脑血管介入手术模拟系统的研究

论文摘要

脑血管病是目前全世界公认的威胁人类生命和健康最严重的三大疾病之一。介入疗法被认为是救治脑血管病患最及时、最有效的方法之一。针对操作复杂、高风险、缺乏充足有效训练方式的脑血管介入手术,本文应用虚拟现实技术,建立高效、准确的仿真环境。结合特别开发的模拟硬件系统,使用者可以方便地进行手术技巧的基本技能训练,练习介入器械的使用,熟悉脑血管解剖结构和在二维环境中完成三维操作的手术环境。本文研究的脑血管介入手术模拟系统主要包括视觉反馈与触觉反馈两大部分。视觉反馈系统中,简单介绍了血管模型、介入手术器械模型的建立,详细阐述了碰撞检测的相关知识,并完成了本系统的碰撞检测算法以及力反馈分析,建立了虚拟手术环境的视觉系统。触觉反馈系统中,介绍了采用光电脉冲法设计原理的信号采集部分以及力反馈装置的设计,力反馈装置包括装置结构设计、电机控制等内容。本系统实现了脑血管介入手术的基本操作技能的训练,并由专业医生评估,效果令人满意,为培养介入手术医生提供了一种更加有效的训练方式。

论文目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 课题背景

1.2 本课题研究的目的

1.3 本课题研究的意义

1.3.1 心脑血管疾病的危害

1.3.2 放射介入疗法

1.3.3 虚拟现实

1.3.4 虚拟手术概述

1.4 本文主要研究内容及论文结构

第2章视觉反馈系统

2.1 引言

2.2 三维建模

2.2.1 血管建模

2.2.2 器械建模

2.3 碰撞检测

2.3.1 碰撞检测的定义

2.3.2 影响碰撞检测的要素

2.3.3 碰撞检测算法分类

2.3.4 碰撞检测算法的一般框架

2.3.5 本系统碰撞检测方法的确定

2.3.6 力反馈分析

2.4 本章小结

第3章触觉反馈系统

3.1 引言

3.2 信号采集

3.2.1 信号采集

3.2.2 信号处理

3.2.3 信号采集精度测试

3.3 力反馈装置设计

3.3.1 力反馈装置结构设计

3.3.2 力反馈装置控制系统设计

3.4 本章小结

第4章脑血管介入手术训练系统

4.1 脑血管介入手术技术

4.1.1 脑血管介入手术使用工具

4.1.2 脑血管介入手术插管流程

4.2 系统介绍

4.2.1 系统结构框架

4.2.2 系统各功能模块

4.2.3 系统交互界面介绍及设置步骤描述

4.2.4 系统训练过程

4.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

附件

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