數(shù)字化建模及變形仿真技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、數(shù)字化建模技術(shù)是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用虛擬的數(shù)字化模型對(duì)現(xiàn)實(shí)物體的幾何形狀、結(jié)構(gòu)、性能等進(jìn)行描述，廣泛地應(yīng)用于虛擬制造、虛擬裝配、動(dòng)畫等領(lǐng)域。變形仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)物體受力變形的過程進(jìn)行模擬，要求具有精確性和實(shí)時(shí)性，可以根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域合理的調(diào)節(jié)兩者的側(cè)重。這兩種技術(shù)的不斷成熟促成了一個(gè)新興領(lǐng)域——虛擬手術(shù)的飛速發(fā)展。
　　虛擬手術(shù)的出現(xiàn)給醫(yī)生帶來了更多的手術(shù)資源，更短的培訓(xùn)周期和更低的培訓(xùn)成本。由于活體組織的獲取極為困難，

2、角膜虛擬手術(shù)成為了當(dāng)今虛擬手術(shù)領(lǐng)域中迫切需要發(fā)展研究的對(duì)象。
　　論文針對(duì)角膜虛擬手術(shù)，以幾何建模、物理建模、變形仿真技術(shù)為主線，研究實(shí)現(xiàn)角膜虛擬手術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。論文主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）研究了數(shù)字化建模及變形仿真技術(shù)，對(duì)角膜虛擬手術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。
　　（2）綜合研究了角膜虛擬手術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)：幾何建模技術(shù)；有限元模型、質(zhì)點(diǎn)彈簧模型等變形建模技術(shù)；歐拉算法、龍格庫塔算法等數(shù)值計(jì)算技術(shù)

3、；碰撞檢測技術(shù)；力反饋技術(shù)等。
　?。?）提出了個(gè)性化角膜幾何建模方法，根據(jù)角膜地形圖儀所得出的角膜表面精確三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)來對(duì)角膜進(jìn)行個(gè)性化幾何建模；在幾何模型的基礎(chǔ)上，采用改進(jìn)的支撐球彈簧模型進(jìn)行物理建模；利用適當(dāng)?shù)奈锢矶杉皵?shù)值解法對(duì)其進(jìn)行位移求解，實(shí)現(xiàn)變形仿真。
　?。?）采用AABB包圍盒算法和球包圍盒算法實(shí)現(xiàn)角膜與虛擬手術(shù)器械之間的初步和精確碰撞檢測；采用Falcon力反饋設(shè)備，實(shí)現(xiàn)角膜和虛擬手術(shù)器械之間的力覺反饋。