心血管介入手術(shù)仿真訓(xùn)練中導(dǎo)絲的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)模擬及其原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、接著詳細(xì)介紹了導(dǎo)絲的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)仿真方法。本文提出的基于近年來(lái)，心血管疾病的發(fā)生率和死亡率呈逐年上升的趨勢(shì)，目前已成為人類(lèi)健康的第一殺手。心血管疾病的傳統(tǒng)治療方法主要有藥物治療和開(kāi)放性手術(shù)治療，但是這兩種治療方法均有各自的缺點(diǎn)。藥物治療：時(shí)間長(zhǎng)、花費(fèi)大且不能達(dá)到藥到病除、立竿見(jiàn)影的效果。開(kāi)放性手術(shù)治療：創(chuàng)傷大、恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)且有一定的手術(shù)死亡率。
　　隨著各種醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的快速發(fā)展，心血管介入手術(shù)已被應(yīng)用到多種外科手術(shù)場(chǎng)景。心血管介入手術(shù)

2、對(duì)比傳統(tǒng)的藥物治療和開(kāi)放性手術(shù)，具有創(chuàng)傷小、安全有效、術(shù)后恢復(fù)快、并發(fā)癥少等優(yōu)點(diǎn)。但是，心血管介入手術(shù)具有技巧性強(qiáng)、術(shù)前培訓(xùn)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)限制了該項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的快速發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)的心血管介入手術(shù)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，能給實(shí)習(xí)醫(yī)生提供沉浸式的訓(xùn)練環(huán)境，極大地縮短了心血管介入手術(shù)的培訓(xùn)周期。
　　本文對(duì)心血管介入手術(shù)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究并開(kāi)發(fā)了一個(gè)原型的訓(xùn)練系統(tǒng)。該原型系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單地進(jìn)行經(jīng)皮冠狀

3、動(dòng)脈介入手術(shù)訓(xùn)練。本文的工作內(nèi)容主要涵蓋以下幾個(gè)方面：
　　首先論述了關(guān)于醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)三維可視化和圖像分割的知識(shí)，并介紹了體繪制和圖像分割的常用算法。本文根據(jù)X光片的成像原理來(lái)進(jìn)行CT數(shù)據(jù)的X光片模擬，并采用GPU加速來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)模擬。文中的動(dòng)脈血管分割采用的是基于區(qū)域生長(zhǎng)的半自動(dòng)分割方法。動(dòng)脈血管的表面網(wǎng)格建模采用的是MC算法。
　　接著詳細(xì)介紹了導(dǎo)絲的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)仿真方法。本文提出的基于Kirchhoff彈性桿的導(dǎo)絲仿真方法不僅能

4、夠物理仿真不同形狀的導(dǎo)絲在血管中的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)行為，而且還根據(jù)導(dǎo)絲尖端與體部的屬性差異來(lái)分別建模提高算法效率。為了保證仿真算法的魯棒性，本文采用的是隱式迭代格式來(lái)離散導(dǎo)絲的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。同時(shí)，動(dòng)脈內(nèi)的血液流動(dòng)分析、高效的碰撞檢測(cè)和碰撞響應(yīng)、導(dǎo)絲的動(dòng)態(tài)采樣策略和不可拉伸約束則進(jìn)一步提高了算法效率和模擬的真實(shí)度。
　　然后對(duì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了相關(guān)介紹，說(shuō)明了該系統(tǒng)具有擴(kuò)展性好和可維護(hù)度高等特點(diǎn)，能夠應(yīng)對(duì)未來(lái)新的需求變化。
　　最后本文進(jìn)行