[發明專利]一種基于高融合度增強現實的虛擬腦外科手術仿真方法

有效

• 申請號: 201810519592.6
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108766579B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 侯文國;劉小平
• 申請（專利權）人: 北京交通大學長三角研究院
• 主分類號: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50;G06T17/00;G09B9/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 李燁

1.一種基于高融合度增強現實的虛擬腦外科手術仿真方法，其特征在于，包括：

步驟一、采用醫學設備獲得患者腦組織的真實形態圖，根據所述形態圖對腦組織進行三維建模，得到患者虛擬軟組織的幾何模型，并將手術器械和手術設備導入到所述幾何模型中；

步驟二、通過對真實軟組織進行生物力學試驗確定真實腦組織的物理力學模型參數；

步驟三、結合所述步驟二中得到的物理力學模型參數幾何模型，采用徑向基函數和多項式基函數確定虛擬腦組織形變模型中任意點的位移函數；

步驟四、判斷所述手術器械與所述幾何模型是否發生接觸，若是，計算虛擬腦組織的所有節點受力的大小及方向，同時利用形變模型計算出所有節點的位移；根據每個節點的新位移計算出它們的新位置；

步驟五、由軟組織物理模型計算得到的軟組織應力應變數據，得到手術器械受力大?。?/p>

根據所述任意點受力的大小計算虛擬手術器械受力大小：

其中，σ為內力向量；σ′為虛擬手術器械受力大小，為手術器械材料與腦組織的剪切模量比，A為樣本表面積，h為樣本原有高度；h₀為樣本受力后高度；μ為泊松比，λ為受力系數，其數值為0.23；E₁為真實腦組織在細微形變時的彈性模量。

2.根據權利要求1所述的基于高融合度增強現實的虛擬腦外科手術仿真方法，其特征在于，所述步驟一中的三維建模采用雙目投影模型建立。

3.根據權利要求1所述的基于高融合度增強現實的虛擬腦外科手術仿真方法，其特征在于，所述步驟二中真實腦組織的物理力學模型參數，包括：

真實腦組織的彈性模量，其計算公式為：

其中，E_i為真實腦組織的彈性模量，E₁為真實腦組織在細微形變時的彈性模量，E₂為真實腦組織在較大形變時的彈性模量，F_i為作用于樣本表面上的外力，F₁為作用于樣本表面小于1N的力，F₂為作用于樣本表面大于1N的力，A為樣本表面積，h為樣本原有高度，h₀為樣本受力后高度。