虚拟交叉韧带手术中的模型表达及切割仿真的中期报告.docx

虚拟交叉韧带手术中的模型表达及切割仿真的中期报告
在虚拟交叉韧带手术中，为了能够准确地模拟手术过程和优化手术方案，需要对患者的骨骼和软组织进行建模和切割仿真。本中期报告的主要内容是对模型表达和切割仿真的进展情况进行总结和讨论。
一、模型表达
模型表达的目的是将患者的骨骼和软组织转化为计算机能够处理的模型，包括三维重建和模型优化两个过程。
1.三维重建
三维重建是将患者的骨骼和软组织从医学图像数据中提取出来，并转化为三维模型的过程。我们采用的是基于DICOM（数字影像和通讯系统）数据的三维重建方法。首先将DICOM数据导入到三维重建软件中，然后通过分割和重构等操作提取出骨骼和软组织的表面数据，并生成三维模型。目前，我们已经成功对数名患者的膝关节进行了三维重建。
2.模型优化
由于医学图像数据中存在噪声和伪影等干扰因素，所提取的模型可能存在一些缺陷，例如存在空洞或不光滑的表面。为了消除这些缺陷，我们采用了一种基于曲面细化和重构的模型优化方法。具体地，我们通过将三角网格分解为多个小尺寸的亚三角网格，进行曲面细化和缩放，最后采用反向操作将缩放后的亚三角网格组合成优化后的三角网格。目前，我们已经成功对三个患者的模型进行了优化。
二、切割仿真
切割仿真是根据手术方案对模型进行操作的过程，包括模型导入、手术规划、手术操作等步骤。我们采用的是基于虚拟现实技术的切割仿真方法。在手术规划阶段，医生可以对患者的模型进行浏览、旋转、缩放等操作，以方便地确定手术方案。在手术操作阶段，医生可以通过手柄和头戴式显示器等设备进行手术操作，模拟手术过程并记录手术数据。
目前，我们已经完成了虚拟交叉韧带手术模型的建模和切割仿真的原型系统。在后续的研究工作中，我们将进一步完善和优化系统，提高其仿真精度和真实感，为临床手术提供更加准确和安全的支持。