本發(fā)明提供的一種軟組織表面刺穿形變仿真方法及終端，通過對軟組織表面幾何模型進行初始化，并建立相應的體積保持約束方程；對軟組織表面幾何模型進行數(shù)值求解，得到軟組織表面幾何模型質(zhì)點位置向量；所述軟組織表面幾何模型質(zhì)點向量通過泊松方程和體積保持約束方程進行計算，得到泊松方程和體積保持約束方程條件下形變后的軟組織表面幾何模型質(zhì)點位置向量；根據(jù)所述泊松方程和體積保持約束方程條件下形變后的軟組織表面幾何模型質(zhì)點位置向量更新所述軟組織表面幾何模型質(zhì)點位置向量，保證了在不丟失軟組織表面受力形變的細節(jié)的同時實現(xiàn)軟組織表面刺穿的實時仿真。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬手術(shù)中軟組織形變仿真領(lǐng)域，特別涉及一種軟組織表面刺穿形變仿真方法及終端。

背景技術(shù)

虛擬手術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域中具有廣泛的應用，其將計算機圖形學與虛擬技術(shù)結(jié)合，為醫(yī)護人員提供手術(shù)方案制定與手術(shù)操作訓練等功能。刺穿廣泛應用于日常醫(yī)學檢查和診斷中，刺穿針刺入軟組織表面到達目標位置，實現(xiàn)注射、取樣等操作，因此軟組織表面刺穿形變仿真是虛擬手術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在傳統(tǒng)虛擬手術(shù)系統(tǒng)中進行模擬時，軟組織表面刺穿形變只簡單的對模型進行拉伸形變，丟失了現(xiàn)實中軟組織表面受力形變的一些細節(jié)效果，從而影響了模型的真實感。

申請?zhí)枮镃N201410723354.9的中國專利公開了一種基于子塊的軟組織表面變形追蹤方法，該方法用于實現(xiàn)術(shù)中軟組織變形矯正。

申請?zhí)枮镃N201810020385.6的中國專利公開了一種利用數(shù)字化空間重構(gòu)及3D打印制備用于確定軟組織表面替代皮瓣尺寸的切取導板的方法利用該發(fā)明制得的切取導板，能夠精確地在供區(qū)切取替代皮瓣，從而實現(xiàn)以最小的皮瓣供區(qū)損傷獲得最精確的受區(qū)適形功能重建。

申請?zhí)枮镃N201510020299.1的中國專利公開了一種基于凝膠拓印及圖形像素技術(shù)獲取軟組織表面形變方法,涉及一種服裝人體工效學研究軟組織表面形變圖與計算形變率獲取軟組織表面形變測量的方法,目的是解決獲取軟組織表面形變圖可操作性差及動作或部位局限，利用此方法可以獲取任何動作下的部位軟組織表面形變圖以及計算出網(wǎng)格軟組織表面形變率。

盡管對于軟組織表面形變方法的研究成果較為豐富，但是在某些方面依然存在一些問題，如低精度的軟組織表面模型形變產(chǎn)生的細節(jié)不足，提高細節(jié)時需要產(chǎn)生額外的計算量，在保證局部形變的同時很難兼顧到全局的形變等問題。以上方法都只提到了軟組織表面形變的仿真方法，但均未涉及軟組織表面刺穿仿真方法。

本發(fā)明針對目前軟組織表面形變存在的問題，結(jié)合虛擬手術(shù)中對軟組織表面進行刺穿需要達到實時交互、真實感高等要求，以軟組織表面為對象進行刺穿仿真研究，給了一種軟組織表面刺穿形變仿真方法及終端。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種軟組織表面刺穿形變仿真方法及終端，能夠保證在不丟失軟組織表面受力形變的細節(jié)的同時實現(xiàn)軟組織表面刺穿的實時仿真。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一種技術(shù)方案為：

一種軟組織表面刺穿形變仿真方法，包括步驟：

S1、對軟組織表面幾何模型進行初始化，并建立相應的體積保持約束方程；

S2、對軟組織表面幾何模型進行數(shù)值求解，得到軟組織表面幾何模型質(zhì)點位置向量；

S3、所述軟組織表面幾何模型質(zhì)點向量通過泊松方程和體積保持約束方程進行計算，得到泊松方程和體積保持約束方程條件下形變后的軟組織表面幾何模型質(zhì)點位置向量；

S4、根據(jù)所述泊松方程和體積保持約束方程條件下形變后的軟組織表面幾何模型質(zhì)點位置向量更新所述軟組織表面幾何模型質(zhì)點位置向量。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一種技術(shù)方案為：