醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)面繪制及軟組織形變模擬.pdf

1、醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)可視化和虛擬手術(shù)中的軟組織建模在教育和科研中有著重要的作用。本文主要圍繞虛擬手術(shù)的軟組織建模和醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)可視化展開研究工作涉及到相關(guān)基本技術(shù)、原理和算法的討論與實現(xiàn)。本文的總體設(shè)計目標(biāo)是，使用數(shù)字化虛擬中國人男一號高精度數(shù)據(jù)集，以及普通醫(yī)學(xué)圖像生成的體數(shù)據(jù)采用面繪制算法進(jìn)行處理后得到的面繪制數(shù)據(jù)集，進(jìn)行軟組織建模，并實現(xiàn)相關(guān)的碰撞檢測和形變效果的仿真模擬。
　　 本文采用的顯示平臺為Open Inventor平臺，并配合O

2、penGL圖形開發(fā)包、PhysX物理引擎以及FreeImage圖像處理包進(jìn)行集成開發(fā)。本研究之前，本課題組已經(jīng)有了一定的研究基礎(chǔ)，實現(xiàn)了虛擬仿真開發(fā)平臺。這個平臺使用Open Inventor作為視覺開發(fā)包、使用GHOST（General Haptic Open Software Toolkit）作為觸覺開發(fā)包。本課題要為這個平臺保留相應(yīng)的接口。
　　 本研究的幾何模型使用優(yōu)化處理后的高分辨率的數(shù)字化虛擬中國人男一號三維模型數(shù)據(jù)

3、，以提高計算執(zhí)行效率。也可使用由CT和MRI圖像得到的面繪制數(shù)據(jù)集。首先將圖像中的像素信息存儲為體數(shù)據(jù)文件，然后采用面繪制算法獲得與數(shù)字人數(shù)據(jù)類似的面繪制Mesh數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在面繪制的過程中為了提高系統(tǒng)的實時性，采用了頂點合并的算法來減少由面繪制算法生成的復(fù)雜的三角面片網(wǎng)格。并使用調(diào)整采樣的步長即采樣晶格大小的方式，達(dá)到顯示的效果和顯示的速度的均衡。最后，針對 Mesh數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立力學(xué)模型，使用軟組織形變經(jīng)典算法實現(xiàn)軟組織形變的模擬。