1 Введение 4
2 Постановка задачи 6
З Обзор 7
3.1 Методы физического моделирования 7
3.2 Моделирование мягких тел 9
3.3 Инструменты 12
3.4 Position Based Dynamics 12
4 Библиотека физических расчетов деформации мягкого тела 16
4.1 Архитектура 16
4.2 Представление объекта 18
4.3 Используемые ограничения и силы 18
4.4 Особенности реализации 19
4.5 Примеры 20
5 Модуль симуляции операции в системе планирования 22
5.1 О системе 22
5.2 О модуле 23
5.3 Шаги симуляции 23
5.4 Особенности реализации 24
6 Апробация 26
7 Результаты 29
8 Список литературы 30
Компьютерные системы широко применяют при проведении хирургических операций. Пациента сканируют, восстанавливают трехмерную модель интересующей области, по модели изучают свойства области и моделируют возможные результаты операции. Для подготовки к сложным операциям моделируемый объект печатают на принтере и изучают его в действительном масштабе. В случае пластических операций возможные результаты демонстрируют пациенту и уточняют желаемый результат.
Распространение фото техники в клиниках делает актуальным восстановление, визуализацию и обработку трехмерных моделей пациентов. Современные компьютеры позволяют проводить симуляцию операции с достаточной точностью непосредственно во время консультации. Для ускорения вычислений разрабатывают специальные модели, структуры данных, распараллеливают вычисления, переносят вычисления на графические ускорители.
Целью пластических операций является устранение дефектов и восстановление функций тканей и органов, улучшение внешнего вида пациента. С целью уменьшения асимметрии лица проводят трансплантацию жировой ткани в заданные области. При планировании операции требуется определить разницу между областями и объем, который необходимо заполнить. Демонстрация возможных результатов этой операции пациенту может быть использована при принятии решения о проведении операции.
В компьютерной системе планирования хирургических операций Phoenixcas 3D Viewer [1] встроена возможность восстановления поверхностной трехмерной модели пациента, визуализация, выполнение замеров, разные способы сравнения трехмерных моделей и другое. В целях расширения функциональности в систему планирования добавляются возможности симуляции результатов различных операций. В статье описывается разработка библиотеки физических расчетов деформации мягкого тела, разработка модуля планирования операции по трансплантации жировой ткани в области лица по трехмерной модели поверхности лица, апробация модуля.
В систему планирования добавлены возможности симуляции результатов операции по трансплантации жировой ткани в области лица по трехмерной модели поверхности лица. В ходе работы выполнены следующие задачи:
• Реализована физическая модель деформации мягкого тела;
• Разработан модуль симуляции результатов операции;
• Проведена апробация модуля.
