模拟方法用于增强现实基于外部心室排水的三维软体的物理变形

科学领域:

• 神经外科 神经外科
• 医疗模拟 医疗模拟
• 增强现实是一种增强现实.

背景情况:

• 术内导航对于最小化手术并发症和提高结果至关重要.
• 对大脑结构和仪器相互作用的准确可视化对于复杂的手术如心室静脉切除术至关重要.

研究的目的:

• 介绍一种基于增强现实 (AR) 的模拟技术,用于心室静脉切除术.
• 实时可视化由手术仪器运动引起的大脑变形.
• 评估AR导航在引导仪器插入外腔室排水手术中的实用性.

主要方法:

• 开发了一个基于红外摄像头的AR系统,以对齐真实和虚拟空间,并跟踪手术仪器.
• 一种混合几何模型结合了高分辨率网格和多分辨率四面体模型,用于现实的变形模拟.
• 基于位置的动力学 (PBD) 与碰撞处理和约束确保稳定和准确的软体变形可视化.

主要成果:

• 基于AR的腹腔切口模拟成功地在幻影和实际外科环境中进行了测试.
• 外科医生可以使用智能眼镜上显示的AR导航将仪器插入心室.
• 脑脊液排水证实了任务的成功完成,变形模拟速度平均为18.78fps.

结论:

• 开发的基于AR的外腔室排水手术方法对于临床医生来说是有益的.
• 实时可视化大脑变形可以提高外科手术的精度和安全性.
• AR模拟具有改善神经外科培训和手术内指导的巨大潜力.