發(fā)布時間：2024-04-13 09:29

　　如何安全高效地進(jìn)行顯微神經(jīng)外科手術(shù)訓(xùn)練是長期存在的一個難題。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,虛擬手術(shù)仿真為外科醫(yī)生提供了一種安全有效的訓(xùn)練方式,有著重要應(yīng)用和廣闊前景。由于腦腫瘤摘除手術(shù)所具有的高度復(fù)雜性和特殊性,當(dāng)前對虛擬腦腫瘤摘除手術(shù)的研究仍處于十分初級的階段。本文分別針對虛擬腦腫瘤摘除手術(shù)中軟組織形變模型仍面臨的逼真度低、可交互性差、可模擬的手術(shù)操作單一等問題和挑戰(zhàn),進(jìn)行了一系列的理論研究及仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該工作提升了軟組織形變模型在精確性、實(shí)時性等方面的表現(xiàn),并使形變模型能夠更加逼真地模擬軟組織在發(fā)生交互時、以及軟組織撕裂過程中的形態(tài)變化。并將理論成果應(yīng)用于虛擬腦腫瘤摘除手術(shù)仿真中,研發(fā)了一套虛擬腦腫瘤摘除仿真訓(xùn)練系統(tǒng)。本文成果概括如下:1、針對現(xiàn)有的軟組織形變模型無法同時滿足實(shí)時性、精確性的問題,提出了一種基于優(yōu)化隱式積分方法的有限元形變模型,將腦組織所具有的粘彈性、各向異性的生物力學(xué)特性引入到形變模型中�；贕PU并行計算的下降方法對所提出的形變模型進(jìn)行求解,實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、高效的形變仿真。仿真結(jié)果表明,所提出的軟組織形變模型能夠表現(xiàn)出腦組織所具有的粘彈性、各向異性等生物力學(xué)特性。同時...

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1虛擬手術(shù)系統(tǒng)的組成

新的方法和途徑。在神經(jīng)外科手術(shù)訓(xùn)練中，虛擬手術(shù)系統(tǒng)為神經(jīng)外科醫(yī)生提供了一種沉浸式的訓(xùn)練平臺，幫助醫(yī)生在虛擬場景中進(jìn)行各種手術(shù)技能的培養(yǎng)以及相關(guān)設(shè)備、器械的操作練習(xí)[11,12,22-24]。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，逼真地再現(xiàn)復(fù)雜的神經(jīng)外科手術(shù)場景，模擬手術(shù)過程中組織器官在手術(shù)器械操作下....

圖1-2關(guān)節(jié)移植手術(shù)系統(tǒng)[26]

北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文6人輔助外科手術(shù)的仿真模擬[28]。該系統(tǒng)包含了一個由主控制器、踏板、三維顯示設(shè)備的訓(xùn)練控制臺，訓(xùn)練臺根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計，可以通過自由調(diào)節(jié)控制臺的姿態(tài)，確保用戶在訓(xùn)練中處于最佳的操作狀態(tài)，為操作者提供了逼真、舒適的操作體驗(yàn)。RobotiXMentor虛擬手....

圖1-3虛擬腹部手術(shù)系統(tǒng)[

北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文6人輔助外科手術(shù)的仿真模擬[28]。該系統(tǒng)包含了一個由主控制器、踏板、三維顯示設(shè)備的訓(xùn)練控制臺，訓(xùn)練臺根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計，可以通過自由調(diào)節(jié)控制臺的姿態(tài)，確保用戶在訓(xùn)練中處于最佳的操作狀態(tài)，為操作者提供了逼真、舒適的操作體驗(yàn)。RobotiXMentor虛擬手....

圖1-4Simbionix公司的

北京交通大學(xué)博士學(xué)位論文6人輔助外科手術(shù)的仿真模擬[28]。該系統(tǒng)包含了一個由主控制器、踏板、三維顯示設(shè)備的訓(xùn)練控制臺，訓(xùn)練臺根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計，可以通過自由調(diào)節(jié)控制臺的姿態(tài)，確保用戶在訓(xùn)練中處于最佳的操作狀態(tài)，為操作者提供了逼真、舒適的操作體驗(yàn)。RobotiXMentor虛擬手....

本文編號：3952830