一种实时重建的网格方法,用于软组织切割和触觉切割

科学领域:

• 计算机辅助手术是计算机辅助的手术.
• 医疗模拟技术技术的医疗模拟技术
• 在GPU计算中使用GPU计算.

背景情况:

• 现有的虚拟手术系统面临诸如扭曲的网格,切割过程中的体积损失和低效的计算等挑战.
• 手术工具的穿透和缺乏现实的力量反阻碍了培训和规划.

研究的目的:

• 开发一个新的平行数据结构,优化用于虚拟手术中的GPU计算.
• 为了提高切割效率,最大限度地减少体积损失,并实现无透的精确力反.

主要方法:

• 在可变形的网格框架内使用双轮算法进行实时网格重建.
• 预先计算的voxel网格连接和功能点计算,用于加速的单线程GPU处理.
• 实现了签名距离场 (SDF) 和指代理模型用于碰撞检测和力反.

主要成果:

• 拟议的方法在实时切割时保留非多重表面特征,在增加切割时保持率.
• 基于SDF的碰撞检测提供了准确的碰撞体积和力反效应.
• 实现了适合实时手术模拟的交互式速率.

结论:

• 开发的方法有效地处理互动切割和碰撞在虚拟手术.
• 为培训和规划提供更高效和更现实的虚拟手术模拟.
• 满足高级医疗应用的实时性能要求.