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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 140 毫秒
1.
虚拟手术仿真训练系统是虚拟现实的重要应用,能够克服真实传统手术中资源少、训练不方便和可重复操作性差等问题。软组织切割是虚拟手术仿真训练系统中的重要组成部分,也是手术中最常见的操作。软组织切割模型建立的质量如何,直接决定了虚拟手术仿真的精度度和仿真度。为更好地对软组织切割模型进行深入探索,分析了虚拟手术仿真中软组织切割的研究难点。针对当前十四种有代表性的切割模型进行了研究,在此基础上对这些模型的优缺点进行了比较,并对软组织切割模型的发展趋势进行了展望。  相似文献   

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.
一种基于骨架的可变形物体建模方法   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
薛清  李明禄 《计算机工程》2006,32(22):260-262
提出了一种新的基于骨架的混合型的软组织建模方法,用于虚拟手术仿真及手术训练。介绍了通过自动的方法抽取物体的骨架,建立物体的表面物理模型、体物理模型以及对应的计算模型。还介绍了利用骨架进行碰撞检测及外力计算的方法并介绍了实验的软件结构及实验结果。  相似文献   

5.
基于虚拟现实的装备维修仿真训练系统研究   总被引:5,自引:0,他引:5  
虚拟现实(VR)技术应用于装备维修训练,能使操作者通过虚拟仿真训练得到操作真实设备的训练效果,不仅能减少消耗成本,而且不受场地和时间的限制,文中介绍了虚拟装备维修训练的系统的设计思想,总体结构及系统的组成和特点。装备维修是以装备恢复正常功能的目的,虚拟现实技术应用于装备维修训练时,除了需要装备的几何建模和物理特性建模外,必须装备部件间的功能关系进行描述,该文较好地解决了装备维修中存在的问题。  相似文献   

6.
《电子技术应用》2013,(12):129-131
针对医学手术排练演习和手术教学开发了虚拟脊柱手术模拟平台。在该平台上能够根据手术的真实环境,模拟常用手术器械和脊柱结构,实现人机实时交互。详细介绍了系统的硬件环境参数,并基于3DS MAX的建模和力触觉渲染引擎CHAI 3D进行仿真。仿真实验结果表明,基于力反馈的虚拟脊柱手术模拟系统可以有效地模拟脊柱手术时的力反馈状态,帮助医师进行脊柱手术术前训练,并适用于高校的医学教学和医疗机构人员的培训。  相似文献   

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.
MultiGen Creator建模技术的优化与实现   总被引:1,自引:0,他引:1  
为了提高视景仿真系统的实时性能,降低系统资源开销,研究了MultiGen Creator三维虚拟场景建模关键技术,给出了Creator建模的详细实施过程,在虚拟校园漫游系统的开发中采用了三维虚拟场景建模的综合优化技术和方法,提高了系统的实时渲染响应速度。项目运行结果表明,优化建模技术使得三维模型数据读取迅速,仿真效果真实流畅。  相似文献   

9.
张春芳  李瑞台 《福建电脑》2007,(3):18-18,20
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.
吴雯  孙剑  王平安 《计算机学报》2002,25(9):953-958
随着近几年来微创外科的迅速发展,虚拟内窥镜手术模拟系统作为手术训练、规划的有效手段,已逐渐成为研究的热点。根据实际手术的需要,虚拟手术系统应该不仅能够实时模拟软组织的变形,而且也同样可以对软组织的切割、缝合操作进行实时模拟。该文提出了一个用于虚拟手术模拟、三维软组织变形以及切割的有限元模型-混合凝聚有限元模型。该模型的显著优点在于其可以在当前的PC机平台上有效地对软组织变形及具有拓扑改变的切割操作进行实时模拟。  相似文献   

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.
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.
由于肝脏具有复杂的生物力学特性,因此在进行形变仿真时,计算量大而难以达到实时性要求;同时在对肝脏形变实时仿真时却很难达到真实感.为了解决这一矛盾,需要研究一种可以自动依据手术器械操控区域及施力大小而动态转换的混合模型,通过理论分析提出了一种肝脏网格与无网格混合模型的构建方法.实验结果表明,该算法具有较高的计算效率且形变具有较好效果,能够满足虚拟肝脏手术仿真的真实感与实时性要求,对虚拟肝脏软组织手术研究具有一定的指导意义.  相似文献   

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.
虚拟数控加工过程物理仿真模型的建立   总被引:5,自引:0,他引:5  
该文首先阐述了虚拟数控加工过程物理仿真的研究内容,其次重点讨论了所建立的切削力仿真,刀具磨损仿真与变形仿真,加工误差仿真,振动仿真和切屑形成过程仿真的数学模型。最后,提出了物理仿真今后研究的方向。  相似文献   

17.
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   

19.
黄敏  王金武  顾力栩  周喆  陆文龙 《计算机工程》2012,38(19):281-284,289
为实现虚拟肩关节镜手术中软组织的形变模拟,提出一种改进的质点-弹簧模型.通过自适应采样及K阶最邻近节点快速查询算法,建立表面质点密度高而中心质点密度低的拓扑结构模型,在传统质点-弹簧形变模型的基础上,增加防止弹簧翻转的复原力,采用计算统一设备构架实现图形处理器的加速.模拟结果表明,该模型能够实现较真实的形变模拟.  相似文献   

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