计算机应用 ›› 2015, Vol. 35 ›› Issue (6): 1730-1733.DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1730

• 虚拟现实与数字媒体 • 上一篇    下一篇

面向上颌骨骨折复位手术的虚拟系统设计

李丹妮1, 刘奇1, 田琪2, 赵雷昱1, 何凌1, 黄韫栀1, 张劲1   

  1. 1. 四川大学 电气信息学院, 成都 610065;
    2. 浙江大学 生物医学工程与仪器科学学院, 杭州 310027
  • 收稿日期:2015-01-06 修回日期:2015-03-27 发布日期:2015-06-12
  • 通讯作者: 张劲(1975-),男,四川达州人,博士,主要研究方向:虚拟手术系统、医学图像处理。jing_zhang@scu.edu.cn
  • 作者简介:李丹妮(1991-),女,四川高县人,硕士研究生,主要研究方向:虚拟手术系统;刘奇(1967-),男,四川内江人,博士,主要研究方向:医学图像处理、虚拟手术系统;田琪(1992-),男,重庆人,博士研究生,主要研究方向:医学信息学、转换医学;赵雷昱(1994-),男,陕西高陵人,硕士研究生,主要研究方向:虚拟手术系统;何凌(1981-),女,四川成都人,博士,主要研究方向:医学图像处理;黄韫栀(1989-),女,江苏晋江人,硕士,主要研究方向:医学图像处理.
  • 基金资助:

    国家863计划项目(2013AA013803);四川省科技厅应用基础计划项目(2014JY0226)。

Design of virtual surgery system in reduction of maxillary fracture

LI Danni1, LIU Qi1, TIAN Qi2, ZHAO Leiyu1, HE Ling1, HUANG Yunzhi1, ZHANG Jing1   

  1. 1. School of Electrical Engineering and Information, Sichuan University, Chengdu Sichuan 610065, China;
    2. College of Biomedical Engineering and Instrument Science, Zhejiang University, Hangzhou Zhejiang 310027, China
  • Received:2015-01-06 Revised:2015-03-27 Published:2015-06-12

摘要:

基于3D计算机触觉视觉交互(CHAI3D)和开放图形库(Open GL)等开源软件,设计了针对上颌骨复位手术的仿真系统。使用真实病例的CT图像搭建虚拟场景,通过Geomagic力反馈设备对虚拟模型进行三维操作并输出触觉反馈。在原有单点碰撞算法的基础上,提出了使用多个中介代理的多点碰撞算法,避免了虚拟手术工具的手柄插入虚拟器官的不实仿真;通过力反馈设备对头颅骨模型进行选择、移动和旋转,模拟手术中对头颅骨的移动和放置。系统可用于训练医学院学生,也可用于复杂手术的术前规划。

关键词: 虚拟手术, 力反馈, 上颌骨骨折复位手术, 虚拟现实, 碰撞检测

Abstract:

Based on open source softwares of Computer Haptics, visualizAtion and Interactive in 3D (CHAI 3D) and Open Graphic Library (OpenGL), a virtual surgical system was designed for reduction of maxillary fracture. The virtual simulation scenario was constructed with real patients' CT data. A geomagic force feedback device was used to manipulate the virtual 3D models and output haptic feedback. On the basis of the original single finger-proxy algorithm, a multi-proxy collision algorithm was proposed to solve the problem that the tools might stab into the virtual organs during the simulation. In the virtual surgical system, the operator could use the force feedback device to choose, move and rotate the virtual skull model to simulate the movement and placement in real operation. The proposed system can be used to train medical students and for preoperative planning of complicated surgeries.

Key words: virtual surgery, force feedback, reduction surgery of maxillary fracture, virtual reality, collision detection

中图分类号: