面部软组织三维有限元模型的建立

正建立正常人面部软组织三维有限元模型,作为进一步研究的基础,1.通过螺旋CT扫描获得头面部图像数据;2.图像数据导入图像处理软件Mimics10.0进行图像处理,阈值分割,布尔运算得到面部软组织三维几何模型;3.结合面部解剖特征,手动提取1.5mm厚度的皮肤组织,利用灰度及形态学操作提取肌肉组织,分别赋予材料属性,建立了适合生物力学分析的面部软组织有限元模型。结果:本实验应用有限元技术,在计算机上建立了一个能够反映软组织生物力学性能,包含皮肤、肌肉、脂肪的多层有限元模型;结论:本研究为面部软组织有限元模型的建立提供了切实可靠的方法,为进一步分析颌面外科手术术后面部软组织的形变提供了有力的基础。     

颏下岛状皮瓣在修复颌面部软组织缺损的应用

目的：观察颏下岛状皮瓣在颌面部软组织缺损修复术中的效果。方法：根据缺损的部位设计皮瓣修复术式。结果：6例皮瓣完全存活,有1例局部坏死,重建效果显著。结论：颏下岛状皮瓣修复术易于掌握,颏下岛状皮瓣修复颌面部软组织缺损这一术式值得推广应用。     

软组织非线性物理建模及其参数测定

对现有虚拟手术中人体软组织建模方法进行了分析,针对目前软组织建模真实性还有待提高的问题,提出了一种新的软组织建模方法.首先,在引入体弹簧质点模型的基础上,利用生物力学方法建立了适合软组织力学仿真的模型.然后通过非线性超弹性应变能方程对弹簧力建模,并根据真实肝脏软组织物理特性的测量结果求解模型参数,得到基于物理特性的软组织模型.通过实验验证,该方法在提升虚拟手术触觉沉浸感方面具有可行性和有效性.     

足部复合模型建立及其应用

文章利用逆向工程原理与技术,建立了人体足部骨骼、软组织模型以及复合模型,进而建立了足部有限元模型。对足部有限元模型进行了有限元模拟分析,验证了其有效性;作为足部模型的一个应用,利用足部模型建立了鞋楦模型,然后根据该鞋楦模型试行设计出不同的鞋模型。     

基于快速质点-弹簧的软组织穿刺实时仿真方法的研究

软组织穿刺实时仿真一直是计算机图形学研究的重点,本文提出一种基于快速质点弹簧方法的软组织穿刺实时仿真方法。通过质点弹簧系统建立软组织物理模型,通过分析动力学模型快速求解软组织穿刺形变的数值解。在针体和软组织碰撞的碰撞过程使用包围盒碰撞算法,并且在软组织形变过程中加入阻尼和软组织褶皱算法以提高真实感。仿真结果保留了较好的细节效果,实时性可以接受,验证了该方法的有效性。     

基于分层组织的超声时频信号对比分析

针对生物组织微结构的超声检测问题,基于超声透射法在生物组织中的传播机理,建立分层软组织的时频域信号传输模型。为了描述生物组织结构变化对超声检测信号的影响,比较超声时频域信号对组织微结构变化的敏感情况,采用时频域信号对分层组织进行检测,采用最大值法和能量比较法对接收信号进行处理。仿真实验表明,时域信号对于组织的成分变化更为敏感,对生物微结构的检测性能更好,能量比较法对信号变化的识别度更高。     

人体颈部动力学响应分析有限元模型的建立和验证

根据汽车碰撞事故中人体颈部损伤防护技术研究的需要。建立了一个人体颈部三维有限元模型。该模型参照人体解剖结构模拟了颈椎骨、椎间盘、小关节、韧带、肌肉和软骨等组织，共由15811个单元构成。各组织的材料特性采用了弹性、粘弹性、和刚性材料模型来描述．模型用前碰撞志愿者实验数据进行了验证。其头部的加速度、位移曲线与实验数据得到了较好的吻合。本文初步研究了软组织特性参数对于颈部运动的影响。该模型具有较高的生物逼真度，可对头颈部在汽车碰撞载荷条件下的加速度、速度、位移等动力学响应参数进行分析研究。     

