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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着科学技术的飞速发展，计算机应用技术开始被各个领域所使用，现代医学技术与计算机对虚拟现实系统的应用的结合便产生了虚拟手术系统。虚拟手术系统融合了计算机技术、计算机图形学、计算机图像处技术、传感器技术、生物力学、现代医学、计算机视觉、机器人学、科学计算可视化等交叉研究领域。虚拟手术系统是一个专门用于对手术过程中所发生的各种现象进行仿真的虚拟现实应用系统。

1、为培养医生实践能力提供实践对象

随着微创手术的出现，当代外科手术的复杂水平越来越高。如果外科医生不经过充分的训练，将很难完成手术，存在着风险。培养一个外科医务人员大概要历经5到7年的时间，在这期间还需要实施大量手术练习，而传统医术的实验对象为遗体、动物和模型，遗体和人体的活性不同、动物的解剖和人体的解剖结构不相同。而且，实验对象的重复利用率低、成本高，这些因素影响外科医术的培养。虚拟手术系统可以为受培训的医务人员提供无尽的训练对象，降低了练习资本；同时精准模拟了人体组织的生理特性，提高了练习效果。

2、预测手术结果

2. 研究的基本内容

深入探讨虚拟手术中人体软组织的形变方法，沿用质点—弹簧模型来分析人体软组织在进行虚拟手术时各个节点发生形变的情况，主要分析在缝合过程中人体软组织的拉伸形变情况。同时，在虚拟平台对人体软组织进行三维建模，并模拟出软组织在缝合过程中出现的拉伸形变，而且将此形变情况以动画的方式进行演示，从而展现课题虚拟手术中人体软组织形变的方法。

本课题主要表现形式为采用质点-弹簧模型手术过程中的缝合仿真，通过医用针对人体软组织缝合时产生的拉伸形变，并使用3D MAX动画软件，对这一过程进行建模，对缝合时软组织形变的一系列过程进行仿真模拟，并以动画的形式进行展示。其中包括对手指肌腱、大腿肌肉的缝合建模，还有对人体器官肝脏的拉伸建模，以此来概括人体软组织的拉伸形变情况。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

方案拟定：

基于上述的分析，选用三维图形软件3d max建立对象的几何模型,采用一种人体软组织变形仿真模型分析人体虚拟器官受外力拉伸时其表面各个节点的受力情况，并选用视频软件制作受力形变过程的视频，完成对以上软组织变形仿真的模拟。

进度：

4. 参考文献

[1]何巍,王魏平,师为礼,苗语,何飞,杨华民. 一种改进的虚拟手术中人体软组织形变方法[j]. 长春理工大学学报(自然科学版),2015,(06):118-122 126.

[2]王秀娟,杜长江,马华,宋吾力. 虚拟手术软组织形变建模方法分析研究[j]. 中国医疗器械杂志,2015,(01):37-39 55.

[3]陈栋. 虚拟手术中软组织物理模型的建立及变形算法研究[d].河北大学,2013.

[4]吕梦雅,韩育芳,唐勇. 虚拟手术中缝合过程的相关技术[j]. 吉林大学学报(工学版),2013,(s1):16-20.