基于OpenGL的虛擬微創(chuàng)手術(shù)方法設(shè)計的研究.pdf

1、隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用，微創(chuàng)外科手術(shù)已成為21世紀(jì)外科手術(shù)發(fā)展的重要趨勢。由于微創(chuàng)手術(shù)操作復(fù)雜度比較高，因此醫(yī)生訓(xùn)練難度大，花費(fèi)昂貴，使其發(fā)展受到了限制。結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)和醫(yī)學(xué)技術(shù)的微創(chuàng)外科手術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)可以有效地解決這一問題。 本文通過分析各種軟件開發(fā)工具，我們用Visual C++6.0作編譯平臺，以C++為編程語言，建立基于OpenGL開放圖形庫的虛擬微創(chuàng)手術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)的軟件平臺。 在虛擬微創(chuàng)手術(shù)的模型設(shè)計中，采用3DS M

2、AX建立人體器官幾何模型并保存為ASE文件格式，用Pro/E建立手術(shù)器械幾何模型并保存為STL文件格式。通過編寫接口程序，將模型導(dǎo)入OpenGL。對面模型和體模型的特點(diǎn)進(jìn)行分析、比較，采用面模型在OpenGL中重建人體器官和手術(shù)器械的幾何模型，并用紋理映射和明暗處理對模型進(jìn)行渲染。 為研究器官力反射回饋，分析了質(zhì)點(diǎn)-彈簧法與有限元法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用有限元法建立人體器官的物理模型。并根據(jù)有限元法的原理，設(shè)置適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格數(shù)、簡化變形計算

3、，提高計算速度。 應(yīng)用FDH碰撞檢測算法檢測人體器官與手術(shù)器械是否接觸。采用區(qū)間測試法，應(yīng)用并行遍歷進(jìn)行包圍盒碰撞的粗檢測，通過三角形與三角形之間的相交測試判斷碰撞的精確位置，提高檢測效率，滿足精確性與實(shí)時性的要求。 通過分析微創(chuàng)手術(shù)的手術(shù)過程及手術(shù)技法的分解與要求，設(shè)計微創(chuàng)手術(shù)各種操作的培訓(xùn)方案。 本課題的研究內(nèi)容，可為手術(shù)操作者提供一個真實(shí)的受訓(xùn)場景，使受訓(xùn)者沉浸于真實(shí)的手術(shù)操作環(huán)境，從而達(dá)到訓(xùn)練醫(yī)生的目的。