基于超声引导下的软组织内靶点运动预测模型

由于针穿刺软组织过程中软组织会发生运动,导致穿刺针无法精准穿刺到病灶区。为了提高穿刺手术的穿刺精度,本实验搭建了针穿刺实验平台,建立一种基于超声引导下的软组织内靶点运动预测模型。通过对采集到的超声图像进行二值化、腐蚀、膨胀、去噪等形态学处理后,提取靶点质心。根据对应靶点质心坐标变化得到软组织内靶点运动位移,进而获取模型弹性系数,建立软组织内靶点运动预测模型。验证实验表明:该靶点运动预测模型绝对误差控制在0. 6 mm以内,相对误差在15%以内,具有较强的实用性,能为穿刺路径规划、针体姿态调整及医疗机器人辅助进行针穿刺手术提供理论依据和数据支撑。     

基于时空Kriging的软组织模型

为了缓解现有软组织模型实时性与精确性之间的矛盾,提出了一种以Kriging算法为基础的新型软组织模型。阐述了Kriging算法的基本原理与模型关键环节(变异函数的作用与结构),使用B超探头采集实验过程中的超声图像,经过Matlab处理之后获得原始位移数据,将这些数据代入纯空间和纯时间的变异函数模型,并在此基础上建立积和式时空变异模型,最终得到时空Kriging软组织模型。结果表明:时空变异模型的平均误差为0.5 mm。时空Kriging模型与纯空间普通Kriging模型效果进行比对,误差降低了20%,时空Kriging模型与另一组实验数据进行比较,平均偏差为0.2 mm。该模型的实时性与精确性均较好,完全可以满足手术需要。     

超声弹性成象组织运动相关估计与解相关性

生物的软组织弹性成象需要检测组织在应力作用下的应变，跟踪超声图象中运动目标产生的散斑模式可以估计组织运动．文中建立了表征超声散斑运动和组织运动关系的超声散射模型．研究表明，当组织运动幅度较小时，可以用超声散斑图象相关估计方法，获得组织内平移、旋转和不可压缩形的运动分布；组织平移运动超声散斑没有解相关性，旋转运动的解相关性大于形变运动的解相关性；采用较低的换能器频率和较高的波束分辨力可减小散斑的解相关性．     

智能材料模拟肌体组织柔顺性特征研究

针对微创手术训练中现存的柔顺性触觉再现设备大多是机械接触,模拟肌体组织柔顺性特征时容易产生失真的问题,开展了液体智能材料模拟肌体组织的柔顺性特征研究.简单介绍了液体智能材料的流变学特性,进行了体现其柔顺性特征的压力释放实验研究,根据实验结果,利用Kelvin模型建立了其压力释放模型并进行了验证.利用不同磁场作用下液体智能材料模拟不同肌体组织柔顺性实验,建立了肌体组织压力释放模型并与相应磁场作用下智能材料模型进行了比较.结果表明液体智能材料在较大程度上能够模拟肌体组织的柔顺性特征.     

Thermal property of biological tissues characterized by piezoelectric photoacoustic technique

A photoacoustic piezoelectric method based on a simplified thermoelastic theory is employed to determine thermal diffusivities of biological tissues. The thermal diffusivities of porcine tissues with different preparation conditions, including fresh, dry and specially prepared conditions, are characterized. Comparing the experimental evaluated diffusivities of the tissues in three conditions with each other, it can be seen that the diffusivities of the fresh tissues are the biggest and the diffusivities of the specially prepared tissues are bigger than that of the dry ones generally. The results show that the piezoelectric photoacoustic method is especially effective for determining macro-effective (average)thermal diffusivities of biological materials with micro-inhomogeneity and easy to be performed, which can provide useful information for researching thermal characters of biological tissues.     

