[發明專利]一種內部組織模型的構建方法及終端設備

有效

• 申請號: 202110332055.2
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113160383B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 廖祥云;王瓊;錢銀玲;王平安
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 任敏

1.一種內部組織模型的構建方法，其特征在于，包括：

獲取關于目標對象的內部組織的掃描數據，并基于所述掃描數據生成所述內部組織的三維模型；所述三維模型包括與所述內部組織中的多種不同類型的組織一一對應的多個三維組織模型；

分別為各個所述三維組織模型構建組織力學模型；

基于所述三維模型，確定多組具有相鄰關系的模型組，并建立各個所述模型組對應的接觸力函數；所述模型組內包含至少兩個不同類型的所述三維組織模型；

根據所述三維模型、所述三維模型內各個所述三維組織模型對應的組織力學模型以及所有所述模型組對應的所述接觸力函數，生成所述內部組織對應的內部組織模型。

2.根據權利要求1所述的構建方法，其特征在于，所述分別為各個所述三維組織模型構建組織力學模型，包括：

若所述三維組織模型的類型為非血液類型，則基于預設的有限元方程構建非血液類型的所述三維組織模型的第一組織力學模型；所述第一組織力學模型具體為：

MU″+DU′+K(U)U＝R

其中，U為節點位移向量；U’為節點位移向量的一階導數；U”為節點位移向量的二階導數；M為質量矩陣；D為阻尼矩陣；K為與變形非線性相關的剛度矩陣；R為節點力向量；

若所述三維組織模型的類型為血液類型，則基于預設的流體力學本構方程構建血液類型的所述三維組織模型的第二組織力學模型；所述第二組織力學模型具體為：

其中，u為血液在軸向的速度；r為血液在軸向的位移向量；τ_c為壓力，k為非牛頓流體的粘度系數。

3.根據權利要求1所述的構建方法，其特征在于，所述基于所述三維模型，確定多組具有相鄰關系的模型組，并建立各個所述模型組對應的接觸力函數，包括：

若所述模型組內包含血液組織模型以及血管組織模型，則獲取所述血管組織模型對應的力學物理參數，以及獲取所述血管組織模型和所述血液組織模型之間的距離值；

基于所述力學物理參數以及所述距離值構建所述血液組織模型與所述血管組織模型之間的第一接觸力函數；

f_e^d＝γk'r^1/2‖δ‖^3/2e

其中，f_e^d為所述血液組織模型與所述血管組織模型之間的第一接觸力；γ為預設的罰因子；k'為所述血管組織模型對應的所述力學物理參數；δ為所述血液組織模型與所述血管組織模型之間的所述距離值；r為血液在軸向的位移向量。

4.根據權利要求1所述的構建方法，其特征在于，所述基于所述三維模型，確定多組具有相鄰關系的模型組，并建立各個所述模型組對應的接觸力函數，包括：

若所述模型組內包含三維組織模型均為非血液組織模型，則分別獲取各個不同類型的所述三維組織模型對應的彈性成像數據；

基于所述彈性成像數據確定所述三維組織模型對應的力學物理參數；

獲取所述內部組織連續多幀所述掃描數據，確定不同類型的所述三維組織模型間的耦合作用參數；

基于所述力學物理參數以及所述耦合作用參數，構建所述模型組對應的第二接觸力函數。

5.根據權利要求4所述的構建方法，其特征在于，獲取所述內部組織連續多幀所述掃描數據，確定不同類型的所述三維組織模型間的耦合作用參數，包括：

從所述掃描數據中確定包含所述模型組內不同類型的所述三維組織模型對應的組織切面數據；

基于連續多幀所述掃描數據中的所述組織切面數據，得到所述耦合作用參數。

6.根據權利要求1-5任一項所述的構建方法，其特征在于，在所述根據所述三維模型、所述三維模型內各個所述三維組織模型對應的組織力學模型以及所有所述模型組對應的所述接觸力函數，生成所述內部組織對應的內部組織模型之后，還包括：

獲取關于所述內部組織的手術流程信息，并生成關于所述手術流程信息對應的手術模擬腳本；

基于所述內部組織模型構建手術模擬環境，并在所述手術模擬環境下運行所述手術模擬腳本，生成模擬結果報告。