[发明专利]一种个性化三维医学图像驱动的器官虚拟显示方法

权利要求书

1.一种个性化三维医学图像驱动的器官虚拟显示方法，其特征在于包括以下步骤:

（1）将用于大尺度形变仿真模拟的拉格朗日显式计算模型（Total Lagrangian Explicit Dynamic algorithm，TLED）进行了扩展；

（2）通过用户透明地构建材质敏感的代理物理仿真结构来驱动个性化三维医学图像的非线性形变和切割仿真；

（3）对手术仿真框架中的处理阶段进行了基于CUDA的全程并行加速。

2.根据权利要求1所述的个性化三维医学图像驱动的器官虚拟显示方法，其特征是：所述虚拟手术仿真计算框架，将虚拟手术仿真各个阶段的处理流程进行了无缝集成，并快速地直接利用个性化的三维医学图像进行手术仿真，而无需任何繁琐的人工几何重建处理。

3.根据权利要求1所述的个性化三维医学图像驱动的器官虚拟显示方法，其特征是：将用于大尺度形变仿真模拟的拉格朗日显式计算模型（Total Lagrangian Explicit Dynamic algorithm，TLED）进行了扩展，使其能够同步处理切割仿真；具体的扩展过程为：给定特定器官的密度ρ，杨氏模量E，泊松比v以及材质系数，首先根据四面体单元的体积来计算每个仿真单元的质量，然后，将仿真单元的质量非均匀的分配到其所属的四面体顶点上；同时，计算出用于显式积分求解的时间步长△t，计算公式为：

Δt=Lecc=E(1-v)ρ(1+v)(1-2v),]]>

其中L_e代表所有四面体的最短边长，而c则被定义为材质的波动传播速度；

在TLED模型中，t时刻的形变通过相对于0时刻的变形梯度^t₀X来进行度量，^t₀X能够很好地反映由非线性形变引起的材质拉伸和旋转程度，它被定义为：

Xij0t=∂txi∂0xj.]]>

E0t=12(C0t-I),]]>

这也是TLED模型所采用的应变度量方式；同时，将自碰撞检测及其响应处理；也纳入到了该扩展模型，并采用并行计算方法来进行加速。