共查询到19条相似文献,搜索用时 140 毫秒
1.
2.
实时力反馈技术在手术仿真中的实现与应用 总被引:9,自引:1,他引:9
文章介绍了一种应用于手术仿真中的实时力反馈技术。主要讨论了其实现的步骤过程和系统仿真结构,分析了其采用的质点-弹簧-阻尼器物理仿真模型,并描述了手术仿真中虚拟手术器械挤压软组织模型的面弹力和在软组织表面上的粘滞摩擦力的实现原理和方法,同时,为手术仿真中实时力反馈的实现和应用提出了一种解决的方案。 相似文献
3.
基于非线性力反馈模型的软组织变形仿真 总被引:1,自引:0,他引:1
虚拟手术仿真研究中反馈力一般采用线性模型,但软组织的反馈力往往呈现出非线性的特点.通过对软组织生物力学特性的分析,将非线性性质应用到软组织力反馈模型的研究.在保持原线性反馈力方向不变的前提下,加入非线性扰动,建立了反馈力的非线性模型,从而使反馈力更加真实.首先构建了人体肝脏物理模型,然后给出了非线性力反馈模型方程,并对人体肝脏物理模型变形和反馈力进行了仿真.为了减小计算量采用了整体刚度矩阵缩减算法.仿真结果表明该模型有较好的非线性和可调节性. 相似文献
4.
5.
6.
7.
在手术虚拟仿真对软组织形变研究中,采用传统的网格形变方法,由于出现网格畸变、网格重构会影响形变效果的问题.针对手术虚拟仿真要求尽可能逼真地模拟形变以达到良好的真实感,提出了一种基于移动最小二乘法的无网格方法对以肝脏为对象的软组织进行形变研究,考虑肝脏软组织生物力学特性,采用Voigt模型对肝脏软组织进行物理建模.同时,针对无网格肝脏模型的碰撞检测,提出AABB包围盒与八叉树空间分割相结合的碰撞检测算法,在肝脏模型体节点的合理布局基础上可以对碰撞进行有效准确的检测.实验结果表明,无网络方法实现简单且具有较好的形变真实感,对虚拟手术中软组织形变研究具有重要的指导意义. 相似文献
8.
9.
虚拟实芝教学系统从真实实验抽象出对象模型和所需要的类库,采用面向对象建模技术对它们进行静态建模与功能建模,建立了计算机硬件实验虚拟仿真系统的框架结构. 相似文献
10.
软组织形变仿真是虚拟手术系统的关键技术.针对目前软组织形变仿真方法存在的问题,基于黏弹性力学模型提出了无网格伽辽金(EFG)与质点弹簧(MS)耦合的软组织形变仿真方法.在手术区域即大变形和拓扑改变区域采用EFG,其他区域采用MS方法,2个区域之间建立过渡单元;在过渡单元内建立过渡节点,根据过渡节点必须满足位移和力平衡条件来实现2个区域的无缝耦合.对人体肝脏的形变仿真实验结果表明,该方法是有效的. 相似文献
11.
12.
实时多组织虚拟手术的反馈力模拟 总被引:1,自引:1,他引:0
为了在虚拟下颌整形手术系统中提供实时和真实的触觉交互,分别构建了基于虚拟中介平面的推操作触觉模型、基于粘附力的拉操作触觉模型和基于非线性粘弹性的针刺触觉模型,以模拟皮肤拉钩、整形镊和针的典型手术操作;同时通过相邻组织间的动态触觉约束建立了多组织联合形变模型,以避免表面弹簧-质点模型形变过程中可能出现的表面间相互穿透的异常现象;并进一步将触觉交互模型和多组织形变模型集成于虚拟下颌手术系统,从而为医生提供一个手术训练的虚拟平台.触觉感知和交互效率的实验结果表明,通过触觉交互识别皮肤、肌肉和骨骼能够获得较高的识别正确率,并能提供实时的触觉和视觉交互体验. 相似文献
13.
《Displays》2023
In a tele-surgery training system, the transparency is extremely important so as to ensure the success of the operation and the safety of soft objects. Due to current technique limits, it is difficult to mount force sensors at the end of the slave manipulator. In this paper, we propose a novel rod-mass algorithm and construct the model of soft objects. Through the modeling process, the accurate three dimensional contact force vector between the end of the manipulator and the soft object can be estimated in real time. A virtual spring using Hooke s law is introduced to the novel mass–spring method. Applying an impedance model, the three dimensional contact force estimates can be calculated from the deformation of masses’ positions and velocities. In order to verify our methods, a virtual reality interaction platform is constructed including the Omni master manipulator, a four joints manipulators, a virtual reality display, and the soft object’s model. Numerical simulations and experiments are performed to verify the accuracy and the feasibility of soft objects grasping. Results show the high effectiveness and efficiencies of our methods. 相似文献
14.
15.
虚拟手术中顶点复制切割算法的设计研究 总被引:2,自引:0,他引:2
为了解决虚拟内镜手术中软体组织切割模拟仿真问题,论述并实现了虚拟手术中软组织切割仿真技术.使用四面体网格模型,利用刀具移动简化模型,构造用于切割操作的切割树,设计了通过划分切割区域,复制和移动顶点,在实现切割分裂时,减少网格单元结构数量增加的切割分裂和切割细化算法.通过仿真实验,文中算法的耗时与切割长度程线性关系;使用该算法实施切割后,网格结构中单元结构数量的增加相比传统的算法有明显减少. 相似文献
16.
17.
Yongmin Zhong Bijan Shirinzadeh Julian Smith Chengfan Gu 《Journal of Visual Languages and Computing》2012,23(1):1-12
This paper presents a new methodology to conduct modelling and analysis of soft tissue deformation from the physicochemical viewpoint of soft tissues for surgery simulation. The novelty of this methodology is that soft tissue deformation is converted into a reaction-diffusion process coupled with a mechanical load, and thus reaction-diffusion of mechanical load and non-rigid mechanics of motion are combined to govern the dynamics of soft tissue deformation. The mechanical load applied to a soft tissue to cause a deformation is incorporated into the reaction-diffusion system and consequently distributed among mass points of the soft tissue. An improved reaction-diffusion model is developed to describe the distribution of the mechanical load in the tissue. A generic finite difference scheme is presented for construction of the reaction-diffusion model on a 3D tissue surface. A gradient method is established for derivation of internal forces from the distribution of the mechanical load. Real-time interactive deformation of virtual human organs with haptic feedback has been achieved by the proposed methodology for surgery simulation. The proposed methodology not only accommodates isotropic, anisotropic and inhomogeneous materials by simply modifying diffusion coefficients, but also accepts local and large-range deformations simultaneously. 相似文献
18.
实时交互式软组织切割与变形计算模型 总被引:1,自引:0,他引:1
为提高虚拟手术模拟的交互性与实时性,提出一种软组织实时切割与变形计算模型.该模型以混合有限元模型为基础,根据手术过程中不同区域的交互特点,利用GPU加速手术区域的切割与变形计算;同时,对非手术区域的软组织因交互而引起的实时变形可通过选择性相乘的方法快速实现.实验结果充分证明,该计算模型可以灵活有效地实现实时软组织的交互切割与变形模拟. 相似文献