虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)中基于粒子系統(tǒng)的流血模型研究.pdf

1、隨著各國(guó)學(xué)者對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷研究，該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。虛擬手術(shù)系統(tǒng)作為該技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育方面的一項(xiàng)重要應(yīng)用，不但能夠?yàn)閷?shí)習(xí)醫(yī)生提供手術(shù)訓(xùn)練平臺(tái)，還能為外科手術(shù)醫(yī)生提供手術(shù)方案制定以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的平臺(tái)。因此，許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者都為能夠模擬一個(gè)非常逼真的虛擬手術(shù)環(huán)境而進(jìn)行了大量的研究。而在手術(shù)過(guò)程中，組織器官的流血是不可避免的。在虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)中加入流血模型不僅能夠提高虛擬環(huán)境的逼真度，而且還能鍛煉實(shí)習(xí)醫(yī)生處理術(shù)中出血的能力。

2、本文通過(guò)闡述系統(tǒng)中與流血模型相關(guān)的模塊、血液流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)仿真及血液的表面渲染等方面，對(duì)腦外科虛擬手術(shù)系統(tǒng)中的流血模型進(jìn)行了分析與研究。具體內(nèi)容安排如下：
　　首先，本文分析了腦外科虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)中與流血模型相關(guān)的模塊，其中包括力反饋設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)、碰撞檢測(cè)、抽吸模型等。通過(guò)對(duì)本章的闡述，從系統(tǒng)角度說(shuō)明了流血模型的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。
　　然后，本文研究了流血模型的動(dòng)力學(xué)模擬方法——光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)。該方法在進(jìn)行初始化之后，首先搜索出

3、每個(gè)粒子的鄰近點(diǎn)，然后逐個(gè)算出該粒子的密度、壓強(qiáng)、壓力、粘滯力，通過(guò)計(jì)算該粒子所受合力，得出其在下一幀所處的位置。為了解決該方法在腦外科虛擬手術(shù)系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)性及占用內(nèi)存過(guò)多的問(wèn)題，通過(guò)引入空間網(wǎng)格搜索鄰近點(diǎn)法和高度場(chǎng)法，提出了一種改進(jìn)的快速光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)方法，改進(jìn)后的方法能夠在保證逼真度的前提下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)腦部血液流動(dòng)的實(shí)時(shí)仿真。
　　在完成動(dòng)力學(xué)仿真之后，還需對(duì)粒子形成的血液表面進(jìn)行渲染。本文采用了一種速度較快且易于實(shí)現(xiàn)的表面