软组织建模及其在虚拟手术系统中的应用

发布时间：2025-06-21 03:32

　　虚拟现实技术的发展已经拓展到医学领域,其中虚拟手术仿真技术就是其典型应用之一,对于新手医生进行手术前培训,练习解决真实手术中可能面临的各种情况起着至关重要的作用。针对现有的虚拟手术系统中存在的软组织三维重建缺乏准确性,软组织力学特性参数和形变模型缺乏准确性及其虚拟手术系统中的力触觉再现等问题。开发了一套包括肾脏肾镜和肾支腹主动脉排气针按压的虚拟手术仿真系统,解决了虚拟手术系统中存在的问题,大大的提高了虚拟手术环境视觉逼真度和力触觉真实性,为医生提供了一个高效的手术培训平台。首先,针对血管和肾脏传统的三维重建方式模型不准确且没有考虑人体解剖结构问题,采用Mimics软件对腹腔CT图像中的肾支腹主动脉和肾脏进行三维重建和优化。如采用阈值选取,区域增长等方法将肾支腹主动脉和肾脏组织从图像中分割出来。采用空腔添补的方式解决因造影剂随血液流动不均匀导致CT图像肾支腹主动脉和肾脏造影不完全,进而造成的肾支腹主动脉和肾脏蒙版信息不完全的问题。通过蒙版编辑功能对肾支腹主动脉和肾脏进行边缘增强后重建,与此同时对重建模型进行了覆盖和平滑优化处理。其次,针对传统软组织力学模型参数不精准,改进了弹簧质点模型以模...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．３虚拟肝脏切割手术系统??

?第１章绪论???图１．２ＮｅｕｒｏＴｏｕｃｈ手术系统??法国国家信息自动化研究所（ＩＮＲＩＡ）开发了虚拟肝脏模型系统，这套系统??基于软组织的线弹性特性和有限元模型可以较好的模拟虚拟肝脏的切割手术操??作＿，且具有较为真实的力触觉，图１．３所示为该研究所开发的虚拟肝脏切割手??....

图１．２ＮｅｕｒｏＴｏｕｃｈ手术系统??

?第１章绪论???图１．２ＮｅｕｒｏＴｏｕｃｈ手术系统??法国国家信息自动化研究所（ＩＮＲＩＡ）开发了虚拟肝脏模型系统，这套系统??基于软组织的线弹性特性和有限元模型可以较好的模拟虚拟肝脏的切割手术操??作＿，且具有较为真实的力触觉，图１．３所示为该研究所开发的虚拟肝脏切割手??....

图１．５白内障虚拟手术系统??

?第１章绪论???化等方面清华大学已经取得一些突破，并获得了一系列研宄成果［｜４］，其中，最为??成功的是他们开发的基于医学影像数据的三维模型重建的虚拟手术系统。浙江??大学开发了一套基于消化道内窥镜的虚拟手术系统［１５］，该系统更加侧重于研宄??与解决虚拟手术系统中手术器械与软....

图１．４半月板虚拟手术系统??国防科技大学、天津大学在复杂的显微外科手术领域中也取得了很大成果，??分别构建了可以模拟血管缝合的虚拟血管缝合手术仿真系统１１７］，该系统为新手??

?第１章绪论???化等方面清华大学已经取得一些突破，并获得了一系列研宄成果［｜４］，其中，最为??成功的是他们开发的基于医学影像数据的三维模型重建的虚拟手术系统。浙江??大学开发了一套基于消化道内窥镜的虚拟手术系统［１５］，该系统更加侧重于研宄??与解决虚拟手术系统中手术器械与软....

本文编号：4051847