虚拟手术中缝合仿真的初步研究.pdf

《虚拟手术中缝合仿真的初步研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第24卷第8期系统仿真学报@、，0【．24NO．82012年8月JournalofSystemSimulationAug．，2012一摘要虚拟手(青术岛大中学信缝贾息世工合宇程，学仿潘院振，真青宽岛的26初6071步)研究：初步实现了一个虚拟缝合仿真系统，可以模拟针穿刺柔性体并牵引所附缝合线穿过柔性体的过程用户通过PhantomDesktop力艮馈设备控制虚拟针的运动。柔性体在针和缝合线的作用下会发生变形。缝合线使用矽乡可芟刀存型和F儿肋wthe印驯芟形-丢．柔性体使用线弹性材料和Tensor-Mass变形算法。针穿刺

2、柔性体时柔性体对针运动的阻力传给力反馈设备，而其反作用力则施加于柔性体之上。缝合线在针的牵引下穿过柔性体形成滑动约束点。缝舍线的变形孵在矛动表点产生弹性力作用f黍睦体之上．而柔性体的变影鼬反过采影响滑动约束点的位置，将约束点对应的缝合线谈点编号增加和约泰点两翎性杆长度调整相结合。实现7缝合线光滑穿过柔性体的效果最后给出对含有切口形状的柔性体模型进行缝合仿真的实验结果，并讨论未来的改进和发展方向。关键词：虚拟手术；手术仿真；缝合仿真；针穿刺；可变长FTL算法；力反馈中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：100

3、4．731X(2012)08—1618-06PreliminaryStudyofSimulatingSutureOperationinVirtualSurgeryJIAShi-yu，PANZhen—kuan(CollegeoflnformationEngineering，QingdaoUniversity,Qingdao266071，China)Abstract：Asuturesimulationsystemwasdeveloped．UsingaPhantomdesktophapticdevice，usercanins

4、ertavirtualneedleintoadeformableobjectandpullavirtualthreadattachedtotheneedlethroughtheobiect．Thephiectcandeformundertheinteractionofboththeneedleandthethread．Theth!readmodeledasaseriesofrigid，fwfthnon—un肠，variable—lengthsandFTL(FollowtheLeader)algorithmisusedf

5、oritsdeformation．Tenso~massdeformationmethodbasedonlinearelasticityiSusedforthedeformableobject．TheresistantforceactingontheneedlewhentheneedleiSpiercingtheobjectiSsenttothehapticdevicewhileitsreaction．forceiSappliedtoobjectsurface．Slidingconstraintsareformedwhe

6、nthethreadisbeingpulledthroughtheobject．Ateachslidingconstraintpoint,internalelasticforceofthethreadduetoelongationisappliedtotheobject,whilethedeformationoftheobjectaffectsthepositionoftheconstraintpointconversely~Smoothmovementofthethreadthroughslidingconstrai

7、ntpointisachievedbycombiningtwomethods~"Incrementofconstrainedsuturevertexidsandadjustinglengthsofrigidlinksonbothsidesoftheconstraint．Suturesimulationondeformableobjectwithcuttingwoundwasperformedandtheresultsandfutureimprovementswerediscussed．Keywords：virtuals

8、urgery；surgerysimulation；suturesimulation；needleinsertion；variable—lengthFTLalgorithm；haptics引言上的一种重要应用。虚拟手术系统必需能够模拟常见的手术操作过程，如触摸、抓取、切割、缝合等。本文探讨的是虚虚拟手术(VirtualSurgery