虛擬腹腔鏡膽囊切除手術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一個新興的技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)在全球掀起研究、發(fā)展與應(yīng)用的浪潮，它采用計算機，多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)手段來構(gòu)造虛擬環(huán)境，進而使參與者獲得與現(xiàn)實世界相類似的感覺。膽囊結(jié)石是一種外科常見的疾病，膽道系統(tǒng)結(jié)石病近期國內(nèi)患病率約為6.16％，得病率呈逐年上漲趨勢。腹腔鏡膽囊切除手術(shù)是膽結(jié)石及其并發(fā)癥的首選手術(shù)治療方案、“金標準”，但腹腔鏡下外科手術(shù)技能有別于傳統(tǒng)外科手術(shù)技能，培訓(xùn)較為困難。
　　將虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念、原理和方法

2、運用到外科手術(shù)的新型交叉科學(xué)稱為虛擬手術(shù)。虛擬手術(shù)能夠轉(zhuǎn)化人體醫(yī)學(xué)影像為3D模型、并如同真實手術(shù)一樣在屏幕上觀察到模型、對模型進行操作，完成手術(shù)學(xué)習(xí)、手術(shù)訓(xùn)練、手術(shù)預(yù)演和遠程手術(shù)。虛擬手術(shù)能有效避免手術(shù)傳統(tǒng)培訓(xùn)模式的局限性，對于操作人員的復(fù)雜系統(tǒng)的外科手術(shù)，模擬訓(xùn)練是必不可少的，虛擬現(xiàn)實技術(shù)使訓(xùn)練更加逼真，栩栩如生，內(nèi)容更為豐富，訓(xùn)練效果更為理想，于是研究機構(gòu)和企業(yè)對其進行越來越多的關(guān)注。
　　據(jù)此，本研究內(nèi)容集中在實現(xiàn)一個完整腹

3、腔鏡膽囊切除手術(shù)的模擬，目標是快速提高實習(xí)醫(yī)生對腹腔鏡手術(shù)器械使用和腹腔鏡手術(shù)流程的掌握。系統(tǒng)開發(fā)需要解決的關(guān)鍵問題是如何進行精確的三維數(shù)字原型建模、如何模擬軟組織的變形和損傷，如何模擬虛擬化身和如何控制虛擬手術(shù)流程。論文針對以上4個問題，提出了通過綜合幾何建模、動態(tài)建模和物理屬性建模進行精確的三維數(shù)字原型建模的方法，通過物理方法和非物理方法實現(xiàn)軟組織變形與損傷的方法，通過串行/并行有限狀態(tài)機編程實現(xiàn)手術(shù)流程控制/手術(shù)器械模擬的方法，并