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基于无网格的软组织切割模型的研究进展
具备支持实时交互能力的软组织切割模型对于虚拟手术仿真系统具有至关重要的意义.传统的软组织切割模型多基于网格建立,将软组织切割过程建模为手术刀具与软组织几何模型之间的网格切割计算,并在此基础上建立和求解生物力学方程以描述切割过程.由于网格切割计算代价高且软组织切割过程中涉及到复杂的生物力学问题,很难实现实时交互,严重影响了虚拟手术仿真效果.与此相反,基于无网格的软组织切割模型打破了网格限制,在触觉/视觉逼真度和实时性方面都具有很大优势.文中从力反馈和视觉反馈的渲染质量和速度等方面,就基于无网格的软组织切割模型的研究现状进行了概述,对存在的问题进行了分析和总结,并对未来的发展方向进行展望.
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虚拟钻骨手术仿真力反馈交互实现研究现状
虚拟现实技术和力反馈技术是新型的人机交互技术.由这2种技术结合而成的虚拟手术仿真训练系统为骨科手术训练提供了新的方法,可以提高年轻骨科医生的训练效率,从而减少培训费用和缩短成长周期.近年来,虚拟钻骨手术仿真技术被广泛地研究并且得到了初步的运用.该文对现有的虚拟钻骨手术中视触觉交互技术的研究现状进行了梳理、分类和总结,主要对骨组织建模、钻骨力预测模型和力触觉模拟3个重点技术进行了详细论述,并分析了现存方法的优缺点,展望了虚拟钻骨仿真手术中相关技术的未来发展趋势.
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虚拟手术中软组织实时形变模型的研究进展
生物软组织是一种具有非线性(nonlinearity)、各向异性(anisotropy)、近似不可压缩性(quasi-incompressibility)、黏弹性(viscoelasticity)等特性的弹性体材料,对于人体软组织实时形变行为的建模与仿真是当前虚拟手术仿真系统(virtual surgery simulation)研究中的难点和热点之一.本文就目前虚拟手术系统中描述软组织实时形变模型(deformable models)的研究现状进行了分析与总结,并就未来的发展方向进行展望.
