| 摘要 | 第3-6页 |
| abstract | 第6-9页 |
| 第1章 绪论 | 第13-28页 |
| 1.1 课题研究背景 | 第13-15页 |
| 1.2 课题研究意义 | 第15-17页 |
| 1.3 虚拟手术仿真系统的发展历程 | 第17-23页 |
| 1.4 论文的主要创新点 | 第23-25页 |
| 1.5 论文组织结构 | 第25-28页 |
| 第2章 现有软组织切割模型及存在问题 | 第28-45页 |
| 2.1 传统软组织切割模型 | 第29-34页 |
| 2.1.1 基于网格的有限元软组织切割模型 | 第29-31页 |
| 2.1.2 基于无网格的软组织切割模型 | 第31-34页 |
| 2.2 新兴软组织切割模型 | 第34-39页 |
| 2.2.1 混合切割模型 | 第34-37页 |
| 2.2.2 基于XFEM法的切割模型 | 第37-39页 |
| 2.3 四类软组织切割模型的对比分析 | 第39-42页 |
| 2.4 虚拟手术仿真系统中软组织切割模型的关键问题描述 | 第42-44页 |
| 2.5 本章小结 | 第44-45页 |
| 第3章 软组织三维体模型的重构 | 第45-67页 |
| 3.1 基于CT图像的软组织三维表面几何模型重建 | 第46-55页 |
| 3.2 三维表面模型的体素化 | 第55-65页 |
| 3.2.1 表面几何模型的重心 | 第56-57页 |
| 3.2.2 基于Morphing连续形变的内部点云模型建立 | 第57-61页 |
| 3.2.3 内部点云模型的修正 | 第61-62页 |
| 3.2.4 内部点云模型的均匀化 | 第62-64页 |
| 3.2.5 与其它体素化方法的对比 | 第64-65页 |
| 3.3 软组织形变模拟 | 第65-66页 |
| 3.4 本章小结 | 第66-67页 |
| 第4章 一种基于网格和无网格的软组织混合切割模型 | 第67-88页 |
| 4.1 基于网格和无网格的软组织切割方法概述 | 第68-69页 |
| 4.2 基于贝塞尔曲线的表面网格切口绘制 | 第69-71页 |
| 4.3 基于无网格的内部点元形变 | 第71-81页 |
| 4.3.1 刀锋面的表示 | 第72-73页 |
| 4.3.2 切割轨迹的跟踪 | 第73-75页 |
| 4.3.3 切割作用下的软组织形变 | 第75-81页 |
| 4.4 内外部两种模型的耦合 | 第81-83页 |
| 4.5 数值试验和结果分析 | 第83-86页 |
| 4.6 模型计算效率测试 | 第86页 |
| 4.7 本章小结 | 第86-88页 |
| 第5章 非线性粘弹性软组织交互切割模型 | 第88-112页 |
| 5.1 交互切割模型的整体框架 | 第89-90页 |
| 5.2 软组织切开前形变的模拟 | 第90-95页 |
| 5.2.1 弹性软组织的动态控制方程 | 第90-91页 |
| 5.2.2 非线性粘弹性的引入 | 第91-95页 |
| 5.3 不同手术器械与软组织的相互作用 | 第95-98页 |
| 5.4 软组织切开后形变的模拟 | 第98-101页 |
| 5.4.1 切割平面的拟合 | 第99-100页 |
| 5.4.2 软组织的切开过程 | 第100-101页 |
| 5.5 力反馈的渲染 | 第101-102页 |
| 5.6 切割模型的实现和结果分析 | 第102-110页 |
| 5.6.1 模拟仿真软组织的交互 | 第102-103页 |
| 5.6.2 切割模型的实现和算法正确性验证 | 第103-110页 |
| 5.7 本章小结 | 第110-112页 |
| 第6章 虚拟切割中的力设备混合重力补偿研究 | 第112-138页 |
| 6.1 引言 | 第112-115页 |
| 6.2 混合重力补偿 | 第115-131页 |
| 6.2.1 弹簧重力补偿模型 | 第115-118页 |
| 6.2.2 头脑风暴优化算法 | 第118-124页 |
| 6.2.3 弹簧重力补偿优化 | 第124-127页 |
| 6.2.4 有源重力补偿 | 第127-131页 |
| 6.3 实验结果与分析 | 第131-137页 |
| 6.3.1 弹簧重力补偿实验 | 第131-133页 |
| 6.3.2 混合重力补偿实验 | 第133-135页 |
| 6.3.3 补偿前后切割力对比 | 第135-137页 |
| 6.4 本章小结 | 第137-138页 |
| 第7章 虚拟手术仿真系统简介 | 第138-150页 |
| 7.1 系统需求分析 | 第138-139页 |
| 7.2 系统软件模块 | 第139-143页 |
| 7.2.1 三维体模型重构模块 | 第139-140页 |
| 7.2.2 视觉渲染模块 | 第140-141页 |
| 7.2.3 触觉渲染模块 | 第141页 |
| 7.2.4 切割仿真模块 | 第141-142页 |
| 7.2.5 其他模块 | 第142-143页 |
| 7.3 系统硬件组成 | 第143-145页 |
| 7.4 平台结构 | 第145-148页 |
| 7.5 系统测试 | 第148-149页 |
| 7.6 本章小结 | 第149-150页 |
| 第8章 结论与展望 | 第150-154页 |
| 致谢 | 第154-155页 |
| 参考文献 | 第155-165页 |
| 附录：头脑风暴优化算法测试函数 | 第165-167页 |
| 攻读学位期间的研究成果 | 第167页 |