| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 第一章 绪论 | 第14-23页 |
| 1.1 引言 | 第14页 |
| 1.2 课题研究背景及意义 | 第14-16页 |
| 1.2.1 虚拟手术系统 | 第15页 |
| 1.2.2 可形变真实人体器官模型 | 第15-16页 |
| 1.3 国内外研究现状 | 第16-20页 |
| 1.3.1 网格研究现状 | 第16-18页 |
| 1.3.2 有限元研究现状 | 第18-20页 |
| 1.4 本文的研究内容与章节安排 | 第20-22页 |
| 1.5 本章小结 | 第22-23页 |
| 第二章 有限元网格的建立 | 第23-43页 |
| 2.1 引言 | 第23-24页 |
| 2.2 网格划分方法的研究背景与意义 | 第24-26页 |
| 2.3 常见网格划分方法 | 第26-29页 |
| 2.3.1 映射法和基于栅格法 | 第26-27页 |
| 2.3.2 节点连元法 | 第27页 |
| 2.3.3 拓扑分解和扫描法 | 第27-28页 |
| 2.3.4 几何分解法 | 第28-29页 |
| 2.4 三维网格划分重建的概念和理论 | 第29-33页 |
| 2.4.1 基于受限Delaunay 三角剖分 | 第29-31页 |
| 2.4.2 基于r-sample 的表面重建 | 第31-32页 |
| 2.4.3 基于loose r-sample 的表面重建 | 第32-33页 |
| 2.5 医学影像的三维网格重建 | 第33-34页 |
| 2.6 常用医学图像三维网格方法及问题 | 第34-41页 |
| 2.6.1 CVTMeshing 方法 | 第34-35页 |
| 2.6.2 CVTMeshing 常见问题 | 第35-37页 |
| 2.6.3 常用开源网格工具方法比较 | 第37-40页 |
| 2.6.4 多种网格算法的组合使用 | 第40-41页 |
| 2.7 本章小结 | 第41-43页 |
| 第三章 软组织有限元分析 | 第43-68页 |
| 3.1 引言 | 第43-44页 |
| 3.2 有限元研究背景与历史 | 第44-47页 |
| 3.2.1 四面体单元形函数 | 第45页 |
| 3.2.2 应力与应变 | 第45-46页 |
| 3.3.3 弹性介质的本构关系 | 第46-47页 |
| 3.3 有限元研究的分类与应用领域 | 第47-51页 |
| 3.3.1 线性与非线性 | 第48-49页 |
| 3.3.2 弹性与塑性 | 第49页 |
| 3.3.3 静态与动态 | 第49-51页 |
| 3.4 几何材料接触非线性有限元实例 | 第51-57页 |
| 3.4.1 几何非线性 | 第51-53页 |
| 3.4.2 材料非线性 | 第53-54页 |
| 3.4.3 接触非线性 | 第54-56页 |
| 3.4.4 强边界条件引入 | 第56-57页 |
| 3.5 接触有限元的具体分析方法 | 第57-67页 |
| 3.5.1 法向接触条件 | 第58页 |
| 3.5.2 摩擦力条件 | 第58-59页 |
| 3.5.3 增量法与拉格朗日格式 | 第59-61页 |
| 3.5.4 接触问题求解的一般过程 | 第61页 |
| 3.5.5 接触界面的离散和接触点对的选取 | 第61-63页 |
| 3.5.6 将接触界面条件引入求解过程 | 第63-65页 |
| 3.5.7 接触问题的递推求解步骤 | 第65-66页 |
| 3.5.8 接触有限元方法中应注意的问题 | 第66-67页 |
| 3.6 本章小结 | 第67-68页 |
| 第四章 软组织碰撞接触形变应用 | 第68-82页 |
| 4.1 引言 | 第68页 |
| 4.2 形变工具包DTK | 第68-74页 |
| 4.2.1 DTK 开发背景与简介 | 第68-70页 |
| 4.2.2 DTK 主要功能 | 第70页 |
| 4.2.3 DTK 框架与设计 | 第70-74页 |
| 4.2.4 DTK 应用和使用方法 | 第74页 |
| 4.3 软组织碰撞接触实际应用 | 第74-81页 |
| 4.3.1 人体脊椎模型及相关疾病背景 | 第74-76页 |
| 4.3.2 接触有限元形变模拟对脊椎病治疗的意义 | 第76-78页 |
| 4.3.3 三维网格划分和有限元方法对人体脊椎的应用 | 第78-80页 |
| 4.3.4 软组织形变模拟针对椎间盘的改进 | 第80-81页 |
| 4.4 本章小结 | 第81-82页 |
| 第五章 实现与实验结果讨论 | 第82-101页 |
| 5.1 引言 | 第82-83页 |
| 5.2 实验环境 | 第83页 |
| 5.3 基本多属性环-核几何模型的实验 | 第83-85页 |
| 5.3.1 基本几何模型三维网格划分 | 第83-84页 |
| 5.3.2 基本环-盒结构几何体的接触有限元建模 | 第84-85页 |
| 5.4 人体椎间盘模型实验 | 第85-90页 |
| 5.4.1 图像的预处理——配准 | 第85-86页 |
| 5.4.2 简化的人体椎间盘网格提取 | 第86-87页 |
| 5.4.3 简化的人体椎间盘有限元建模 | 第87-89页 |
| 5.4.4 改进的人体椎间盘网格提取 | 第89页 |
| 5.4.5 改进的人体椎间盘有限元建模 | 第89-90页 |
| 5.5 人体椎间盘模型实验 | 第90-98页 |
| 5.5.1 改进的人体椎间盘有限元建模 | 第91页 |
| 5.5.2 全局椎间盘建模 | 第91-92页 |
| 5.5.3 全局肌肉韧带建模 | 第92-94页 |
| 5.5.4 形变模拟结果演示 | 第94-98页 |
| 5.6 研究和实验结果 | 第98-100页 |
| 5.6.1 椎间盘网格方法实验结果 | 第98页 |
| 5.6.2 改进椎间盘接触有限元模型的计算结果 | 第98-99页 |
| 5.6.3 中医传统推拿手术的结果 | 第99-100页 |
| 5.6.4 改进点和缺陷 | 第100页 |
| 5.7 本章小结 | 第100-101页 |
| 第六章 结论与展望 | 第101-103页 |
| 6.1 工作总结 | 第101-102页 |
| 6.2 工作展望 | 第102-103页 |
| 参考文献 | 第103-106页 |
| 致谢 | 第106-107页 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 | 第107页 |