[發(fā)明專利]一種埋藏式縫合技術(shù)的實(shí)時(shí)模擬方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210297042.7
• 申請(qǐng)日: 2012-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN102855353B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧力栩;楊山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

1.一種埋藏式縫合技術(shù)的實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)采用基于物理模型的模擬方法，利用四面體彈簧模型，對(duì)軟組織進(jìn)行建模；

2)借鑒頭發(fā)模擬方法，采用四面體彈簧模型，對(duì)縫合線進(jìn)行建模，并通過(guò)沖量傳遞機(jī)制對(duì)縫合線進(jìn)行長(zhǎng)度控制；

3)進(jìn)行縫合線的渲染，引入Bezier曲線進(jìn)行差值，然后通過(guò)繪制小球來(lái)渲染出一個(gè)整條的縫合線；

4)采用K-DOPS樹進(jìn)行碰撞檢測(cè)及表面張力模擬；

5)當(dāng)針頭和軟組織發(fā)生碰撞且針頭施加在軟組織表面的力大于軟組織表面可承受的最大張力，針頭進(jìn)入軟組織，則執(zhí)行步驟6)；

6)進(jìn)行軟組織與縫合線的交互模擬，包括縫合線與軟組織的表面網(wǎng)格的交互和縫合線與軟組織的內(nèi)部網(wǎng)格的交互。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種埋藏式縫合技術(shù)的實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，所述的沖量傳遞機(jī)制是指，根據(jù)施加在線上一個(gè)點(diǎn)的力的大小和方向，以及力的作用時(shí)間計(jì)算出該點(diǎn)上的沖量，并根據(jù)該點(diǎn)的質(zhì)量進(jìn)一步計(jì)算施加沖量后該點(diǎn)的速度，并將沖量沿線向兩邊進(jìn)行傳遞，從而對(duì)線進(jìn)行長(zhǎng)度控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種埋藏式縫合技術(shù)的實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，所述的碰撞檢測(cè)包括縫合線自碰撞檢測(cè)、縫合線與軟組織之間的碰撞檢測(cè)、軟組織的自碰撞檢測(cè)、針頭與軟組織之間的碰撞檢測(cè)以及針頭與縫合線之間的碰撞檢測(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種埋藏式縫合技術(shù)的實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，所述的縫合線與軟組織的內(nèi)部網(wǎng)格的交互具體為；

601)在被縫合線刺穿的四面體的三角面片和刺穿這個(gè)三角面片的縫合線的線段上設(shè)置成對(duì)的控制點(diǎn)；

602)利用彈簧模型作為基礎(chǔ)，在成對(duì)的控制點(diǎn)之間加入彈簧，控制縫合線與軟組織的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)縫合線被拉離開所穿過(guò)的軟組織的三角面片時(shí)，兩個(gè)控制點(diǎn)之間的彈簧被拉開，軟組織和縫合線相互制約。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種埋藏式縫合技術(shù)的實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，當(dāng)兩個(gè)控制點(diǎn)之間的彈簧被拉開，所產(chǎn)生的彈力分別施加到四面體的三角面片的三個(gè)頂點(diǎn)和縫合線的線段的兩個(gè)端點(diǎn)上：

首先依據(jù)三角面片上的控制點(diǎn)的坐標(biāo)和三角面片三個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)，可以計(jì)算出三個(gè)頂點(diǎn)的質(zhì)心重量，根據(jù)所算出的質(zhì)心重量，將虛擬的控制點(diǎn)上所受到的彈簧的力，分別施加到面片的三個(gè)頂點(diǎn)上；

縫合線的線段上的兩個(gè)端點(diǎn)所受的力控制點(diǎn)分線段的比例相對(duì)應(yīng)，離控制點(diǎn)越近的端點(diǎn)所受的力越大。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種埋藏式縫合技術(shù)的實(shí)時(shí)模擬方法，其特征在于，所述的縫合線的線段上的控制點(diǎn)為可沿著縫合線滑動(dòng)的控制點(diǎn)；當(dāng)上一個(gè)線段劃過(guò)三角面片時(shí)，根據(jù)三角面片上的控制點(diǎn)到上一個(gè)線段的反向延長(zhǎng)線的投影點(diǎn)，這個(gè)投影點(diǎn)到最近的上一個(gè)線段的最近的端點(diǎn)的距離占線段的比例，將控制點(diǎn)移到正處于和這個(gè)三角面片相交的線段上。