虛擬手術(shù)中小腿模型的構(gòu)建.pdf

1、　　虛擬手術(shù)仿真的意義在于它將為醫(yī)學(xué)手術(shù)訓(xùn)練和相關(guān)醫(yī)學(xué)研究提供一個(gè)更加方便，易于設(shè)定和控制的手段，從而盡量擺脫傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)研究和實(shí)踐中各種客觀條件的制約，最終達(dá)到自由設(shè)定和構(gòu)建手術(shù)過(guò)程的目標(biāo)。而任何仿真的基礎(chǔ)都是對(duì)所關(guān)注和研究目標(biāo)的相關(guān)方面的模型構(gòu)建與分析。相應(yīng)的，構(gòu)建被仿真組織和器官的基本模型，是現(xiàn)代虛擬手術(shù)仿真的基礎(chǔ)。幾何模型描述了仿真器官和組織的空間信息，物理模型則描述了實(shí)體的受力和變形情況，計(jì)算模型為科學(xué)計(jì)算變形提供了計(jì)算方法和手段

2、?！　≡趯?shí)踐過(guò)程中，由于仿真的目的和組織器官結(jié)構(gòu)的不同，以及仿真和研究的側(cè)重點(diǎn)不同，選取實(shí)現(xiàn)的方法也有多種。本文主要在研究分析相關(guān)的理論的基礎(chǔ)上，針對(duì)實(shí)際構(gòu)建人小腿模型的工作中遇到問(wèn)題，提出了解決方法，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了構(gòu)建人小腿的基本模型?！　”疚膹脑嫉娜梭w切片圖出發(fā)，選取相應(yīng)的小腿切片圖層，提取內(nèi)側(cè)兩支骨和皮膚的輪廓線(xiàn)。采用斷層間輪廓線(xiàn)幾何模型重構(gòu)方法，實(shí)現(xiàn)人小腿的幾何模型構(gòu)建。在此過(guò)程中，首先采用人工干預(yù)加傳統(tǒng)邊緣算子檢測(cè)的方法

3、，實(shí)現(xiàn)提取目標(biāo)的輪廓線(xiàn)。并針對(duì)切片圖層間偏移和錯(cuò)位問(wèn)題，結(jié)合提取出的輪廓線(xiàn)進(jìn)行了初步的校正。進(jìn)一步，結(jié)合計(jì)算模型中有限單元計(jì)算特點(diǎn)和人小腿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，創(chuàng)新地采取將小腿內(nèi)兩支骨的輪廓三角面融合的方法，實(shí)現(xiàn)了等價(jià)的單層內(nèi)層輪廓面，解決了實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)中的特殊問(wèn)題。這樣可以直接使用現(xiàn)有的文獻(xiàn)[25]中介紹的幾何模型構(gòu)建方法。物理模型和計(jì)算模型的實(shí)現(xiàn)中，選取基于線(xiàn)彈性模型的有限單元計(jì)算方法，并對(duì)傳統(tǒng)工程上使用的有限元計(jì)算方法，根據(jù)現(xiàn)實(shí)手術(shù)對(duì)組織和