人体心血管虚拟现实系统建模及其模型制造技术的研究

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1、人体心血管虚拟现实系统建模及其模型制造技术的研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：王诗浩指导教师：郭建副教授专业：机械制造及其自动化学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一五年五月ResearchonModelingandManufacturingTechnologyofHumanCardiovascularVirtualRealitySystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’Degree

2、ofEngineeringByWangShihaoSupervisedbyAss.Prof.GuojianSpecialty:MechanicalManufactureandAutomationCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要人体心血管虚拟现实系统涉及两个主要内容：一是建立人体标准的心血管系统三维数字化模型，再基于3D打印技术及快速模具制造技术制造出实物模型(该实物模型应满足透明且能够批量

3、生产的要求)；二是在建好的三维数字化模型的基础上开发人体心血管虚拟现实系统，实现心血管系统的展示和心血管手术的虚拟仿真。本文重点研究了人体标准心血管系统三维数字化模型逆向建模的方法以及心血管系统实物模型的制造技术。研究心血管系统模型的重建及制造是为了给诊疗和教学提供直观、形象的信息记录，以便于医生研究手术方案，指导学生技能训练，与患者进行医疗沟通。研究的重难点主要有：①心脏的内部结构复杂，传统的建模方法，工作量大，难以实施；②为了更好地进行手术方案的讨论，同时便于医患沟通，制造出的模型应该具有透明效果；③模型需要能够批量生产。本文进行的

4、研究工作主要有以下两个方面：①对人体心血管虚拟现实系统的心血管系统模型进行了逆向建模。首先利用Romer激光关节臂测量系统对一个通用的心脏模型进行数据采集，得到其点云数据。然后通过逆向工程软件GeomagicStudio和Catia对点云数据进行处理，并拟合曲面，导入UG软件中进行曲面的处理，再通过与医生沟通交流，修改并完善模型，最终得到心血管系统的三维数字化模型。②应用3D打印技术批量制造心血管的实物模型。首先利用UG中的心血管系统的三维数字化模型输出STL格式文件，分别通过FDM和SLS的方法来制造出实物模型，经对比分析后确定使用S

5、LS法来制造实物模型，并通过试验来对其工艺参数进行了调整，以提高模型的强度，再以该方法制造的模型作为母模，通过快速模具制造技术制造出硅胶模具，再用硅胶浇注出实物模型，使实物模型满足透明和批量生产的要求。关键词：：：心血管系统，三维重建，3D打印技术，快速模具制造技术，虚拟现实I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTThehumancardiovascularvirtualrealitysysteminvolvestwomaincontents:oneisreconstructingthestandarddigitalmodelof

6、humancardiovascularsystemandmanufacturingthephysicalmodel(thismodelmustbetransparent,andcanbevolumeproduced)basedon3Dprintingtechnology,theotherisdevelopingcardiovascularvirtualrealitysystembasedonthereconstructeddigitalmodel,torealizetheexhibitionofcardiovascularsystema

7、ndthevirtualsimulationofcardiovascularoperation.Thepapermainlystudiesthereversemodelingmethodofthestandarddigitalmodelofthecardiovascularsystemandthemanufacturingtechnologyofthecardiovascularsystemphysicalmodel.Theresearchofreversemodelingandmanufacturingthemodelistoprov

8、idemedicaltreatmentandteachingintuitiveinformationrecords,inordertofacilitatethedoctoroperationplan,gui