基于Bézier曲线的虚拟手术切割新算法：光滑切口与弹性张开

本文研究的焦点是"基于Bézier曲线的虚拟手术切割新算法"，针对虚拟手术中的实际问题，如切割过程中的切口不光滑、对重组网格高度依赖导致的病态网格生成等。作者团队提出了一种创新的方法，即利用Bézier曲线来改进切割算法。传统的切割方法在绘制切口时往往不够平滑，而新算法通过保持原有的网格结构，引入Bézier曲线，实现了切口绘制的平滑性，无需额外的网格重组。 Bézier曲线在这里扮演了关键角色，它是一种数学曲线表示方式，能够精确地控制形状和精度。在虚拟手术场景中，通过这种方式，可以实现对切口张裂度的精细控制，使得切口在模拟中具有弹性张开的效果，增强了手术模拟的真实感。这种方法降低了对复杂网格操作的需求，提高了算法的效率和性能。 作者们不仅关注视觉效果，还深入研究了切割操作中的反馈力模型，包括考虑摩擦力的情况。他们构建了理论模型，并将其与实际测量值进行对比，验证了新算法在提供真实触觉反馈方面的有效性。这涉及到物理学原理的应用，尤其是力的计算和模拟，这对于提升手术模拟的沉浸式体验至关重要。 研究团队由四位专家组成，朱玲博士负责虚拟现实和触觉传感器的研究，叶秀芬教授专注于图像处理和机器视觉，希吉尔硕士则专注于虚拟手术，而孙明副教授专长于神经网络和计算机应用技术。他们的合作展示了跨学科研究的优势，将理论与实践相结合，推动了虚拟手术技术的进一步发展。 这篇论文的主要贡献在于提出了一种创新的虚拟手术切割算法，通过Bézier曲线和弹簧约束技术，提高了切口的可视化和触觉反馈质量，为提高手术模拟的真实性和训练效果提供了新的解决方案。这项研究对于虚拟手术训练平台的改进以及医学生和外科医生的技能培养具有重要意义。