3D虛擬現實內鏡手術仿真技術研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，計算機虛擬技術正在醫(yī)學領域發(fā)揮著重要的作用，其中虛擬手術(又稱為手術仿真)越來越多的被醫(yī)學界所認可，虛擬手術已成為醫(yī)療信息學中一個非常重要的應用分支。
　　 內窺鏡手術復雜程度高，要求臨床醫(yī)生具備較高的手眼協調能力，需要經過長時間的訓練。使用虛擬現實技術構建虛擬手術環(huán)境，實現內鏡手術仿真培訓，可以解決傳統訓練方式下成本高、無法重復等缺陷，目前已成為該領域中的一個非常重要的課題。
　　 目前虛擬手術領域已有

2、的研究成果，其重點在于醫(yī)學圖像的分割、三維重建、物理模型的建立，而對于力反饋模型的研究尚處于起步階段。
　　 本文重點研究了三維虛擬現實場景下內窺鏡手術仿真中碰撞檢測，軟組織形變，切割和縫和線打結等關鍵算法，并對使用這些算法構建內鏡手術培訓系統進行了探討。
　　 在碰撞檢測方面，本文針對內鏡手術中碰撞的特點，構造手術器械、軟體組織的混合碰撞檢測模型，提出了一種基于混合層次包圍盒檢測算法，根據對算法的分析實驗結果，該算法可

3、以改善包圍盒對手術器械、軟體組織的包圍緊密度，提高檢測碰撞的速度和確定碰撞點的精度。
　　 在提高器官軟體組織形變仿真的計算速度上，根據腹腔器官組織的生物力學特征，提出了改進的受力點尋址算法和基于三角面積匹配鄰近點查詢算法，通過實驗證明該算法可以提高形變仿真的響應速度，提高形變計算的實時性，以及仿真精度。
　　 在實現軟體組織切割仿真方面，針對目前切割仿真算法的缺陷，提出了基于頂點復制的切割分裂算法和基于頂點移動的切割細