《虛擬手術仿真系統中人體軟組織建模的研究》是依託南昌大學，由劉小平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：虛擬手術仿真系統中人體軟組織建模的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉小平
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
虛擬手術模擬系統的根本問題是如何讓使用者對虛擬手術場景和虛擬病人有逼真的視覺和觸覺(力覺)感知和互動。為了實現這一目標，目前還有許多技術難題和挑戰。本項目擬將研究其人體軟組織建模目前存在的一些關鍵技術問題。首先，基於現有的軟組織模型，將非線性和粘彈性集成到軟組織物理模型中，建立比較準確的軟組織物理模型；其次，將結構化的物理模型和基於超音波、MRI和CT等圖像數據的方法結合起來，研究確定人體軟組織的相關物理力學參數的方法，並融合軟組織生理特徵；然後，結合無格線彈簧質點模型和有格線非線性有限元模型，建立混合、多率的非線性軟組織形變模型，並研究相應的並行算法和圖形渲染技術，提高視覺反饋的實時性和逼真度；最後,將擬取得的研究結果套用於開發一個乳房腫瘤切除手術模擬系統，以驗證所得到結果的正確性和有效性。
結題摘要
視覺的逼真性與計算的實時性一直是虛擬手術仿真系統追求的目標。為實現這個目標，本項目對以下幾個方面進行了研究。首先，為了反映真實軟組織的形變效果，充分考慮活體軟組織的力學特性，把非線性和粘彈性集成到人體軟組織物理力學模型中。通過對真實軟組織進行生物力學試驗，確定軟組織物理力學模型參數，從而得到精確的形變計算結果；其次，建立了滿足計算實時性和穩定性的軟組織切割模型。針對切割操作發生後，軟組織拓撲結構會發生改變的情況提出一種新的碰撞檢測算法，該算法能在保證檢測精度的同時滿足實時性要求。最後，將理論結果套用到乳房腫瘤切除手術模擬系統的開發中。 研究成果得到了國際和國內學者的評價和關注。共完成了論文47篇，其中SCI收錄論文10篇，EI收錄論文17篇。獲取2項專利授權。
