虚拟手术软件系统中具有力反馈效果的关键技术研究

虚拟手术仿真训练系统的开发是一项具有广阔应用前景的研究课题，仿真医生在操作手术器械时的力感尤为重要，它涉及到几何建模与网格优化、力反馈触觉计算、特效场景处理等关键技术。本项目根据有限元计算的网格剖分要求，在医学图像（CT、MRI）断层轮廓的基础上创新研究面网格和体网格的生成算法，优化已形成的面、体网格；在网格平滑、碰撞检测、实时形变、基于物理模型的特效场景处理等方面进行深入研究，形成有自身特色和自主知识产权的算法和稳健的可扩展软件模块库，以满足复杂虚拟手术仿真对实时力反馈交互触觉计算和视觉仿真的性能需求。在理论研究的基础上，针对我们已开发的支持力反馈的虚拟膝关节镜手术原型系统中，对理论成果进行验证和改进，以达到虚拟手术仿真系统对视觉、触觉等实时计算的要求。本项目中研究的新方法可推广应用到其他支持力反馈计算的虚拟手术仿真训练系统的开发中。