虛擬手術(shù)中小腿模型的構(gòu)建.pdf

1、　　虛擬手術(shù)仿真的意義在于它將為醫(yī)學手術(shù)訓練和相關(guān)醫(yī)學研究提供一個更加方便，易于設(shè)定和控制的手段，從而盡量擺脫傳統(tǒng)醫(yī)學研究和實踐中各種客觀條件的制約，最終達到自由設(shè)定和構(gòu)建手術(shù)過程的目標。而任何仿真的基礎(chǔ)都是對所關(guān)注和研究目標的相關(guān)方面的模型構(gòu)建與分析。相應(yīng)的，構(gòu)建被仿真組織和器官的基本模型，是現(xiàn)代虛擬手術(shù)仿真的基礎(chǔ)。幾何模型描述了仿真器官和組織的空間信息，物理模型則描述了實體的受力和變形情況，計算模型為科學計算變形提供了計算方法和手段

2、。　　在實踐過程中，由于仿真的目的和組織器官結(jié)構(gòu)的不同，以及仿真和研究的側(cè)重點不同，選取實現(xiàn)的方法也有多種。本文主要在研究分析相關(guān)的理論的基礎(chǔ)上，針對實際構(gòu)建人小腿模型的工作中遇到問題，提出了解決方法，并進一步實現(xiàn)了構(gòu)建人小腿的基本模型。　　本文從原始的人體切片圖出發(fā)，選取相應(yīng)的小腿切片圖層，提取內(nèi)側(cè)兩支骨和皮膚的輪廓線。采用斷層間輪廓線幾何模型重構(gòu)方法，實現(xiàn)人小腿的幾何模型構(gòu)建。在此過程中，首先采用人工干預加傳統(tǒng)邊緣算子檢測的方法

3、，實現(xiàn)提取目標的輪廓線。并針對切片圖層間偏移和錯位問題，結(jié)合提取出的輪廓線進行了初步的校正。進一步，結(jié)合計算模型中有限單元計算特點和人小腿的結(jié)構(gòu)特點，創(chuàng)新地采取將小腿內(nèi)兩支骨的輪廓三角面融合的方法，實現(xiàn)了等價的單層內(nèi)層輪廓面，解決了實際工程實現(xiàn)中的特殊問題。這樣可以直接使用現(xiàn)有的文獻[25]中介紹的幾何模型構(gòu)建方法。物理模型和計算模型的實現(xiàn)中，選取基于線彈性模型的有限單元計算方法，并對傳統(tǒng)工程上使用的有限元計算方法，根據(jù)現(xiàn)實手術(shù)對組織和