面向虛擬手術(shù)系統(tǒng)的力反饋的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、由于虛擬現(xiàn)實(shí)和人機(jī)交互的發(fā)展，基于電腦的虛擬手術(shù)的好處已經(jīng)被許多調(diào)查者廣泛的討論和示范證明。這些好處拓展了手術(shù)訓(xùn)練的能力。它可以提供不同的訓(xùn)練場(chǎng)景，包括解剖的個(gè)體差異(性別，大小)，病理的不同(內(nèi)傷，外傷)，操作場(chǎng)景(急診室，太空，戰(zhàn)場(chǎng))。除了這些好處，能夠大量增加訓(xùn)練的次數(shù)，以及把能夠模擬出不同的結(jié)果作為主要的好處之一。手術(shù)界希望把它作為未來(lái)鑒定手術(shù)技能的手段。另外還可以通過(guò)基于電腦的手術(shù)模擬來(lái)加快醫(yī)生獲取手術(shù)技能。其中這些好處中最重

2、要的就是這些所有的好處的前提是在不對(duì)病人有風(fēng)險(xiǎn)的情況下。 我們初步實(shí)現(xiàn)了一個(gè)虛擬手術(shù)系統(tǒng)，系統(tǒng)更加強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)模塊化。并且我們用OpenHaptics API實(shí)現(xiàn)了PHANToM與虛擬場(chǎng)景中的交互。我們的系統(tǒng)采用的C++以及結(jié)合OpenGL，是在MFC下開(kāi)發(fā)的。我們的器官和手術(shù)器械的模型都是在maya下建模的。我們的系統(tǒng)可以支持各種不同的文件格式的讀入，比如obj，Mesh文件等，強(qiáng)調(diào)了實(shí)時(shí)性。力反饋設(shè)備我們采用的是PHOANTOM

3、 omni，它是一個(gè)六維的力反饋的設(shè)備。系統(tǒng)現(xiàn)在可以很好的模擬出剛體的力反饋效果，并且對(duì)于軟體我們也實(shí)現(xiàn)了基本的力反饋效果。 在虛擬手術(shù)中關(guān)于點(diǎn)的交互是相當(dāng)普遍的，例如切割，探測(cè)等。在虛擬手術(shù)中點(diǎn)的交互主要是分為剛體和軟體的力反饋模型。由于虛擬手術(shù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高，因此速度是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。在剛體的點(diǎn)力反饋模型中采用的優(yōu)化的God-Object方法，而在軟體的力反饋模型中采用比較真實(shí)的物理模型，采用的方法是分層的質(zhì)點(diǎn)彈簧模型