虚拟手术中软组织模型的变形及切割

【摘要】虚拟手术在现代医学中发挥越来越重要的作用。一个典型的虚拟手术系统包含模型重建、网格划分、变形计算、模型切割以及真实感绘制等部分。它是一个综合性的研究课题,它融合了生物医学、机械力学、材料科学、计算机图形学、机器人技术等诸多学科。在虚拟手术系统中,网格划分是对早期软组织模型处理的一个难点,它要求我们对几何模型进行体网格重建,在此基础上才能顺利地进行后期的变形计算以及模型切割。变形计算及模型切割则是模拟手术操作的关键性步骤。本文对网格划分、变形计算和模型切割这几部分的关键技术做了研究。在网格划分阶段,本文采用了三维Delaunay网格生成算法,该结果具有很强的自适应性。在变形计算阶段,本文在对比了进行变形计算常用的方法后,选取了混合凝聚有限元模型对软组织进行形变量的计算,该模型能够有效地模拟网格变形的操作。在模型切割阶段,本文提出了一种基于光顺准则的最少单元切割法,它对切割交点和相邻单元的位置进行调整,能在快速切割的基础上,采用光顺准则对网格进行平滑,提高切割后网格的质量,为后续的变形等操作提供了方便。最后,本文对后后续有待研究的部分进行了展望。
【作者】顾晓娟；
【导师】郑津津；
【作者基本信息】中国科学技术大学，精密仪器及机械，2014，硕士
【关键词】虚拟手术；网格划分；变形计算；切割；光顺；

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