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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明公开了一种虚拟手术场景下肝实质与肝内血管及血液的运动交互方法，主要包括：可视化肝脏体模型和肝内血管体模型的生成；肝实质体模型的生成：将肝内血管体模型借助gmsh软件生成稠密网格，生成由血流粒子的集合构成了血管内血液模型；基于PBD建立肝实质运动模型，外力作用下，肝实质与肝内血管的运动趋势，用于表示肝脏在受到外力作用下，肝实质的运动情况，及肝实质变形作用下导致的其中的血管与血液粒子的运动情况，同时包含在切割情况下，血液粒子的流动情况；实现在虚拟手术场景下，肝脏在受到外力作用下，肝内血管与肝实质之间的运动约束，及血管内血流的运动约束情况。本发明方法充分考虑了肝脏和血管在受力作用下的运动特性。

主权项：1.一种虚拟手术场景下肝实质与肝内血管及血液的运动交互方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、肝脏体模型和肝内血管体模型的生成：从术前CT中获取肝脏外表面模型和肝内血管外表面模型，利用solidworks将所述肝脏外表面模型和血管外表面模型分别转为stp格式，形成均由若干个四面体构成的肝脏体模型和肝内血管体模型，将所述的stp格式文件转入到gmsh软件中，生成体模型数据，所述体模型数据包含节点空间位置信息、两个相连接节点信息，节点所属四面体信息；将所有的信息传输到Unity软件中，实现模型的可视化；步骤2、肝实质体模型的生成：使用重心法检测位于肝内血管体模型内部的肝脏体模型的节点，根据节点信息，从肝脏体模型中删除包含这些节点的四面体，形成肝实质体模型；步骤3、血管内血液模型的生成：将步骤1得到的肝内血管体模型借助gmsh软件生成稠密网格，获取其中的所有节点空间位置信息，针对其中的每一个节点，分别计算距离其最近的节点的欧式距离d，并分别生成直径为d的小球，所述小球表示血管内的血流粒子用于描述血管内血液流动，由血流粒子的集合构成了血管内血液模型；步骤4、外力作用下，肝实质与肝内血管的运动趋势，用于表示肝脏在受到外力作用下，肝实质的运动情况，及肝实质变形作用下导致的其中的血管与血液粒子的运动情况，同时包含在切割情况下，血液粒子的流动情况，结合肝实质体模型，肝内血管体模型和血管内血液模型生成肝脏模型；步骤5、血管内血液的运动情况：获取肝实质模型中的的四面体信息，基于肝实质四面体信息生成其外接包围球，所述外接包围球用于约束血管内血液模型的血液粒子的运动情况，血液粒子正常运动情况时会受到使其按照正确方向运动的力，当血液粒子间发生碰撞时，血液粒子的速度大小不变，分别给予发生碰撞的两个血液粒子施加一个力F，该力F的方向是由外接包围球的球心指向血液粒子的球心方向，驱动血液粒子运动；当血液粒子与肝实质模型中的外接包围球发生碰撞时，肝实质不发生运动变化，肝内血管不对血液粒子的运动产生驱动作用，给予发生碰撞的血液粒子一个碰撞力，驱动血液粒子运动；当面临组织切除时，肝实质体模型中的四面体被分离开或被删除，该四面体外接包围球组成的运动屏障就会被切开，导致血液粒子在该处没有了运动约束，脱离血管流向外部，形成血液外流的视觉效果。

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百度查询： 天津大学 一种虚拟手术场景下肝实质与肝内血管及血液的运动交互方法