人体前臂组织各向异性的人体通信信道模型

人体前臂是一个近似的圆柱体结构,由组织包裹组成。这些组织有的各向同性,如皮肤,脂肪;有的各向异性,如肌肉等。它们对人体电流信号的传播与分布有着极大的影响,特别是肌肉组织。应用麦克斯韦方程,结合人体组织特性和准静态条件下的边界条件,在柱坐标系下建立了基于人体组织特性的信道模型。用该模型,结合人体组织各向特性的电参数(肌肉),在MATLAB2010a上分别计算出具有组织特性的信道模型和不具有组织特性的信道模型的结果。然后与在人体右前臂测量得到的数据相比较,发现加入组织特性的信道模型的增益曲线与实验数据保持高度一致,模型的平均误差比各向同性的信道模型误差下降了2%,最大误差也下降了3%,进一步降低了模型的失真率。     

光在多层生物组织中传输的蒙特卡罗模拟

提出一种基于蒙特卡罗方法的数学模型 ;建立一个移动的球坐标系采样光子包传输方向 ;模拟了光在多层具有不同光学参数的组织中传输的漫反射率、漫透射率和光通量等光学特性 ,并将结果与已发表的结果进行对比 ,验证了该算法的正确性     

生物组织光透射特性的理论与实验研究

该文利用所建立的测量激光在组织透射面上光强分布的实验装置,实验测得在不同分布的激光光源照射下,组织透射面上的光能分布,并进行了三维图重建,同时采用基于脉冲响应函数的Monte Carlo方法模拟了相应条件下仿生物组织样品透射面上的二维光场分布,模拟结果与实验结果具有很好的一致性,说明基于脉冲响应函数的Monte Carlo方法是处理复杂面光源照射条件下生物组织中光分布和传输问题的简洁、有效途径。     

胃癌及胃炎的临床诊断中红外光谱方法研究

用中红外光谱ATR方法对110例冻存,89例新鲜离体胃组织样品,80例新鲜胃镜样品进行研究,同时用中红外光纤法进行了6例在体原位的检测。对110例冻存样品,各项指标与病理检测结果的符合率平均可达到90%以上。新鲜离体与在体原位也大致同病理结果符合。为了研究地区差别,对杭州市第一医院消化科80例胃镜样品进行了光谱测定,根据病变程度可以看到相应的光谱变化。结果表明中红外光谱法用于各种胃炎等胃部疾病和恶性肿瘤的检测是一种有效方便的方法。     

生物组织非线性声参量 B/A 的热力学测量法

本文运用热力学方法,提出了改进生物组织非线性声参量 B/A 测量的一种方法.结果表明,此方法简便,测量精度高.     

一种新的软测量方法及其工业应用

软测量是一门新兴的工业技术，它通过数学模型计算得到工程上难以检测的变量值．本文提出了一种基于模糊神经网络的软测量新方法，运用模糊集合论的知识对非线性对象进行局部模型的划分，并采用趋化性网络进行建模和模型校正．经在某炼油厂精密精馏塔的推断控制系统中的应用，表明该方法能够比较精确地建立过程模型，有效地进行模型的在线校正，而且具有灵活、简明的特点．     

Virtual brain surgery simulation system based on haptic interaction

To improve the accuracy and interactivity of soft tissue deformation simulation,a new plate spring model based on physics is proposed.The model is parameterized and thus can be adapted to simulate different organs.Different soft tissues are modeled by changing the width,number of pieces,thickness,and length of a single plate spring.In this paper,the structural design,calculation of soft tissue deformation and real-time feedback operations of our system are also introduced.To evaluate the feasibility of the system and validate the model,an experimental system of haptic interaction,in which users can use virtual hands to pull virtual brain tissues,is built using PHANTOM OMNI devices.Experimental results show that the proposed system is stable,accurate and promising for modeling instantaneous soft tissue deformation.