文档介绍：答辩委员会主鹿缉博士学位论文虚拟现实内镜手术仿真技术研究作者姓名:学科专业:学院怠⑺:指导教师:郁松交通信息工程及控制信息科学与工程学院樊晓平中二。一一年五月论文答辩日期南大学分类号密级、
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牡型年上月盥期:糒年工月丛日原创性声明学位论文版权使用授权书本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名:日期:导
摘要关键字:虚拟手术、内窥镜、碰撞检测、软体形变、切割、打结随着科技的发展,计算机虚拟技术正在医学领域发挥着重要的作用,其中虚拟手术殖莆J质醴抡越来越多的被医学界所认可,虚拟手术已成为医疗信息学中一个非常重要的应用分支。内窥镜手术复杂程度高,要求临床医生具备较高的手眼协调能力,需要经过长时间的训练。使用虚拟现实技术构建虚拟手术环境,实现内镜手术仿真培训,可以解决传统训练方式下成本高、无法重复等缺陷,目前已成为该领域中的一个非常重要的课题。目前虚拟手术领域已有的研究成果,其重点在于医学图像的分割、三维重建、物理模型的建立,而对于力反馈模型的研究尚处于起步阶段。本文重点研究了三维虚拟现实场景下内窥镜手术仿真中碰撞检测,软组织形变,切割和缝和线打结等关键算法,并对使用这些算法构建内镜手术培训系统进行了探讨。在碰撞检测方面,本文针对内镜手术中碰撞的特点,构造手术器械、软体组织的混合碰撞检测模型,提出了一种基于混合层次包围盒检测算法,根据对算法的分析实验结果,该算法可以改善包围盒对手术器械、软体组织的包围紧密度,提高检测碰撞的速度和确定碰撞点的精度。在提高器官软体组织形变仿真的计算速度上,根据腹腔器官组织的生物力学特征,提出了改进的受力点寻址算法和基于三角面积匹配邻近点查询算法,通过实验证明该算法可以提高形变仿真的响应速度,提高形变计算的实时性,以及仿真精度。在实现软体组织切割仿真方面,针对目前切割仿真算法的缺陷,,,结合缝合线的特点,构建了缝合线的型,提出了基于连续控制点的缝合线位置变换算法和基于球体包围盒的碰撞检测算法,实现缝合线打结过程的仿真。博十学位论文
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目录第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯虚拟现实技术概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..内镜手术仿真系统研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯本文的主要研究内容及章节安排⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯章节安排⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..第二章虚拟内镜手术仿真系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。系统总体结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..内镜培训信息管理子系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯内镜手术仿真系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯系统设计需求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯碰撞检测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯碰撞检测的基本方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯碰撞检测的框架⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.;软体组织形变⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯形变计算的基本要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯形变计算的流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯软体组织切割⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯切割仿真的基本要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯切割仿真的过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯缝合线打结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯缝合线打结概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯缝合线打结仿真过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