操作,因此皮膚穿刺形變仿真是虛擬手術的關鍵技術之一。在皮膚穿刺形變仿真過程中,不僅需要保證仿真的穩(wěn)定性與皮膚形變仿真的真實感,還需要保證皮膚穿刺仿真的實時性才能達到實時人機交互的要求。因此,實時性、真實感和穩(wěn)定性是衡量皮膚穿刺形變仿真方法優(yōu)劣的三個標準�；谏鲜鋈齻�要求,論文的核心工作與研究成果有以下幾個方面:（1）建立皮膚形變物理模型及幾何模型。對皮膚復雜的生物力學特性和皮膚形變物理模型進行分析,在其基礎上選擇質(zhì)點-彈簧模型作為皮膚形變物理模型。利用TenGen生成的四面體質(zhì)點-彈簧拓撲結(jié)構(gòu)信息建立皮膚幾何模型,保證了皮膚穿刺形變的穩(wěn)定性需求。并自定義一種存儲皮膚幾何模型數(shù)據(jù)的文件格式,方便后續(xù)研究使用。（2）皮膚穿刺形變動力學模型快速求解算法。根據(jù)質(zhì)點-彈簧物理模型建立皮膚穿刺形變動力學模型,并建立皮膚穿刺形變動力學模型的優(yōu)化隱式歐拉法的數(shù)值求解方法,對于優(yōu)化隱私歐拉法的數(shù)值解引入虛擬彈... 

【文章來源】：福州大學福建省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１虛擬手術３個發(fā)展階段框架??第一代的虛擬手術系統(tǒng)在計算機中使用醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)，重建出虛擬的三維??

福州大學專業(yè)學位碩士學位論文檢測。最后通過實驗驗證算法的可行性。??四章，皮膚穿刺形變仿真方法優(yōu)化研宄。本章針對第三章中皮膚強的缺點進行改進，首先通過泊松方程對皮膚形變進行優(yōu)化產(chǎn)生著針對皮膚形變時形變區(qū)域和非形變區(qū)域過渡不光滑的不足，在的皮膚幾何模型上增加體積信息，優(yōu)化兩個區(qū)域之間的平滑形變的真實感。最后通過實驗驗證方法的可行性和穩(wěn)定性。??五章，原型系統(tǒng)設計與實現(xiàn)。本章首先介紹原型系統(tǒng)的開發(fā)流程用到的第三方開源工具庫，然后介紹系統(tǒng)的界面和功能，介紹原取模型、交互模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和渲染模塊的設計與實現(xiàn)，行性和正確性。??六章，總結(jié)與展望，對本課題的研究內(nèi)容作了總結(jié)和歸納，闡述點和存在的一些問題，對將來需要展開的工作進行展望。??

?隨時間的推移而增大，ＣＤ表示在卩時間撤去外力后瞬時彈性恢復，ＤＥ表示應??變逐漸恢復。圖２－ｌ（ｂ）展示了在恒定應變條件下應力松弛的曲線，從曲線可以??看出應力在開始時衰減的比較快，然后慢慢的趨于穩(wěn)定。??Ｏ■個?ＣＴ?“??１?－????〇????？?〇???？??’０?ｔｌ?ｔ?＾０?ｔ??ｅ?＾??￡〇?＿?Ｖ???〇?ｔｚｚｉ??〇ｌ＾??’０?ｔ?ｔ〇?ｔ??（ａ）粘彈性的蠕變曲線?（ｂ）粘彈性的應力松弛??圖２－１粘彈性的蠕變和應力松弛??（４）非線性??這種現(xiàn)象主要是表現(xiàn)在力與皮膚形變位移關系特性上。如圖２－２所示：當??外力作用于皮膚表面時，皮膚形變產(chǎn)生的位移與外力并不是成線性比例的。在??研宄皮膚形變外力位移關系曲線時，從理論上假設皮膚組織是均勻的、各向同??性和連續(xù)性的。??ｆｅｘｔ?＂???—￣??ｘ??圖２－２外力位移曲線??根據(jù)上述對皮膚形變生物力學特性的分析與理論假設，可以得出皮膚形變??具有較復雜的力學性質(zhì)，對其進行實時仿真需要較好的計算精度和較小的計算??量。所以接下來通過分析常用的物理模型來得出適合皮膚形變的物理模型。??１０??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]虛擬手術中軟組織模型形變技術研究[D]. 顧懿周.哈爾濱工程大學 2011
[2]針刺軟組織有限元仿真及實驗研究[D]. 許旺蓓.天津大學 2009
[3]基于質(zhì)點—彈簧模型的人體軟組織形變技術的研究[D]. 喬冰.哈爾濱工程大學 2008
[4]混合包圍盒碰撞檢測算法研究[D]. 范曉磊.青島大學 2007



本文編號：3209751