虚拟肩关节镜手术中软组织形变的模拟  

Simulation of Soft Tissue Deformation in Virtual Shoulder Arthroscopy Surgery

作　　者：黄敏[1,2] 王金武[3,4] 顾力栩[1,5] 周喆[5] 陆文龙[5] 

机构地区：[1]上海交通大学数字医学教育部工程研究中心,上海200030 [2]上海交通大学生物医学工程研究院,上海200030 [3]上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科,上海200011 [4]上海市骨科内植物重点实验室,上海200011 [5]上海交通大学软件学院,上海200240

出　　处：《计算机工程》2012年第19期281-284,289,共5页Computer Engineering

基　　金：国家自然科学基金资助项目(81171707);国家重大科学研究计划基金资助项目(2012CB933604);上海市教委重点学科研究基金资助项目(J50206);上海市浦江人才计划(D类)基金资助项目(11PJD016)

摘　　要：为实现虚拟肩关节镜手术中软组织的形变模拟,提出一种改进的质点-弹簧模型。通过自适应采样及K阶最邻近节点快速查询算法,建立表面质点密度高而中心质点密度低的拓扑结构模型,在传统质点-弹簧形变模型的基础上,增加防止弹簧翻转的复原力,采用计算统一设备构架实现图形处理器的加速。模拟结果表明,该模型能够实现较真实的形变模拟。In order to realize the deformation simulation of soft tissue in the virtual arthroscopic shoulder surgery,this paper proposes an improved mass-spring model.Adaptive sampling method and K-nearest Neighbor（KNN） rapid inquiry algorithm are provided to establish a topological structure model with high particle density in the surface and low particle density in the center.It adds the restoration force to the traditional mass-spring model to make the deformation look more realistic,and uses the calculated unity equipment structure to achieve Graphic Processing Unit（GPU） acceleration.Simulation results show that the model can achieve a realistic simulation of deformation.

关 键 词：软组织形变 虚拟手术 肩关节镜手术 质点-弹簧形变模型 几何拓扑结构 图形处理单元 

分 类 号：N945[自然科学总论—系统科学]