实时力/触觉交互增强形变模型在虚拟手术仿真中的应用

本文主要探讨了一种具备实时力/触觉交互的增强形变模型在虚拟手术仿真中的应用。研究中，研究人员基于物理意义，利用叠加正交小波基的1/f噪声来构建一个新颖的力/触觉模型，旨在提高形变模拟的效率和精度。 在虚拟手术仿真的场景中，形变模型扮演着至关重要的角色。传统的形变模型往往存在计算复杂度高、反馈不实时等问题，而本文提出的模型则解决了这些问题。它采用了Force Dimension公司的Delta 6-DOF（六自由度）力/触觉交互设备，能实时再现柔性物体的力学特性，使得操作者可以通过医用手术镊子进行单点和双点拉拽等复杂操作，从而模拟对婴儿肚皮的手术过程。 实验结果显示，这种增强形变模型的算法简洁，计算速度迅速，且能提供平稳的力/触觉反馈。形变效果逼真，无论是单点还是双点的交互操作，都能得到良好的力感反馈，极大地提升了虚拟手术仿真的实时性和稳定性。这使得操作者在虚拟环境中能更准确地感知和交互，提高了手术训练的逼真度和安全性。 该研究受到多个基金项目的支持，包括国家863计划、国家自然科学基金、虚拟现实技术与系统国家重点实验室开放基金、江苏省高校自然科学研究基金、江苏省自然科学基金以及大学生创新创业训练计划等。这些资金的投入，无疑为模型的开发和实验提供了有力的保障。 该研究为虚拟手术仿真领域带来了创新，通过实时的力/触觉交互技术，不仅增强了用户体验，也为未来医学教育和手术训练提供了更为先进的工具。这种技术的发展对于降低实际手术风险，提升医生技能具有重要意义。