虚拟手术仿真中碰撞检测问题的研究

虚拟手术仿真是虚拟现实技术医学领域的一个重要应用,快速精确的碰撞检测是虚拟手术仿真的基础。现有的碰撞检测方法虚拟手术仿真中人体组织模型变形和拓朴结构变化等问题,本文给出了一种基于固定方向凸包包围盒的碰撞检测方法,它不仅在速度上较以往的方法有一定的提高,而且能有效地解决虚拟手术仿真中出现的各种新问题。     

面向支撑喉镜下声带手术的虚拟仿真系统

创建了一套具有力感觉的面向支撑喉镜声带手术的虚拟仿真系统,模拟了实际手术中的狭长操作环境,建立了声带、喉镜和手术工具的几何模型。在进一步构建声带物理模型和计算模型的基础上,仿真了声带在虚拟手术工具作用下的粘弹性变形过程,并通过碰撞检测模块的建立,实现了虚拟工具之间"体与体"的碰撞检测。     

考虑下游ICU病床容量约束的鲁棒手术计划调度

手术计划调度是医疗资源配置的重要组成部分,也是复杂的组合优化问题.由于在手术计划调度过程中,存在手术时间、术后重症监护病房(intensive care unit,ICU)内住院时间、急诊病人的到达、病人取消等不确定因素.本文考虑手术后下游的ICU中病床资源的容量约束,基于不确定的手术时间和术后ICU住院时间,借助ellipsoid和box不确定集合刻画不确定性,提出一个手术计划调度两阶段鲁棒优化模型,得出易求解的鲁棒等价问题,并提出列生成启发式算法.算例结果表明,较之住院时间的不确定性,手术时间的不确定性对总成本和手术块的加班时间影响显著,而住院时间的不确定性对ICU内短缺病床数量有显著影响.管理者可选择恰当的手术时间和住院时间的不确定水平参数组合(Ω,Γ),综合权衡手术块的加班时间和ICU内病床的短缺数量,尽可能地最大化手术室、ICU病床资源的利用率.     

三维流形不变量的计算

给出了透镜空间Ｌ（ｐ,ｑ）不变量的一种计算公式。同时讨论了在循环环链上进行手术而得到的三维流形的不变量的计算。     

硬脑膜稳态蠕变膨出研究

根据人硬脑膜的力学特性和在颅底缺损重建中的变形特性,用稳态蠕变理论分析硬膜在恒定脑压下的蠕变行为,并用冻干人硬脑膜进行相应的模拟实验。结果表明,关于颅底缺损硬脑膜膨出挠度的稳态蠕变解符合颅底外科对颅骨缺损硬脑膜膨出挠度的控制要求,并为选择颅底重建筋膜材料提供依据。     

四元数在手术导航系统中的应用

探讨了四元数作为表现旋转的可选择方法之一,其在手术导航系统中的应用·分析了在不同坐标系中定位必然涉及的坐标系之间映射变换·从理论上研究了四元数在手术导航定位系统坐标映射变换以及在手术导航空间配准中应用的问题,并给出了具体的仿真结果·结果表明,将四元数法应用于手术导航系统中,成功地解决了手术导航系统的两大技术难题空间配准和定位问题,在自行设计和实际开发的手术导航模体演示系统NEU IGSS中,得到了成功的应用·     

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.     

爆裂性眼眶骨折整复术6例临床分析

目的：探讨眼眶骨折整复联合Medpor填充术治疗爆裂性眼眶骨折的手术方法及临床疗效。方法：选择有手术指征的6例爆裂性眼眶骨折患者,进行眼眶骨折整复联合Medpor填充术,判断疗效,观察术后并发症。结果：随访3～24月,6例患者术后矫正视力提高。复视：2例治愈,2例好转。眼球内陷：4例患者均达治愈标准。眼球运动障碍：1例为治愈,3例改善。CT检查：高密度聚乙烯无移位、脱出,覆盖骨折孔满意。结论：成人局部麻醉下可以完成手术,眼眶骨折整复联合Medpor填充术是治疗爆裂性眼眶骨折的有效方法,高密度聚乙烯是理想的眶内植入材料。     

Research of rapid collision detection in virtual surgery

为了解决虚拟手术的快速碰撞检测问题,提出了一种新的基于层次包围盒的快速碰撞检测方法.文中基于虚拟手术中器官组织是软体模型且规模巨大,而手术器械是刚体模型且结构简单这一特点,从层次包围盒构造、包围盒树遍历和精确相交测试三个方面改进算法.仿真实验表明该算法能正确有效地处理虚拟手术中的碰撞检测,与标准库RAPID对比,随着软体模型规模的增大,该方法能显著提高碰撞检测的效率.     

急性阑尾炎合并腹茧症的腹腔镜阑尾切除术

目的探讨急性阑尾炎合并腹茧症腹腔镜手术的可行性。方法回顾分析3例急性阑尾炎合并腹茧症的患者施行腹腔镜阑尾切除术的临床资料。结果 3例患者均顺利完成腹腔镜手术,无中转开腹,无出血、肠管损伤、粪瘘等并发症发生。结论急性阑尾炎合并腹茧症患者行腹腔镜阑尾切除术可行、有效。