基于虛擬現(xiàn)實(shí)的髖關(guān)節(jié)模擬置換手術(shù)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和圖形圖像技術(shù)為一體的新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)。髖關(guān)節(jié)疾病是阻礙人類正?；顒?dòng)的疾病,盡管對(duì)于其治療已經(jīng)發(fā)展了有一百多年的歷史,但是直到計(jì)算機(jī)技術(shù)的介入才得到了迅速的發(fā)展,也使得利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行髖關(guān)節(jié)術(shù)的研究成為熱點(diǎn)。
　　論文基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),開(kāi)展了基于生物實(shí)體數(shù)據(jù)的髖關(guān)節(jié)術(shù)交互仿真關(guān)鍵技術(shù)的研究。首先,論文基于采集的志愿者的CT數(shù)據(jù),依據(jù)臨床測(cè)試的要求,建立了髖關(guān)節(jié)的三維模型,得到了髖關(guān)節(jié)的

2、頸干角;依據(jù)頸干角的大小,利用曲線與曲面建模算法建立了髖關(guān)節(jié)置換的假體模型。其次,基于模型設(shè)計(jì)的復(fù)雜性及仿真的時(shí)效性考慮,利用二次誤差算法進(jìn)行了模型優(yōu)化處理,同時(shí)將曲率參數(shù)引入到算法進(jìn)行改進(jìn),減少了髖臼內(nèi)襯選擇的誤差。然后,利用OBB碰撞檢測(cè)算法測(cè)試了虛擬環(huán)境下手術(shù)器械與模型之間的碰撞問(wèn)題,利用凸包算法改善了OBB碰撞檢測(cè)構(gòu)造包圍盒緊密性;同時(shí)將質(zhì)點(diǎn)—彈簧模型增加到模型仿真中,并進(jìn)行了基于OpenGL的仿真實(shí)驗(yàn)。最后,在基于前3章基礎(chǔ)之

3、上,參考臨床中髖關(guān)節(jié)手術(shù)的流程,利用交互設(shè)計(jì)軟件EON,開(kāi)發(fā)了具有拾取、碰撞和形變功能的交互節(jié)點(diǎn);利用三維建模工具3DMAX構(gòu)建了手術(shù)器械三維模型,并針對(duì)手術(shù)過(guò)程設(shè)計(jì)了具有邏輯關(guān)系節(jié)點(diǎn)流程;同時(shí)基于EON建立了簡(jiǎn)單的仿真演示系統(tǒng),使用優(yōu)化后的模型并加入了碰撞和拾取等交互操作功能完成了髖關(guān)節(jié)術(shù)中假體的置換操作。
　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,論文建立的髖關(guān)節(jié)模型科學(xué)可靠,實(shí)體模型網(wǎng)格優(yōu)化技術(shù)使得仿真系統(tǒng)更易操作,碰撞檢測(cè)增加了使用者的沉浸