虛擬手術(shù)中軟組織模型形變技術(shù)研究.pdf

1、針對(duì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)日益增長的需要,虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)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(duì)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)醫(yī)

2、學(xué)圖像作為原始數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)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(duì)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(duì)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(shí)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(chǔ)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(jì)的特殊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——邊的鄰接矩陣,運(yùn)用質(zhì)點(diǎn)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(yùn)用4階龍格-庫塔法和力的傳播模型原理實(shí)現(xiàn)軟組織器官形變功能模擬。
　　 最后,基于醫(yī)學(xué)實(shí)際和邊的鄰接矩陣設(shè)計(jì)病灶邊界查詢算法,實(shí)現(xiàn)帶有病灶圈定功能的軟組織器官形變模擬以及對(duì)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,