[发明专利]辅助治疗裂孔性视网膜脱离的硅油填充模拟方法及装置

权利要求书

1.一种辅助治疗裂孔性视网膜脱离的硅油填充模拟方法，其特征在于，包括：

按照弹性固体建模方法构建患者眼球壁模型，模拟眼内硅油填充环境，并采用基于数量密度的隐式迭代校正压力的方法保持弹性固体的不可压缩特性；

基于构建的眼球壁模型，将所填充的硅油作为一种高粘性不可压缩牛顿流体，对术中在眼内腔填充硅油的场景进行模拟，根据流体和弹性固体之间的耦合方法，针对术中在眼内腔填充硅油的场景，模拟硅油和眼球壁之间的交互；

基于构建的眼球壁模型，对术后房水进入玻璃体腔内产生的由水、硅油以及眼球壁组成的三相耦合环境进行模拟，模拟所述三相耦合环境中的水和硅油在不混溶边界处发生的硅油乳化现象，以模拟出填充后的硅油的乳化速度。

2.如权利要求1所述的辅助治疗裂孔性视网膜脱离的硅油填充模拟方法，其特征在于，所述按照弹性固体建模方法构建患者眼球壁模型，模拟眼内硅油填充环境，并采用基于数量密度的隐式迭代校正压力的方法保持弹性固体的不可压缩特性，包括：

获得构建眼球三维模型的眼球参数，构建眼球模型；其中，所述眼球参数包括：眼内压，眼球直径，玻璃体腔上下径、水平径以及前后径；

通过三维点云采样算法对所述眼球模型进行离散化粒子采样；

遵循人体眼球壁所具有的生物力学特征，使用对应的杨氏模量和泊松比对眼球壁结构进行弹性体建模，构建出眼球壁模型，模拟眼内硅油填充环境；

计算眼球壁模型在不同受力环境下产生的形变梯度、应力和应变，获得眼球壁在弹性力作用下的可压缩中间状态；

通过压强梯度产生的压强力来迭代校正数量密度保证眼球壁的不可压缩特性。

3.如权利要求2所述的辅助治疗裂孔性视网膜脱离的硅油填充模拟方法，其特征在于，所述模拟硅油和眼球壁之间的交互，包括：

分析硅油在眼内填充后的受力情况，基于光滑粒子动力学方法和纳维-斯托克斯方程，计算物理场并完成动力学模拟；

考虑流体和弹性固体间的耦合，通过用眼内边界粒子对眼球壁表面进行采样，近似计算边界粒子对流体粒子的贡献，模拟流体与固体边界存在的黏附效应；

结合粒子间内聚力和能够使表面积最小化的曲率力，计算硅油和眼球壁之间存在的表面张力，模拟硅油在视网膜上的铺展作用。

4.如权利要求3所述的辅助治疗裂孔性视网膜脱离的硅油填充模拟方法，其特征在于，所述通过用眼内边界粒子对眼球壁表面进行采样，近似计算边界粒子对流体粒子的贡献，包括：

用眼内边界粒子对眼球壁表面进行采样，基于光滑粒子动力学方法，在采样范围内计算边界粒子的数量密度和体积，基于边界粒子的体积获得边界粒子对流体粒子在动力学模拟中涉及的物理场的贡献。

5.如权利要求3所述的辅助治疗裂孔性视网膜脱离的硅油填充模拟方法，其特征在于，所述结合粒子间内聚力和能够使表面积最小化的曲率力，计算硅油和眼球壁之间存在的表面张力，包括：

通过平滑颜色场的方法确认流体与弹性固体之间的表面位置，测量表面曲率和垂直于流体表面的法向量信息；

引入正比于表面曲率的曲率力抵消表面曲率，由表面张力系数控制液面收缩程度，实现表面积最小化；

采用核函数模拟粒子间的内聚力，所述内聚力表现为吸引和排斥两种现象，设定阈值对粒子间的位移矢量进行划分，当邻域粒子间的距离大于所述阈值时，核函数表现为正向的吸引力，反之，核函数表现为负向的排斥力。

6.如权利要求2所述的辅助治疗裂孔性视网膜脱离的硅油填充模拟方法，其特征在于，模拟所述三相耦合环境中的水和硅油在不混溶边界处发生的硅油乳化现象，以模拟出填充后的硅油的乳化速度，包括：

通过体积分数表示各流体粒子内各流体相的含量，基于体积分数方案加权计算流体粒子在模拟过程中涉及的物理量，从而描述流体的分布和运动状态；

根据粒子间和粒子内的物理控制方程，进行近似不可压缩性质下水和硅油的动力学模拟，计算不同相流体粒子之间发生的相交换，更新每个离散时刻结束后粒子各物理量和体积分数的数值，模拟硅油的乳化速度。