《基于VR的虛擬手術(shù)仿真》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于VR的虛擬手術(shù)仿真（26頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、基于VR的虛擬手術(shù)仿真 http:/ 手術(shù)仿真系統(tǒng)z虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛速發(fā)展和廣闊應(yīng)用前景z虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用z內(nèi)窺鏡手術(shù)等先進(jìn)外科手術(shù)方式的出現(xiàn)z應(yīng)用：手術(shù)培訓(xùn)，手術(shù)計(jì)劃，手術(shù)治療z研究?jī)?nèi)容：y醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的交互與可視化y組織變形的模擬y感官反饋的模擬 Satava的三代醫(yī)學(xué)仿真系統(tǒng)框架 z第一代醫(yī)學(xué)仿真系統(tǒng)：著重于表現(xiàn)人體幾何特性z第二代醫(yī)學(xué)仿真系統(tǒng) ：加入人體作為生物體的物理特性z第三代醫(yī)學(xué)仿真系統(tǒng)：考慮人體各器官的功能本質(zhì) 系統(tǒng)功能模塊圖 幾何模型重建 層次四面體模型生成z三角片表面幾何重構(gòu)（最短對(duì)角線法） z斷層間層次四面體重構(gòu) （以一定的規(guī)則遍歷） 體模型簡(jiǎn)化算法z四面體
2、網(wǎng)格是一種普遍的體模型表示方法。z大量的四面體數(shù)據(jù)使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、體繪制、有限元計(jì)算、實(shí)時(shí)處理等變得困難。z提出了直接針對(duì)四面體體數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化的新算法。 簡(jiǎn)化算法思想z采用點(diǎn)刪除法簡(jiǎn)化邊界面，保持邊界特性。 Vr V1 V2 V3 V4V5V6Layer(n-1) Layer(n+1) Layer(n) V00 V01 V02 V10 V11 M0iM1i M0j M1j z構(gòu)造六面體網(wǎng)格替代內(nèi)部四面體。z用四面體填充邊界面和六面體網(wǎng)格面連接處的空洞。 簡(jiǎn)化算法優(yōu)點(diǎn)z是一種體數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化算法；z保持模型的邊界特性，簡(jiǎn)化效果好；z允許用戶定義簡(jiǎn)化程度，能建立多分辨率模型體數(shù)據(jù)；z實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。 體模型簡(jiǎn)
3、化結(jié)果組成模型四面體數(shù)： a:16104 b:7302 c:2671 d:1227 e:714 f:179 虛擬手術(shù)中的碰撞檢測(cè)z碰撞檢測(cè)貫穿于手術(shù)仿真的整個(gè)過程y手術(shù)器械與人體組織之間的精確快速的碰撞檢測(cè)是計(jì)算軟組織變形和分裂的先決條件 y根據(jù)碰撞檢測(cè)的結(jié)果，才能準(zhǔn)確地計(jì)算模型的變形。z虛擬手術(shù)中的碰撞檢測(cè)：剛體與軟體的碰撞檢測(cè) 碰撞檢測(cè)算法z提出了一種基于固定方向凸包包圍盒層次的碰撞檢測(cè)方法 z提出了用以解決包圍盒間相交測(cè)試的快速區(qū)間測(cè)試法 z提出了一種基于線性規(guī)劃的旋轉(zhuǎn)后包圍盒的快速計(jì)算方法以及一種自底向上的對(duì)象變形后包圍盒樹的快速更新算法 碰撞檢測(cè)算法比較 手術(shù)仿真中的軟組織切割z兩種
4、不同的切割處理策略：去除法切割法去除某些切割到的基元，并改變相關(guān)的局部，全局參數(shù)將切割到的基元分裂成若干個(gè)小基元方法描述優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，減少基元數(shù)目有可信的切割邊界切割邊界走樣（鋸齒狀）產(chǎn)生很多小基元，系統(tǒng)負(fù)擔(dān)加劇，需對(duì)模型重新生成 切割判據(jù)z切割條件y虛擬器械與軟組織接觸y應(yīng)力超過屈服條件 發(fā)生切割不發(fā)生切割 SBSM SBSM 接觸點(diǎn)受到的應(yīng)力大小切割器械的鋒利程度極限組織將要斷裂時(shí)的應(yīng)力 S BSMz切割公式 四面體切割z虛擬器械的運(yùn)動(dòng)軌跡y平面四邊形z四邊形與四面體求交y四面體與平面求交y裁剪切割多邊形 四面體的分割z交點(diǎn)分類y點(diǎn)交點(diǎn)y線交點(diǎn)y面交點(diǎn)y體交點(diǎn)點(diǎn)交點(diǎn)判斷點(diǎn)是否需要分裂線
5、交點(diǎn)一分為二面交點(diǎn)一分為三體交點(diǎn)一分為四 粘彈性模型幾點(diǎn)假設(shè)：z瞬時(shí)應(yīng)變彈性 z應(yīng)變和位移呈線性關(guān)系 z應(yīng)變由彈性和蠕變兩部分組成 z蠕變應(yīng)變率是應(yīng)力和應(yīng)變的函數(shù) 1De uB ce ccc dtd , 粘彈性模型的系統(tǒng)方程：0 S TV T dSufdV 由虛功原理得到的系統(tǒng)平衡方程： V iiTiiV T dVtDBfuBdVDB 000 10 引入粘彈性物理模型得到：V為整個(gè)粘彈性體域，S為力邊界 有限元計(jì)算模型z連續(xù)的求解區(qū)域離散化，連續(xù)的無限自由度問題轉(zhuǎn)化為離散的有限自由度問題y單元分析階段 單元矩陣計(jì)算（剛度、質(zhì)量、載荷）y整體組合階段 單元矩陣到整體矩陣的組合 y約束處理 加入各節(jié)點(diǎn)的約束完成系統(tǒng)方程組 y方程求解 求解系統(tǒng)方程組 y應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算 各單元的應(yīng)變、應(yīng)力計(jì)算 立體紋理映射 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（一） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（二） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（三） 今后的研究重點(diǎn)：z并行處理z模型優(yōu)化z切割后模型簡(jiǎn)化z真實(shí)感繪制 ! http:/
基于VR的虛擬手術(shù)仿真
