软组织形变切割模型的研究

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1、摘要摘要题名：软组织形变切割模型的研究硕士姓名：王超洪导师姓名：罗立民教授学校名称：东南人学随着计算机相关技术的发展而产生的虚拟手术系统可以被广泛的应用于医学教育、手术训练和手术辅助支持等诸多方面。虚拟手术系统能够提供逼真的人体解剖环境，因而能够大大的减轻医学教育和手术训练中对尸体的依赖，从而降低培训成本。利用虚拟手术系统还可以为医生提供手术计划、手术导航等方面的辅助支持。对人体软组织进行切割是外科手术中最基本的操作之一，冈此软组织的切割模拟也成为虚拟手术系统中一个重要的组成部分。本文主要针对软组织切割模拟过程中的几个关键问题进行了研究。详细阐述了在几何建模过程中利用Delau

2、nay算法进行四面体网格划分的思想和具体的划分过程。提出了使用“扩散”搜索的算法搜索切割过程中一个时间段内被切割到的所有四面体单元，并利用最小子集法对四面体进行分裂。本文还研究-rN川Tensor-Mass模型进行软组织形变模拟的方法。并就结果进行了较为详细的比较和讨论。最后使用一个肾脏模型进行了切割模拟实验，展示了模拟切割的效果，在实验中还给出了切割过程中“切口”模拟和拓扑结构更新的详细算法流程。关键词：虚拟现实虚拟手术系统软组织切割模拟几何建模最小子集法Tensor—Mass模型有限元模型Delaunay算法AbstractThesisTitle：ResearchofSof

3、tTissuesDefclrmationandCuttingModelAuthor：WANGChaohongThesisSupervisor：ProfessorLUOLiminSchool：SoutheastUniversityVirtualsurgerysystem，whichemergeswiththerapiddevelopmentofcomputertechnologies，mainlyappliestomedicaleducation，surgerytrainingandsurgeryassistantsupport．Virtualsurgerysystemcanpr

4、ovidearealisticbodyanatomicenvironment,SOitcangreatlyreducethecostsbydecreasingthedependenceonbodiesinmedicaleducationandsurgerytraining．Besidesthat，italsocanbeusedtoprovideassistantsupportsforsurgeonsinsurgeryplanningandsurgerynavigation．Sincesofttissuecuttingisaverycommonoperationinarealsu

5、rgery,itssimulationbecomesanimportantpartofvirtualsurgerysystemwithoutdoubt．Inthisthesis，researchesonsomecriticalaspectsofsofttissuecuttingsimulationalepresented．FirstlywediscussthebasicthoughtoftetrahedronmeshgenerationandgenerationdetailsbasedonDelaunayalgorithmingeometricalmodeling．Then，w

6、epresentadiffusesearchalgorithmtotraceallthetetrahedronelementscutbythescalpelinatimesegment，andusetheminimalelementsubdivisiontosplittetrahedrons．Tensor-massmodelisresearchedtosimulatethesofttissuedeformationminutely,anditsresultsarecomparedanddiscusseddetailedly．Finally,wemakeacuttingsimul

7、ationexperimentonakidneygeometrymodel，andpresentthecuttingeffect．Intheexperiment，wealsogivethedetailedimplementschemeabouthowtheincisionformsandtopologystructureupdates．KEYWORDS：Virtualreality,Virtualsurgerysystem，Softtissuecuttingsimulation，Geomet