虛擬手術系統(tǒng)中的流血模擬.pdf

1、虛擬手術系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)代醫(yī)學中的應用。虛擬手術的最終目標就是在計算機中創(chuàng)建與真實手術完全相同的手術環(huán)境和手術過程反映，不但包括皮膚、組織、器官、體液等體內(nèi)物質(zhì)形態(tài)的相似，也包含手術過程中所有可接觸到的體內(nèi)物質(zhì)的運動、反彈、變形等。它是一個融合計算機技術、計算機圖形學、圖像處理技術、傳感器技術、生物力學、現(xiàn)代醫(yī)學、計算機視覺、機器人學、科學計算可視化等多種學科的多學科交叉研究領域，可用于醫(yī)學教學、手術前培訓、手術過程規(guī)劃、手術結(jié)果

2、預測、手術中突發(fā)事件預防等方面。
　　 血管流血是臨床手術中最常見的現(xiàn)象，也是虛擬手術中必須要面對的一個問題，流血模擬是虛擬手術系統(tǒng)中一個重要組成部分。血液是一種粘性不可壓縮流體，具有流體的物理性質(zhì)且符合流體的運動規(guī)律，利用流體力學的基礎理論，使用拉格朗日描述下的流體控制方程Navier-Stokes方程描述血液的流動，使用模擬流體常用的數(shù)值計算方法進行血管流血現(xiàn)象模擬。
　　 研究了粒子系統(tǒng)理論，根據(jù)粒子系統(tǒng)的特點，建

3、立了小量流血粒子的運動模型，實現(xiàn)了小血管流血的模擬；
　　 人體動脈大量流血時，血液流動量較大，流體特性明顯，故采用光滑粒子流體動力學方法（SPH）進行大量流血模擬，該方法是一種耦合的粒子系統(tǒng)，通過計算了每個粒子的受力和粒子間作用力來控制粒子運動，更加真實的模擬大量流血現(xiàn)象；
　　 在SPH方法中，利用網(wǎng)格法實時劃分問題區(qū)域，創(chuàng)建以支持域為邊長的空間網(wǎng)格，通過臨近網(wǎng)格搜索最近相鄰粒子，縮小最近相鄰粒子搜索范圍，提高運算效