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申请/专利权人：南昌大学

摘要：一种虚拟手术仿真系统中的软组织切割方法，包括：1构建手术器械与软组织模型；2确定手术器械与软组织表面接触起始点，判断手术器械对软组织施加外力是否达到临界值，达到则执行下一步切割，否则继续形变；3对切割点顶点拆分，记录切割中产生的切割点以及重构后三角形网格单元的所有顶点点集；4确定手术器械与软组织表面路径终止点；5根据切割表面路径起始点和终止点及步骤3记录的点集，贝塞尔曲线方法绘制，形成光滑切割伤口；6计算出切割过程产生的力反馈，反馈给操作者。本发明通过使用改进后的顶点分裂方法确定切割点，连接切割点并重构三角网格拓扑，并运用贝塞尔曲线重新绘制切口，优化了切口的光滑程度，效果更逼真。

主权项：1.一种虚拟手术仿真系统中的软组织切割方法，其特征是包括以下步骤：步骤1，借助三维物体建模软件，构建了软组织模型和手术器械模型，两个模型均基于基本三角形网格，共同构成了模型的核心骨架；步骤2，确定手术器械与软组织表面接触的起始点，判断手术器械对软组织施加外力是否达到临界值；达到形变转为切割，则执行下一步，否则继续形变；当手术刀顶端与软组织表面的首个三角面片接触时，该面片即作为起始网格单元，其上第一个受力点被设为起始点；随着手术刀对软组织施加的外力逐渐增大，一旦达到预设的临界值，模型将由形变转变为切割。步骤3，切割过程中，对切割点进行顶点拆分，并记录切割过程中所有产生的切割点以及重构后三角形网格单元的所有顶点的点集；在三角网格单元的顶点和网格边中点设定切割点；三角网格单元遭遇切割，若有两切割点，则需重构；重构时，将第二个切割点拆为两对称点，再与先拆之点相连，形成对称切割边；搜索重构后的三角网格单元的所有顶点，形成新的点集P1；搜索重构后的三角网格单元的所有顶点，形成新的点集P2；步骤4，手术器械顶端完全离开软组织模型时，与之最后接触的三角网格单元成为终止网格，其上的受力点则作为终止点；步骤5，根据切割表面路径的起始点和终止点以及步骤3记录的点集，进行贝塞尔曲线方法绘制，形成光滑切割伤口；贝塞尔曲线的数学表达公式基于n+1个控制点的矢量位置Pi＝xi,yi,zi,i＝0,1,……,n，这些控制点共同生成位置向量Pt，该向量表示从P0到Pn之间逼近的贝塞尔多项式函数路径，表达公式如下： 贝塞尔曲线中多项式展开式为： n为多项式次数，函数Pt中t的取值范围从0到1，将n＝2带入到上式中，可以得到二次贝塞尔曲线混合函数集合为： 可以得到二次贝塞尔方程为： 步骤6，计算出切割过程产生的力反馈，反馈给操作者。

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