3D虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)鏡手術(shù)仿真技術(shù)研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)正在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，其中虛擬手術(shù)(又稱為手術(shù)仿真)越來(lái)越多的被醫(yī)學(xué)界所認(rèn)可，虛擬手術(shù)已成為醫(yī)療信息學(xué)中一個(gè)非常重要的應(yīng)用分支。
　　 內(nèi)窺鏡手術(shù)復(fù)雜程度高，要求臨床醫(yī)生具備較高的手眼協(xié)調(diào)能力，需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的訓(xùn)練。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬手術(shù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)內(nèi)鏡手術(shù)仿真培訓(xùn)，可以解決傳統(tǒng)訓(xùn)練方式下成本高、無(wú)法重復(fù)等缺陷，目前已成為該領(lǐng)域中的一個(gè)非常重要的課題。
　　 目前虛擬手術(shù)領(lǐng)域已有

2、的研究成果，其重點(diǎn)在于醫(yī)學(xué)圖像的分割、三維重建、物理模型的建立，而對(duì)于力反饋模型的研究尚處于起步階段。
　　 本文重點(diǎn)研究了三維虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景下內(nèi)窺鏡手術(shù)仿真中碰撞檢測(cè)，軟組織形變，切割和縫和線打結(jié)等關(guān)鍵算法，并對(duì)使用這些算法構(gòu)建內(nèi)鏡手術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行了探討。
　　 在碰撞檢測(cè)方面，本文針對(duì)內(nèi)鏡手術(shù)中碰撞的特點(diǎn)，構(gòu)造手術(shù)器械、軟體組織的混合碰撞檢測(cè)模型，提出了一種基于混合層次包圍盒檢測(cè)算法，根據(jù)對(duì)算法的分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該算法可

3、以改善包圍盒對(duì)手術(shù)器械、軟體組織的包圍緊密度，提高檢測(cè)碰撞的速度和確定碰撞點(diǎn)的精度。
　　 在提高器官軟體組織形變仿真的計(jì)算速度上，根據(jù)腹腔器官組織的生物力學(xué)特征，提出了改進(jìn)的受力點(diǎn)尋址算法和基于三角面積匹配鄰近點(diǎn)查詢算法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明該算法可以提高形變仿真的響應(yīng)速度，提高形變計(jì)算的實(shí)時(shí)性，以及仿真精度。
　　 在實(shí)現(xiàn)軟體組織切割仿真方面，針對(duì)目前切割仿真算法的缺陷，提出了基于頂點(diǎn)復(fù)制的切割分裂算法和基于頂點(diǎn)移動(dòng)的切割細(xì)