虛擬手術(shù)系統(tǒng)中的流血模擬.pdf

1、虛擬手術(shù)系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。虛擬手術(shù)的最終目標(biāo)就是在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)建與真實(shí)手術(shù)完全相同的手術(shù)環(huán)境和手術(shù)過程反映，不但包括皮膚、組織、器官、體液等體內(nèi)物質(zhì)形態(tài)的相似，也包含手術(shù)過程中所有可接觸到的體內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)、反彈、變形等。它是一個(gè)融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、生物力學(xué)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器人學(xué)、科學(xué)計(jì)算可視化等多種學(xué)科的多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域，可用于醫(yī)學(xué)教學(xué)、手術(shù)前培訓(xùn)、手術(shù)過程規(guī)劃、手術(shù)結(jié)果

2、預(yù)測、手術(shù)中突發(fā)事件預(yù)防等方面。
　　 血管流血是臨床手術(shù)中最常見的現(xiàn)象，也是虛擬手術(shù)中必須要面對的一個(gè)問題，流血模擬是虛擬手術(shù)系統(tǒng)中一個(gè)重要組成部分。血液是一種粘性不可壓縮流體，具有流體的物理性質(zhì)且符合流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，利用流體力學(xué)的基礎(chǔ)理論，使用拉格朗日描述下的流體控制方程N(yùn)avier-Stokes方程描述血液的流動(dòng)，使用模擬流體常用的數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行血管流血現(xiàn)象模擬。
　　 研究了粒子系統(tǒng)理論，根據(jù)粒子系統(tǒng)的特點(diǎn)，建

3、立了小量流血粒子的運(yùn)動(dòng)模型，實(shí)現(xiàn)了小血管流血的模擬；
　　 人體動(dòng)脈大量流血時(shí)，血液流動(dòng)量較大，流體特性明顯，故采用光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)方法（SPH）進(jìn)行大量流血模擬，該方法是一種耦合的粒子系統(tǒng)，通過計(jì)算了每個(gè)粒子的受力和粒子間作用力來控制粒子運(yùn)動(dòng)，更加真實(shí)的模擬大量流血現(xiàn)象；
　　 在SPH方法中，利用網(wǎng)格法實(shí)時(shí)劃分問題區(qū)域，創(chuàng)建以支持域?yàn)檫呴L的空間網(wǎng)格，通過臨近網(wǎng)格搜索最近相鄰粒子，縮小最近相鄰粒子搜索范圍，提高運(yùn)算效