公开(公告)号：CN113343513B

公开(公告)日：2023-05-23

申请号：CN202110514992.X

申请日：2021-05-11

Applicant: 南京信息工程大学

Inventor： 张小瑞 ,  吴海伦 ,  孙伟 ,  宋爱国 ,  刘佳

IPC: G06F30/23 ,  G06F17/12 ,  G06F119/02

Abstract: 本发明公开了一种用于模拟软组织形变和路径切割的方法及装置，该方法用于模拟虚拟手术中对于胃部病变区域的排查和切除过程，首先使用有限元模型对胃部软组织模拟形变过程，并在形变过程中应用本征正交分解与伽辽金投影相结合的模型降阶法实现模型降阶，然后根据手术机械与软组织的碰撞检测形成的交点位置形成切割路径，最后采用贝塞尔曲线来绘制软组织被切割后产生的表面切口。本发明不仅提高了利用有限元模型进行软组织形变仿真的计算速度和实时性能，而且能在虚拟手术切割问题的处理中创建出更加平滑、自然的切割路径和切口效果。

公开(公告)号：CN111341449A

公开(公告)日：2020-06-26

申请号：CN202010114616.7

申请日：2020-02-25

Applicant: 南京信息工程大学

Inventor： 张小瑞 ,  吴海伦 ,  孙伟 ,  孙星明 ,  宋爱国

IPC: G16H50/50 ,  G06F30/20 ,  G06F111/04 ,  G06F119/14

Abstract: 本发明公开了一种虚拟血管介入手术训练的模拟方法，包括以下步骤：(1)使用基于点的方法对血管内部构建形变模型；(2)使用基于位置动力学法对血管内部节点施加距离约束、体积守恒约束和弹性势能守恒约束三种约束条件；(3)使用无网格移动最小二乘法构建从血管内部到血管表面的映射模型；本发明的方法不仅无需网格拓扑结构的初始划分和重构，甚至避免了采用网格法在产生大形变时的网格扭曲或畸形问题，而且考虑了血管的弹性特性和体积守恒特性，并提高了软组织形变模型的计算精度、稳定性和实时性。

公开(公告)号：CN110289104B

公开(公告)日：2022-12-23

申请号：CN201910572532.5

申请日：2019-06-27

Applicant: 南京信息工程大学

Inventor： 张小瑞 ,  吴海伦 ,  孙伟 ,  刘佳 ,  宋爱国 ,  牛建伟

IPC: G16H50/50

Abstract: 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。

公开(公告)号：CN110289104A

公开(公告)日：2019-09-27

申请号：CN201910572532.5

申请日：2019-06-27

Applicant: 南京信息工程大学

Inventor： 张小瑞 ,  吴海伦 ,  孙伟 ,  刘佳 ,  宋爱国 ,  牛建伟

IPC: G16H50/50

Abstract: 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。

公开(公告)号：CN111341449B

公开(公告)日：2023-06-23

申请号：CN202010114616.7

申请日：2020-02-25

Applicant: 南京信息工程大学

Inventor： 张小瑞 ,  吴海伦 ,  孙伟 ,  孙星明 ,  宋爱国

IPC: G16H50/50 ,  G06F30/20 ,  G06F111/04 ,  G06F119/14

Abstract: 本发明公开了一种虚拟血管介入手术训练的模拟方法，包括以下步骤：(1)使用基于点的方法对血管内部构建形变模型；(2)使用基于位置动力学法对血管内部节点施加距离约束、体积守恒约束和弹性势能守恒约束三种约束条件；(3)使用无网格移动最小二乘法构建从血管内部到血管表面的映射模型；本发明的方法不仅无需网格拓扑结构的初始划分和重构，甚至避免了采用网格法在产生大形变时的网格扭曲或畸形问题，而且考虑了血管的弹性特性和体积守恒特性，并提高了软组织形变模型的计算精度、稳定性和实时性。

公开(公告)号：CN113343513A

公开(公告)日：2021-09-03

申请号：CN202110514992.X

申请日：2021-05-11

Applicant: 南京信息工程大学

Inventor： 张小瑞 ,  吴海伦 ,  孙伟 ,  宋爱国 ,  刘佳

IPC: G06F30/23 ,  G06F17/12 ,  G06F119/02

Abstract: 本发明公开了一种用于模拟软组织形变和路径切割的方法及装置，该方法用于模拟虚拟手术中对于胃部病变区域的排查和切除过程，首先使用有限元模型对胃部软组织模拟形变过程，并在形变过程中应用本征正交分解与伽辽金投影相结合的模型降阶法实现模型降阶，然后根据手术机械与软组织的碰撞检测形成的交点位置形成切割路径，最后采用贝塞尔曲线来绘制软组织被切割后产生的表面切口。本发明不仅提高了利用有限元模型进行软组织形变仿真的计算速度和实时性能，而且能在虚拟手术切割问题的处理中创建出更加平滑、自然的切割路径和切口效果。