交互式基于点的外科手术软组织变形仿真

摘要

近年来,手术仿真领域中交互式生物力学仿真技术取得了显著的进步,但仍存在一些问题亟需解决.例如,大形变情况下的软组织形变模型,碰撞检测以及体积守恒等.因此提出了一种简单有效的计算框架来解决这些问题.为了更好地在计算机上重现人体器官的力学性质,采用基于点的方法来模拟大变形下的弹性固体,并且通过引入基于位置的方法模拟手术场景中复杂交互,摩擦过程和体积守恒,较大程度的提高了虚拟手术场景中复杂交互的实时性及稳定性.该方法经过多种基准问题的验证,实验结果表明该计算框架在视觉效果以及稳定性方面的有效性.此外,该变形计算模型可较好的扩展应用于交互式穿刺和剪切仿真中.