1、虛擬醫(yī)學(xué)手術(shù)仿真是一項(xiàng)結(jié)合了材料力學(xué)、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等多領(lǐng)域知識(shí)的技術(shù)。其目的是構(gòu)建虛擬人體組織模型，通過人機(jī)交互技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)準(zhǔn)確模擬手術(shù)過程中手術(shù)器械與組織器官交互作用。虛擬組織或器官模型是虛擬手術(shù)仿真的主要研究對(duì)象，其建模的準(zhǔn)確性直接影響虛擬手術(shù)仿真系統(tǒng)的整體性能。因此建立精確軟組織模型已成為虛擬手術(shù)仿真技術(shù)中的核心內(nèi)容之一。本文對(duì)組織建模方法進(jìn)行了深入研究。
　　在軟組織建模方法的選擇上，比較兩種常用

2、的軟組織物理建模方法：有限元模型和質(zhì)點(diǎn)彈簧模型。把Kelvin質(zhì)點(diǎn)彈簧模型與類似的桿單元模型進(jìn)行力學(xué)分析，建立質(zhì)點(diǎn)彈簧模型的靜態(tài)彈簧參數(shù)與軟組織材料參數(shù)及單元幾何參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系，為彈簧彈性系數(shù)的設(shè)定提供一定的理論依據(jù)。
　　在軟組織參數(shù)的動(dòng)態(tài)設(shè)定上，對(duì)軟組織材料的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行分析。由于應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈階段性變化，對(duì)曲線進(jìn)行分段分析，獲得質(zhì)點(diǎn)彈簧模型中彈簧參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，即小形變時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系，當(dāng)形變量增大到一

3、定值時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線將呈指數(shù)變化。
　　在軟組織正交各向異性特性分析上，對(duì)豬腎臟組織進(jìn)行軸向和徑向壓縮實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)采集到的載荷-位移數(shù)據(jù)，獲得腎臟組織軸向及徑向的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，驗(yàn)證了其分段變化特征。通過線性擬合和指數(shù)擬合，獲得腎臟組織軸向及徑向應(yīng)力-應(yīng)變曲線的參數(shù)。根據(jù)質(zhì)點(diǎn)彈簧模型參數(shù)與軟組織材料參數(shù)的關(guān)系，建立了彈簧力與彈簧方向的函數(shù)關(guān)系，即彈簧力和彈簧偏離軟組織軸向角度的關(guān)系。
　　最后，在醫(yī)學(xué)仿真平臺(tái)SOFA上完