虛擬肝臟手術中的血管結扎仿真.pdf

1、虛擬手術是虛擬現(xiàn)實結合外科手術所產(chǎn)生的一種新技術，是計算機圖形學在外科手術訓練中的重要應用。隨著計算機技術和虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，虛擬手術在現(xiàn)代外科手術教育與訓練中發(fā)揮著越來越重要的作用。虛擬手術為外科醫(yī)生提供了一種低風險、低成本的醫(yī)學手術訓練方案，因此國內外各個研究機構都在廣泛開展這方面的研發(fā)工作。
　　在虛擬肝臟手術系統(tǒng)中，血管的結扎是關系到手術成敗非常關鍵的一種操作，本文的研究重點在于虛擬肝臟手術系統(tǒng)中的血管結扎仿真模塊。該仿

2、真模塊主要包括了視覺、觸覺、縫合線的模擬、結扎仿真中的碰撞檢測以及結扎仿真中的形變與力反饋等五個方面的內容。
　　為了對虛擬肝臟手術系統(tǒng)中的血管結扎進行仿真，本文首先采用FTL(Follow The Leader，跟蹤控制點）算法來模擬縫合線，通過設置“安全邊緣參數(shù)”來實現(xiàn)縫合線的“等效摩擦力”，使用Cardinal樣條曲線來平滑縫合線。其次，提出了一種改進的碰撞檢測算法，改進的碰撞檢測算法主要包括兩個方面:縫合線的自碰撞檢測以及

3、縫合線與血管的碰撞檢測。具體來說，采用包圍球法對縫合線進行自碰撞檢測；提出運動分解方法來防止縫合線發(fā)生自穿透；將包圍球法和空間網(wǎng)格劃分法相結合，實現(xiàn)縫合線和血管之間的碰撞檢測。再次，血管的形變采用設置剛體核的彈簧振子模型來模擬，以防止血管發(fā)生形變失真，同時提出了一種新的基于血管形變的力反饋計算模型來實現(xiàn)血管結扎時的觸覺反饋?；谝陨瞎ぷ鳎疚奶岢隽艘环N基于力反饋的血管結扎仿真算法，并將其運用到虛擬肝臟手術系統(tǒng)中，實現(xiàn)了該系統(tǒng)中血管的結扎