[發明專利]軟組織形變仿真方法

有效

• 申請號: 201310267557.7
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103400023B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 劉雪梅;王瑞藝;孫新娟;姚建斌;宋連公;馮飛*;郭松;高陽;李海瑞;朱韶楠
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳大通

1.一種軟組織形變仿真方法，其特征在于包含以下步驟：

步驟1）：采集軟組織的數據信息，并采用基于四面體的質點-彈簧體模型建立軟組織的生物力學模型，該生物力學模型由n個質點組成，并且對于其中任意一個質點i，滿足以下方程：

mi∂2xi∂t2+Fini=Fexti]]>

Fini=Σj=j1jqμ(|xj-xi|-|xj-xi|0)(xj-xi)|xj-xi|+Σj=j1jqη(vj-vi)]]>

ai=Fexti-Finimi]]>

其中，m_i為質點i的質量，x_i表示質點i的位置矢量，表示與質點i相連的所有質點j（包括j1至jq）施加于質點i的內力，x_j表示質點j的位置矢量，表示質點i所受外力，|x_j-x_i|表示兩個質點間位置矢量之差，|x_j-x_i|⁰是發生形變前彈簧的長度，v_i為質點i的速度，v_j為質點j的速度，a_i為質點i的加速度，μ為彈簧的彈性系數，η為阻尼器的阻尼系數；

步驟2）：依據步驟1）所建的生物力學模型，對其中的各個質點進行初始化，構建模型的初始狀態，并且計算該模型中的每個質點與相連質點間的彈簧初始長度；

步驟3）：外接的力反饋設備對軟組織施加作用力，進行碰撞檢測，確定軟組織上發生碰撞的質點和受力發生形變的區域，以及軟組織被按壓或者拉伸的長度；

步驟4）：用改進的歐拉算法計算發生形變區域內的各個質點的運動狀態信息；

步驟5）：依據步驟3）和步驟4）計算反饋力，并將該反饋力輸出至力反饋設備；

步驟6）：循環執行步驟4）至步驟5），計算每個時間步長中各質點的運動狀態，并在顯示器上動態顯示軟組織的形變過程。