基于力反馈的腰椎内固定虚拟手术训练系统构建

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作   者：

林艳萍;  郭晓杰;  陈华江;  张颖;  袁文;  王成焘; 

作者机构：

第二军医大学附属长征医院骨创伤外科;  上海交通大学机械与动力工程学院; 

关键词：

钻骨操作;  椎弓根钉内固定;  力反馈;  虚拟手术训练;  交互模拟; 

期刊名称：

北京生物医学工程

基金项目：

基于力反馈与沉浸式虚拟现实技术的脊柱外科手术训练系统的关键问题研究
面向虚拟钻骨手术的操作力模型构建及力触觉反馈模拟研究

i s s n：

1002-3208

年卷期：

2016 年 06 期

页   码：

561-565+581

摘   要：

目的为实现虚拟手术环境全方位的实时交互,本文针对脊柱腰椎椎弓根螺钉内固定手术构建了虚拟手术训练系统。方法通过脊柱模型的虚拟几何建模和纹理渲染以高真实感地模拟真实虚拟手术环境,同时基于椎体骨的体素模型通过多点碰撞检测算法和钻骨力预测经验模型,实现钻骨操作的碰撞检测及反馈力实时计算,并模拟椎弓根钉植入过程的视觉和触觉感受。结果该虚拟手术训练系统实现了虚拟视觉及虚拟力触觉的实时交互,模拟了椎弓根钉植入操作手感。结论虚拟手术训练系统为椎弓根螺钉内固定手术操作提供了视觉与力触觉模拟,实现了一种精确、安全、灵活的训练方式。