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[硕士论文] 林艳丽
生物医学工程 河北工业大学 2014(学位年度)
摘要:近年来,随着计算机技术和计算机断层扫描、核磁共振等医学影像技术的快速发展,虚拟现实技术被越来越多地应用到现代医疗领域中。虚拟现实技术能够提高医生对人体组织器官和复杂手术操作任务的认知。利用虚拟现实技术模拟手术的逼真场景,使得医生能够在计算机建立的虚拟环境中设计手术过程,帮助其选择最佳手术路线,减少手术损伤,提高手术的成功率。虚拟手术仿真是一种非侵入式、无创伤的检查手段,对医疗诊断及手术具有重大意义。由于鼻腔解剖精细构造复杂,有很多重要的神经系统,鼻咽部虚拟手术仿真的研究成为这一领域的难点,且极具应用价值。
  鼻咽部虚拟手术仿真关键技术包括手术器械的建模和仿真、鼻咽部模型在OpenGL中的模型读取和显示、碰撞检测、弹性形变和力反馈等,本文的研究重点是碰撞检测问题。首先,考虑到手术器械模型的逼真性和OpenGL对模型的读取和显示,本课题采用3D Studio Max对手术器械进行建模仿真。针对鼻咽部手术,考虑到鼻粘膜刀主要用于切开皮肤表层和切割组织,而鼻刮匙主要用于刮除鼻部病理组织,为了全面的模拟手术过程,本课题建立了鼻粘膜刀和鼻刮匙。其次,本课题在VTK三维重建的基础上,在OpenGL中将鼻咽部的三维模型进行了绘制和显示,给出了鼻咽部模型在不同角度下的视图。再次针对鼻咽部的复杂解剖结构和临床需要,本课题采用基于沿坐标轴的包围盒(AABB)碰撞检测技术对虚拟手术器械和鼻咽部三维模型进行了碰撞检测,取得了良好的效果。
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