正颌截骨术中的凸柱体网格切割算法研究

计算机辅助虚拟手术技术对正颌外科手术方案的制定、手术效果的预测分析发挥着重要作用。然而,现有的计算机辅助正颌截骨术只能实现少量简单的截骨操作,不能满足虚拟截骨术多样性的需要。在平面切割地基础上,提出了一种基于凸柱体网格切割算法。该算法用凸柱体模拟虚拟手术刀对三维网格模型进行切割,根据截骨术的切口类型构造柱体,用此柱体进行切割实现骨块的分离。实验结果表明,该算法能有效地实现多种复杂虚拟截骨术,为手术方案的制订提供了辅助指导作用。     

探究计算机仿真技术在自动化系统设计中的应用策略

自动化系统的优化设计,是提升自动化系统应用效果的重要方式,但是在设计过程中由于缺乏可以参照的模型,因此无法比对设计方案的可行性.而计算机仿真技术恰恰可以模拟自动化系统的实际运行方式,进而验证该系统的运行缺陷,并提出改进方向.故而本文以自动化系统的设计为导向,探究了计算机仿真技术在其系统设计中的应用方法,旨在利用计算机仿真技术提升自动化系统设计方案的可行性.     

计算机体系结构软件模拟技术的现状与未来

计算机体系结构软件模拟技术主要是为了迎合高性能计算机的研发而采取的在现有平台上对体系设计情况进行验证和模拟的过程.它可以充分发挥模拟软件成本低,可以有效发现计算机硬件系统存在的问题等优势,从而为计算机设计提供最优秀的方案.本文从计算机体系结构软件模拟技术的应用现状出发,重点探讨计算机体系结构软件模拟技术的未来应用前景.     

一种基于计算机的白血病细胞治疗效果数学模型

根据熵值在生物系统中的应用原理,改建一种可用计算机模拟的白血病细胞药物治疗效果的数学模型,并应用于新型诱导分化剂氨基甾体对K562白血病细胞的作用中.结果表明药物作用后细胞系统的熵值增加,良好的药物取决于降低癌基因表达率,升高诱导分化率,以致抑制白血病细胞的增殖.该模型亦可用于其他抗癌药物治疗效果的计算机模拟.     

探析大气数据计算机实验系统设计中的虚拟仪器技术应用

分析大气数据计算机实验系统设计中应用虚拟仪器技术的相关问题.对于当前大气数据计算机实验系统设计中,运用虚拟仪器技术,并可以模拟大气数据计算机中经传感器采样得到的飞行数据,并可以对数据进行解算,并采用数值、仪表以及指示灯等方式显示出解算结果,确保提升大气数据计算机实验系统的应用效益.结果研究证实,在设计大气数据计算机实验系统中,应用虚拟仪器技术,可以提升实验系统的应用性能,使系统的可拓展性、用户可用性方面均得到增强,同时也能够降低系统设计成本,相较于传统的降低24.0％成本效益,发挥积极的系统设计实现效益.结论表明,在大气数据计算机实验系统设计中,可以应用虚拟仪器技术提升系统设计性能,发挥积极影响,可在实践中推广应用该技术.     

一种基于FPGA的CAN总线计算机测试系统设计

为了测试纺织机机载计算机的性能及模拟其运行过程,提出了一种对机载计算机基于CAN总线的测试系统,给出了面向应用的CAN总线报文协议,介绍了通信节点的系统协议,阐述了功能结构和基于FPGA软硬件的通道实现过程,实际测试表明,该测试系统能够良好地实现通信,达到了有效评估被测计算机的目的.     

牙颌模型激光三维扫描测量分析系统

介绍了一种牙颌模型激光三维扫描测量分析系统。根据牙颌模型的结构特点设计的专用激光扫描系统用于获取牙颌模型的三维数字化信息 ,计算机对数字化模型进行测量分析 ,为正畸治疗提供了依据     

基于OpenGL与粒子系统的喷泉模拟实现

喷泉效果能够极大地增强虚拟现实系统的沉浸感,在计算机动画、计算机游戏等领域有着广泛的应用,对喷泉的模拟也能够促进计算机仿真技术的发展.粒子系统是模拟喷泉的一种有效方法,文中基于OpenGL与粒子系统来实现喷泉模拟,基本思想是运用粒子系统建模方法分析喷泉水体模型,重点研究喷泉水珠粒子产生、运动和消失的机理,采用OpenGL显示列表方法和纹理映射技术增强喷泉绘制过程中的渲染和真实感.最后,在PC机上运用VC++6.0开发工具和OpenGL实现喷泉模拟,实验证明该方法具有很好的实时性和逼真性.     

