[发明专利]软组织按压和形变恢复的模拟方法

摘要

本发明公开了一种软组织按压和形变恢复的模拟方法，该方法用于模拟虚拟手术中对肝脏进行的按压排查过程，使用添加弯曲弹簧的质点弹簧模型对肝脏表面构建面模型，并采用粒子群算法对模型参数进行优化，然后使用基于层状的内部质点域约束对肝脏内部构建体模型，并在层状质点域之间采用约束弹簧元件进行连接。本发明方法不仅提高了质点弹簧模型在产生大形变时的形变恢复能力和计算效率，增强了其形变准确性和真实性，而且解决了传统质点弹簧模型无法模拟内部体积力的难点，并模拟了软组织形变过程的粘弹特性。

主权项

1.一种软组织按压和形变恢复的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采集软组织的医学影像数据，使用基于三角拓扑结构的质点弹簧模型构建软组织面模型，所述质点弹簧模型是将每个三角拓扑结构的三个顶点作为质点，质点之间由弹簧组件连接，所述弹簧组件由结构弹簧、弯曲弹簧和阻尼器并联组成；(2)使用粒子群算法对质点弹簧模型中的结构弹簧和弯曲弹簧的弹性系数、阻尼器的阻尼系数进行优化；(3)建立软组织内部体模型，所述内部体模型是将软组织内部划分为一系列与软组织表面相平行的平面，每个平面上存在有数目相同的有限个质点，每个质点在其相邻的层间都有其对应的质点，且相邻平面之间通过约束弹簧相连，所述约束弹簧由阻尼器串接第二弹簧后与第一弹簧并联组成；(4)将步骤(2)中获得的弹性系数和阻尼系数的全局最优解代入建立的软组织表面质点的动力学方程，计算得到软组织中表面质点的形变值，并通过软组织内部层间约束模型的应变分布函数，得到软组织内部质点域的形变分布情况。