虛擬肝臟手術(shù)中的血管結(jié)扎仿真.pdf

1、虛擬手術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合外科手術(shù)所產(chǎn)生的一種新技術(shù)，是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在外科手術(shù)訓(xùn)練中的重要應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，虛擬手術(shù)在現(xiàn)代外科手術(shù)教育與訓(xùn)練中發(fā)揮著越來越重要的作用。虛擬手術(shù)為外科醫(yī)生提供了一種低風(fēng)險(xiǎn)、低成本的醫(yī)學(xué)手術(shù)訓(xùn)練方案，因此國內(nèi)外各個(gè)研究機(jī)構(gòu)都在廣泛開展這方面的研發(fā)工作。
　　在虛擬肝臟手術(shù)系統(tǒng)中，血管的結(jié)扎是關(guān)系到手術(shù)成敗非常關(guān)鍵的一種操作，本文的研究重點(diǎn)在于虛擬肝臟手術(shù)系統(tǒng)中的血管結(jié)扎仿真模塊。該仿

2、真模塊主要包括了視覺、觸覺、縫合線的模擬、結(jié)扎仿真中的碰撞檢測以及結(jié)扎仿真中的形變與力反饋等五個(gè)方面的內(nèi)容。
　　為了對虛擬肝臟手術(shù)系統(tǒng)中的血管結(jié)扎進(jìn)行仿真，本文首先采用FTL(Follow The Leader，跟蹤控制點(diǎn)）算法來模擬縫合線，通過設(shè)置“安全邊緣參數(shù)”來實(shí)現(xiàn)縫合線的“等效摩擦力”，使用Cardinal樣條曲線來平滑縫合線。其次，提出了一種改進(jìn)的碰撞檢測算法，改進(jìn)的碰撞檢測算法主要包括兩個(gè)方面:縫合線的自碰撞檢測以及

3、縫合線與血管的碰撞檢測。具體來說，采用包圍球法對縫合線進(jìn)行自碰撞檢測；提出運(yùn)動分解方法來防止縫合線發(fā)生自穿透；將包圍球法和空間網(wǎng)格劃分法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)縫合線和血管之間的碰撞檢測。再次，血管的形變采用設(shè)置剛體核的彈簧振子模型來模擬，以防止血管發(fā)生形變失真，同時(shí)提出了一種新的基于血管形變的力反饋計(jì)算模型來實(shí)現(xiàn)血管結(jié)扎時(shí)的觸覺反饋?；谝陨瞎ぷ鳎疚奶岢隽艘环N基于力反饋的血管結(jié)扎仿真算法，并將其運(yùn)用到虛擬肝臟手術(shù)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)中血管的結(jié)扎