虛擬手術(shù)中軟組織模型形變技術(shù)研究.pdf

1、針對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)日益增長的需要,虛擬現(xiàn)實技術(shù)與醫(yī)學(xué)手術(shù)相結(jié)合形成了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要應(yīng)用——虛擬手術(shù)。虛擬手術(shù)為用戶提供了手術(shù)場景的真實再現(xiàn),可應(yīng)用于手術(shù)術(shù)前規(guī)劃、術(shù)中導(dǎo)航和外科醫(yī)生培訓(xùn)等領(lǐng)域,對手術(shù)訓(xùn)練和復(fù)雜手術(shù)的推廣起到巨大的正面作用。由于在外科手術(shù)的實施過程中,醫(yī)生接觸的大多是人體軟組織,因而,具有物理真實性能的人體軟組織形變的仿真是虛擬手術(shù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,同時它也嚴(yán)重制約著虛擬手術(shù)技術(shù)的發(fā)展。
　　 本文以病患的真實醫(yī)

2、學(xué)圖像作為原始數(shù)據(jù),設(shè)計實現(xiàn)一個基于力反饋的人體軟組織器官形變仿真系統(tǒng),該系統(tǒng)具有病灶位置圈定功能。
　　 首先,針對基于力反饋的虛擬手術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)成要素,確定系統(tǒng)的軟硬件組成和系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架與軟件功能模塊。
　　 其次,對病患的軟組織器官原始數(shù)據(jù)文件進(jìn)行預(yù)處理和程序讀取,實現(xiàn)系統(tǒng)的軟組織器官模型的幾何建模,并將患者以DICOM格式存儲的CT序列圖像進(jìn)行三維重建以起到術(shù)前輔助觀察的作用。
　　 再次,在已有幾何

3、模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合設(shè)計的特殊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——邊的鄰接矩陣,運用質(zhì)點彈簧系統(tǒng)原理建立軟組織器官的物理模型。分析軟組織形變的力學(xué)特性,運用4階龍格-庫塔法和力的傳播模型原理實現(xiàn)軟組織器官形變功能模擬。
　　 最后,基于醫(yī)學(xué)實際和邊的鄰接矩陣設(shè)計病灶邊界查詢算法,實現(xiàn)帶有病灶圈定功能的軟組織器官形變模擬以及對操作者的力反饋輸出,其中,病灶的中心位置和大小可以調(diào)節(jié)。
　　 系統(tǒng)利用OpenGL三維圖形標(biāo)準(zhǔn)建立病患軟組織器官表面模型,