[發明專利]基于力異步擴散模型的醫學組織動力學仿真方法

無效

• 申請號: 201110287127.2
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102314710A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 袁志勇;司偉鑫;段昭亮;廖祥云
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G09B9/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

1.一種基于力異步擴散模型的醫學組織動力學仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，為三維軟組織建立幾何模型、物理模型和過渡模型，具體建立方式包括建立三維軟組織表面的幾何模型；通過剖分幾何模型建立物理模型，物理模型由體素組成，體素由質點和質點之間的彈簧組成；建立過渡模型將物理模型映射到幾何模型；

步驟2，由區域擴散算法區分物理模型的內外體素，去除物理模型的外部體素，保留物理模型的邊界體素和內部體素；

所述區域擴散算法的具體方式為，首先在物理模型中任意取一個內部體素，稱為種子體素，定義體素的直接相連區域為該體素的上下左右前后六個方向的區域；對于種子體素，往其直接相連區域延伸，若其直接相連的某一個體素不是邊界體素，則一定是內部體素；對于新發現的內部體素，往其直接相連區域延伸，若其直接相連的某一個體素不是邊界體素，則一定是內部體素，以此類推，直到延伸至物理模型所有的邊界體素；

步驟3，采用兩級碰撞方式進行碰撞測試，根據手術棒位置確定碰撞檢測點位置；所述兩級碰撞方式包括先求解發生碰撞的局部區域，再確定碰撞檢測點在局部區域的位置；

步驟?4，求解幾何模型上每一點的高斯曲率；

步驟5，根據步驟4所得高斯曲率，為幾何模型上每一點定義一個輻射半徑；對軟組織施加力后，物理模型受力形變的異步擴散過程是以步驟3所得碰撞檢測點為基點開始往外擴散，第一次擴散至碰撞檢測點的輻射區域內的點，然后將輻射區域內的點都加入活動區域；第一次擴散后的活動區域作為第一個異步區域；對于新加入活動區域的點，在第二次擴散的時候，以它們作為基點往外擴散，若一個點在它們的輻射區域內部，則將該點加入到活動區域中來，所有基點新增的點構成了第二個異步區域，以此類推，直到物理模型的所有質點都加入活動區域，只有活動區域內的質點才能運動；所述物理模型上基點的輻射區域根據幾何模型上相應點的輻射半徑得到；

步驟6，根據步驟5所得物理模型的異步區域，對物理模型的每個質點在異步擴散過程中的位置進行求解，將物理模型上的形變效果通過過渡模型在幾何模型上體現并繪制出來；對質點位置進行求解的方式為，在物理模型上對質點之間的彈簧進行分類，根據彈簧分類分析質點受力情況，分析得出質點所受合力之后，利用質點當前時刻和上一時刻的位置來求解質點下一時刻的位置。

2.如權利要求1所述基于力異步擴散模型的醫學組織動力學仿真方法，其特征在于：步驟1中，

建立的幾何模型包括三角形頂點集合????????????????????????????????????????????????和三角形面片集合?，其中為三角形頂點索引集合，為三角形頂點坐標集合，為三角形面片索引集合，表示三角形三個頂點的索引值；

建立的物理模型包括質點集合和體素集合?，其中為質點的三維索引集合，為三角形頂點坐標集合，為體素的三維索引集合，為體素八個頂點的三維索引集合；

建立的過渡模型包括體素-頂點集合、頂點-體素集合和體素-三角形集合，其中為體素的三維索引集合，是表面頂點在體素內的相對位置，為三角形頂點索引集合，為三角形面片索引集合，是體素內三角形頂點個數，是與體素相關的三角形個數。