虛擬交叉韌帶手術(shù)中的模型表達(dá)及切割仿真.pdf

1、虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)是現(xiàn)代醫(yī)療手術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合。虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)以實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、精確度和逼真度為原則，對(duì)醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像三維可視化、軟組織形變切割、力反饋、實(shí)時(shí)通信技術(shù)等有著較高要求。
　　交叉韌帶是維持膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)最重要的結(jié)構(gòu)組織，能夠保持膝關(guān)節(jié)靜力穩(wěn)定性。交叉韌帶損傷是最常見(jiàn)的膝關(guān)節(jié)疾病之一，醫(yī)生常采用關(guān)節(jié)鏡手術(shù)進(jìn)行診治，膝關(guān)節(jié)鏡手術(shù)對(duì)醫(yī)生的手眼協(xié)調(diào)能力有著極高要求。
　　本文研究了交叉韌帶物理屬性，分析交叉韌帶手術(shù)基本

2、操作，從視覺(jué)和觸覺(jué)角度出發(fā)對(duì)交叉韌帶手術(shù)進(jìn)行仿真模擬。
　　本文研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)基于醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像的交叉韌帶軟組織三維重建。針對(duì)傳統(tǒng)手術(shù)仿真系統(tǒng)中模型精度較低的問(wèn)題，對(duì)醫(yī)學(xué)二維序列數(shù)字圖像(CT)進(jìn)行研究，用開(kāi)源軟件工具VTK對(duì)CT圖像處理，進(jìn)行三維模型重建，得到了較高精度的交叉韌帶軟組織模型。對(duì)交叉韌帶的生物力學(xué)屬性進(jìn)行分析，為軟組織物理模型的構(gòu)建提供依據(jù)。
　　(2)軟組織切割算法的研究。從切割實(shí)時(shí)性角度出

3、發(fā)，為交叉韌帶構(gòu)建計(jì)算模型、視覺(jué)模型和碰撞模型，提高了計(jì)算效率。采用多模態(tài)映射機(jī)制，實(shí)現(xiàn)不同模型的計(jì)算和顯示同步。定義交叉韌帶模型的四面體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及拓?fù)涓滤惴?，使用四面體單元去除法完成切割仿真，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　(3)虛擬手術(shù)中觸覺(jué)反饋的研究。分析觸覺(jué)反饋過(guò)程，根據(jù)操作步驟將手術(shù)過(guò)程中的反饋力劃分為面彈力和摩擦力，并分別為其建立物理模型，對(duì)力的大小計(jì)算進(jìn)行了研究。
　　(4)實(shí)驗(yàn)原型系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。設(shè)計(jì)虛擬交叉韌帶仿真