本文選題：虛擬手術(shù) + 變形計(jì)算　； 參考：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：虛擬手術(shù)系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物,通過(guò)建立集成有視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)等多感知的虛擬手術(shù)環(huán)境,給予醫(yī)生逼真的手術(shù)場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)手術(shù)培訓(xùn)教學(xué)和手術(shù)方案三維構(gòu)思。一個(gè)典型的虛擬手術(shù)系統(tǒng)包括組織的建模、碰撞檢測(cè)、變形計(jì)算、切割計(jì)算、圖形繪制和觸覺(jué)繪制。目前虛擬手術(shù)系統(tǒng)研究中存在仿真精度和速度之間的矛盾,如何平衡這對(duì)矛盾是研究人員一直以來(lái)面臨的難題。本文圍繞著現(xiàn)存的技術(shù)難題對(duì)手術(shù)仿真中的常用的且具有代表性的變形計(jì)算展開(kāi)深入研究,主要工作如下： 首先,從力學(xué)角度分析了軟組織生物力學(xué)特性,分別介紹了人體軟組織的線彈性模型和粘彈性模型,及其適用環(huán)境。 其次,采用三維Delaunay網(wǎng)格生成算法對(duì)軟組織模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,對(duì)于網(wǎng)格質(zhì)量的判斷,本文提出了一種快速有效的判斷準(zhǔn)則。 再次,針對(duì)有限元法處理軟組織變形計(jì)算實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題,采用組織模型局部進(jìn)行有限元計(jì)算代替整體的思路。并利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的“有向圖矩陣”,完成了對(duì)軟組織的局部模型快速提取工作。 最后,對(duì)軟組織模型進(jìn)行變形仿真,并對(duì)有限元計(jì)算進(jìn)行了一定的優(yōu)化,對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明,在維持精度基本不受影響的前提下,提升了計(jì)算速度。
[Abstract]:Virtual operating system is the product of virtual reality technology and modern medicine. Through the establishment of virtual operating environment integrated with visual, tactile, hearing, and smell, it gives the doctor realistic operation scene, and realizes the operation training teaching and the three dimensional conception of the operation scheme. A typical virtual operation system includes organization modeling, collision Detection, deformation calculation, cutting calculation, graphic drawing and tactile rendering. There is a contradiction between simulation precision and speed in the research of virtual surgery system. How to balance the contradiction is a difficult problem that the researchers have been facing. This paper revolves around the commonly used and representative deformation in the simulation of existing technical problems. The main work is as follows:
First of all, the biomechanical properties of soft tissue are analyzed from mechanics point of view. The linear elastic model and viscoelastic model of human soft tissue are introduced respectively and their applicable environment.
Secondly, the 3D Delaunay grid generation algorithm is used to mesh the soft tissue model, and a fast and effective criterion for judging the quality of the grid is proposed.
Thirdly, in view of the problem that the finite element method is used to deal with the poor real-time performance of soft tissue deformation, the idea of replacing the whole with the local finite element calculation of the organization model is adopted. And the "directed graph matrix" in the data structure is used to complete the rapid extraction of the local model of the soft tissue.
Finally, the soft tissue model is simulated and the finite element calculation is optimized. The comparison experiment shows that the calculation speed is improved under the premise that the maintenance precision is not affected basically.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.9;R616

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 安興;李剛;徐林偉;師穎;;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美軍模擬訓(xùn)練中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展[J];電光與控制;2011年10期

2 陳彥釗;周以齊;程祥利;王政;;面向脊髓損傷早期康復(fù)的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練環(huán)境[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2014年02期

3 卜長(zhǎng)江;孫兵;;關(guān)于廣義Hadamard矩陣及其對(duì)應(yīng)有向圖類的特征[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2006年04期

4 田增民;盧旺盛;王田苗;趙全軍;劉達(dá);張國(guó)來(lái);魏軍;白茫茫;尹豐;郝秋星;;遙控操作機(jī)器人腦立體定向手術(shù)臨床應(yīng)用(附10例報(bào)道)[J];海軍總醫(yī)院學(xué)報(bào);2007年02期

5 曾衍鈞,許傳青,楊堅(jiān),徐小虎;軟組織的生物力學(xué)特性[J];中國(guó)科學(xué)G輯:物理學(xué)、力學(xué)、天文學(xué);2003年01期

6 邢英杰,張少華,劉曉冰;虛擬手術(shù)系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2004年07期

7 熊英,胡于進(jìn),趙建軍;基于映射法和Delaunay方法的曲面三角網(wǎng)格劃分算法[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2002年01期

8 吳雯;陳輝;王平安;;實(shí)時(shí)交互式軟組織切割與變形計(jì)算模型[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2010年02期

9 傅晟,彭群生;一個(gè)桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);1998年09期

10 陳寶楷;鮑蘇蘇;陳彥達(dá);;虛擬手術(shù)中的針操作仿真研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2009年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 徐少平;虛擬手術(shù)仿真中軟組織實(shí)時(shí)形變模型的研究[D];南昌大學(xué);2010年

2 朱玲;虛擬手術(shù)中軟組織形變與切割技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：1975004