虛擬手術(shù)仿真中基于形變模型的力反饋關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、虛擬手術(shù)仿真是專門用來模擬在手術(shù)過程可能遇到的各種現(xiàn)象的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)。其研究內(nèi)容包括對醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的交互與可視化、虛擬人體器官在虛擬手術(shù)器械作用下的各種變化的模擬及對操作人員的各種感官反饋(如視覺反饋和力反饋等)的模擬等,是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要應(yīng)用。 本文針對鼻咽癌虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)和肝癌虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)中若干關(guān)鍵技術(shù)進行了深入地研究。本研究首先采用了半邊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對頭部和肝臟進行了幾何建模,然后采用了質(zhì)點彈簧模型進行物理

2、建模。在鼻咽癌手術(shù)仿真中,依據(jù)其精確性高的要求,采用了基于OBB包圍盒的碰撞檢測算法,并提出了一種二次檢測的方法對穿刺現(xiàn)象進行了改進;在肝癌手術(shù)仿真中,依據(jù)其實時性高的要求,采用了基于AABB包圍盒的碰撞檢測算法,可以返回碰撞點和相交三角形。對于肝癌手術(shù)仿真的形變仿真,采用虛擬體彈簧模型,計算出形變量完成形變。對于肝癌手術(shù)中的切割仿真,生成切割路徑,將路徑上的虛擬彈簧斷裂,并按四種模式處理分割后的網(wǎng)格。結(jié)合力反饋設(shè)備,應(yīng)用同步機制對鼻咽

3、癌手術(shù)仿真中力的輸出效果進行了改進;對于肝癌手術(shù)仿真,應(yīng)用一種近似模擬反饋力,并提出了一種Snap力移動頂點算法,對閾值內(nèi)的碰撞點進行處理。在切割仿真中,除了切斷彈簧產(chǎn)生的彈力外,還增加了切向上的摩擦力,使切割效果更加真實。 本文探索性的研究內(nèi)容及創(chuàng)新之處主要包括以下幾點: 1.在鼻咽癌虛擬手術(shù)仿真的碰撞檢測中提出了一種二次檢測算法,對穿刺現(xiàn)象進行了有效的改進。 2.在鼻咽癌虛擬手術(shù)仿真中應(yīng)用力反饋技術(shù)中的同步機

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