计算机辅助工程(CAE)技术及其应用的相关研究

我国经济、科技发展水平正逐年提高,计算机辅助技术在这一背景中不断扩大应用范围,无论是科技领域,还是工程领域,均高度重视数值模拟分析技术的应用,现如今,该技术已经进入从研究阶段过渡到应用阶段.本文首先对该技术简要介绍,然后分析了常见的应用问题,最后分析了这一技术的具体应用.     

基于电子模拟计算机的动力学等效实验

电子模拟计算机,动力学,等效实验,仿真,非线性时变系统基于电学和动力学的广泛相似性,针对动力学实验复杂、可观测性差的实际,用电子模拟计算机实现动力系统的传递函数和基本算子,将动力学实验问题转化为电问题,从而可以利用成熟的电测量技术完成动力系统的仿真和实验.给出了基于电子模拟计算机的动力系统的基本元件的等效模型、典型动力系统的等效模拟和等效实验系统构架.模拟及仿真结果表明,文中方法简单、正确,应用范围广.     

下颌骨骨折虚拟手术培训系统研究

针对下颌骨骨折手术操作技能要求高的特点,使用Unity3D和HTC VIVE进行用于培训和术前模拟的虚拟手术系统的开发。将虚拟手术系统分为三维模型模块、光照系统模块、交互系统模块和手术室瞬间移动模块,对下颌骨骨折手术的场景、交互和手术过程进行模拟。结果表明此虚拟手术系统具有良好的真实感、沉浸感和交互性,能有效引导操作者完成手术流程,达成进行手术训练、模拟的目的。     

膝关节镜手术仿真训练系统设计

利用虚拟现实技术建立的手术仿真训练系统,可以大大减少内窥镜等疑难手术的培训时间并节约昂贵的动物实验费用.为满足膝关节镜手术训练的需要,针对虚拟手术仿真的技术特点,提出了关于虚拟现实技术的膝关节镜手术仿真训练系统的设计,主要对系统体系结构、软件结构、功能模块和系统界面的设计和技术实现进行了研究,最终实现了一个支持双手操作的手术仿真训练系统.实践证明,系统能逼真地模拟手术的流程,取得了良好的训练效果.     

Design and performance evaluation of a novel robotic catheter system for vascular interventional surgery

Vascular interventional surgery (VIS) is an effective treatment method for vascular diseases. However, there are many problems in traditional VIS, such as surgeons are radiated by X-ray, the lack of well skilled surgeons, the security of the surgery will be reduced due to the Surgeons’ fatigue, high risk of the surgery. To solve these problems, a robotic catheter system is needed to protect the surgeons and enhance the safety of the surgery. In this paper, a novel robotic catheter system with master–slave structure for VIS has been developed. This system is designed with the consideration of the operation method in traditional VIS, which allows the surgeon to operate a real catheter on the master side, then the surgeon make full use of the natural catheter manipulation experience and skills obtained in conventional catheter operation. The salve manipulator operates the catheter insert into the blood vessel with following the operation of the surgeon, and the operating force of the salve manipulator is detected. On the master side, a novel damper-based magnetorheological (MR) fluid is designed to realize the force feedback, which is also used to reappear the operation force from the salve manipulator. The damper connected directly with real catheter is a piston structure using the MR fluid to realize the force feedback. It can transmit the feedback force to surgeon’s hand through the operating catheter connected with damper, which seems that the surgeon operates the catheter beside the patient. The operating transparency of the developed system has been enhanced. The mechanism of the developed system has been introduced in detail. Performance evaluation experiments for the developed robotic catheter system have been done. The experimental results indicated that the developed robotic catheter system is fit for VIS.     

基于视觉导航的机器人辅助神经外科手术系统的设计与精度分析

本文中利用MicronTracker双目视觉导航仪,开发出一种新型的视觉导航系统.将此系统应用在被动机器人辅助神经外科手术系统中,实现了对手术针位置和忠者头部位置的实时跟踪.使得手术操作更加方便,这将人幅度提高手术效率,也为整个手术系统的推广普及提供了可能性.此外设计了一种新的手术注册方式,并用实验得到了验证,精度可靠安全.     

