软组织形变仿真方法技术

本发明专利技术涉及一种软组织形变仿真方法，包括以下步骤：建立软组织的生物力学模型、并对其中的各个质点进行初始化；力反馈设备对软组织施加作用力，进行碰撞检测；用改进的欧拉算法计算运动状态信息；将模型每个时间步长的状态输出到显示屏上，动态显示软组织形变过程；计算反馈力并输出触觉反馈。通过采用上述步骤，能够有效解决虚拟手术仿真中的实时性、精确性以及反馈力光滑性问题，提高了软组织形变仿真的精度和实时性，从而满足虚拟手术仿真的需要。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种软组织形变仿真方法，其特征在于包含以下步骤：步骤1）：采集软组织的数据信息，并采用基于四面体的质点?弹簧体模型建立软组织的生物力学模型，该生物力学模型由n个质点组成，并且对于其中任意一个质点i，满足以下方程：mi∂2xi∂t2+Fini=FextiFini=Σj=j1jqμ(|xj-xi|-|xj-xi|0)(xj-xi)|xj-xi|+Σj=j1jqη(vj-vi)ai=Fexti-Finimi其中，mi为质点i的质量，xi表示质点i的位置矢量，表示与质点i相连的所有质点j（包括j1至jq）施加于质点i的内力，xj表示质点j的位置矢量，表示质点i所受外力，|xj?xi|表示两个质点间位置矢量之差，|xj?xi|0是发生形变前弹簧的长度，vi为质点i的速度，vj为质点j的速度，ai为质点i的加速度，μ为弹簧的弹性系数，η为阻尼器的阻尼系数；步骤2）：依据步骤1）所建的生物力学模型，对其中的各个质点进行初始化，构建模型的初始状态，并且计算该模型中的每个质点与相连质点间的弹簧初始长度；步骤3）：外接的力反馈设备对软组织施加作用力，进行碰撞检测，确定软组织上发生碰撞的质点和受力发生形变的区域，以及软组织被按压或者拉伸的长度；步骤4）：用改进的欧拉算法计算发生形变区域内的各个质点的运动状态信息；步骤5）：依据步骤3）和步骤4）计算反馈力，并将该反馈力输出至力反馈设备；步骤6）：循环执行步骤4）至步骤5），计算每个时间步长中各质点的运动状态，并在显示器上动态显示软组织的形变过程。FDA00003432524400014.jpg,FDA00003432524400015.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪梅，王瑞艺，孙新娟，姚建斌，宋连公，冯飞，郭松，高阳，李海瑞，朱韶楠，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：