脊柱手术机器人

针对脊柱手术中的椎弓根钉内固定术,为克服医生操作手术时定位精度难以保证、长时间手术易疲劳等问题,设计了一套脊柱手术机器人系统用于辅助实施椎弓根钉内固定术。机器人为5自由度,充分考虑手术机器人对安全性和工作空间有效覆盖的要求,进行了构型设计,并完成了相应的机器人运动学分析。控制系统是由图像导航下的主动控制和基于力传感器的被动拖拽控制两个模式进行控制。主动控制下,医生通过导航系统提供最优钉道的精确位置信息,机器人根据医生的规划路径自主到达手术点;被动力拖拽控制基于导纳控制原理对医生作用在机器人末端执行器的操作力进行映射,并以此形成跟随拖动动作的机器人运动控制指令。针对力拖拽控制的实验验证了机器人在被动拖拽控制模式下能够柔顺地跟踪医生的操作动作。     

小儿髋关节整形手术的计算机模拟

文章介绍了针对小儿先天性髋脱位整形手术的术前规划系统。该系统使医生能够从特定患者的CT图像重构出三维表面模型,并运用交互方法模拟手术过程。系统也提供了一些工具帮助评价模拟手术的结果。通过手术模拟,医生在实际手术前可以选择合适的手术方案,从而降低手术风险。     

术眼止血仪设计

随着现代科学技术的迅猛发展,外科手术经历了革命性变革,外科技术的核心之一是要达到术眼无血的效果。如今,止血技术已由过去单纯的器械止血发展为现代外科条件下的纷繁复杂的技术体系。本文提出了一种基于单片机的肢体手术止血控制系统实现方案,并详细介绍了系统的软硬件电路设计。系统可应用于肢体手术的止血环节,可以达到术眼无血的效果。     

喉部外科手术机器人系统机构设计与运动学分析

研制开发了主从操作方式的喉部外科手术机器人系统，可以有效避免传统手术中医生操作的双手的干涉问题．在分析与综合支撑喉镜下喉部手术工作空间和动作要求的基础上，详细设计了从操作手的机械结构，并建立了机器人双臂的运动学方程，进行了系统运动可操作性分析．分析结果表明，直线移动关节不影响机构可操作性，系统具有较好的可操作性与可靠性，能够满足手术的要求．     

An integrated system for planning,navigation and robotic assistance for mandible reconstruction surgery

Mandibular reconstruction is an extremely complex and high-risk surgery. The aim of the study was to integrate robotics technology into mandibular reconstruction surgery as it can reduce surgeons’ workload and improve the accuracy and quality of the surgery. In this study, we first introduced a mandibular reconstruction surgery robotic system, which includes integrated surgery planning, an optical navigation system, and a robot-assisted operation. Second, we addressed novel mandibular reconstruction surgery that is aided by a multi-arm robot with an optical navigation system. Finally, we conducted an accuracy test, a skull model experiment, and an animal experiment to evaluate the robotic system. Experiments showed that the robot’s mean placement error was 1.0205 mm, which was acceptable for clinical application. We will continue to study this point, however, and plan to reduce the error eventually to 1.00 mm. The robot ran smoothly and accurately. It was also able to perform fibular segment implantation, positioning, and auxiliary fixation during mandibular reconstruction surgery.     

RSSS-II 脊柱手术机器人系统开发及其实验研究

手术机器人应用于脊柱手术中,辅助医生完成脊柱手术中钉道定位、钻钉道等操作,有助于降低医生工作强度,保证了手术操作的精确性、稳定性和安全性.文章针对椎弓根钉内固定术,设计研制了脊柱手术辅机器人系统RSSS-Ⅱ.首先,从脊柱手术的临床需求出发,充分考虑术中安全性、手术区域覆盖范围、患者术中摆位以及对机器人占地空间等多方面因素,设计六自由度串联式手术机械臂以及力反馈钻骨装置.其次,以椎弓根钉内固定术中准确定位为目的,对机器人导航定位所涉及的关键技术展开研究,构建了图像导航定位系统.最后,通过精度测试实验和离体样本骨实验,对关键技术及系统的精度、安全性等进行原理性验证.实验结果显示,脊柱手术机器人系统RSSS-Ⅱ能满足手术对精度的要求.