公开(公告)号：CN113705039B

公开(公告)日：2023-11-03

申请号：CN202110879656.5

申请日：2021-08-02

申请人： 南京信息工程大学

发明人： 张小瑞 ,  张文正 ,  孙伟 ,  宋爱国 ,  赵沁平 ,  牛建伟 ,  刘佳

IPC分类号： G06F30/23 ,  G16C60/00 ,  G16C10/00 ,  A61B34/10 ,  G06F119/14

摘要： 一种融入生物特性的高保真度肺部变形模型及其建模方法，属于非接触医疗技术领域。其包含右柯西‑格林变形张量的第四不变量、非线性黏弹塑性模型和PHANTOM OMNI手控器，所述右柯西‑格林变形张量的第四不变量表示肺部组织的各向异性，所述非线性黏弹塑性模型表示肺部组织的非线性、黏弹性和黏塑性的生物特性，所述PHANTOM OMNI手控器进行操作来感知手术过程中的反馈力；所述非线性黏弹塑性模型由三元素模型与非线性黏塑性模型相串联形成，真实地描述肺部虚拟手术蠕变的全过程，提高模型的保真度。

公开(公告)号：CN113705039A

公开(公告)日：2021-11-26

申请号：CN202110879656.5

申请日：2021-08-02

申请人： 南京信息工程大学

发明人： 张小瑞 ,  张文正 ,  孙伟 ,  宋爱国 ,  赵沁平 ,  牛建伟 ,  刘佳

IPC分类号： G06F30/23 ,  G16C60/00 ,  G16C10/00 ,  A61B34/10 ,  G06F119/14

摘要： 一种融入生物特性的高保真度肺部变形模型及其建模方法，属于非接触医疗技术领域。其包含右柯西‑格林变形张量的第四不变量、非线性黏弹塑性模型和PHANTOM OMNI手控器，所述右柯西‑格林变形张量的第四不变量表示肺部组织的各向异性，所述非线性黏弹塑性模型表示肺部组织的非线性、黏弹性和黏塑性的生物特性，所述PHANTOM OMNI手控器进行操作来感知手术过程中的反馈力；所述非线性黏弹塑性模型由三元素模型与非线性黏塑性模型相串联形成，真实地描述肺部虚拟手术蠕变的全过程，提高模型的保真度。

公开(公告)号：CN113035320A

公开(公告)日：2021-06-25

申请号：CN202110416444.3

申请日：2021-04-19

申请人： 南京信息工程大学

发明人： 张小瑞 ,  张文正 ,  孙伟 ,  宋爱国 ,  刘佳

IPC分类号： G16H20/40 ,  G16H50/50 ,  G06F30/23 ,  G06F119/12

摘要： 本发明公开了一种肺部虚拟手术变形模拟方法，包括以下步骤：(1)虚拟肺部数据采集；(2)整理样本数据；(3)采用变步长四阶龙格库塔方法构建有限元软组织模型；(4)柔性体变形计算；(5)力反馈计算。本发明采用有限元模型对肺部进行三维物理建模，具有极高的仿真度和高精度；采用变步长四阶龙格库塔方法，在保证高精度的前提下节省了步长选择过程中的计算时间；采用最速下降法与牛顿迭代法相配合的方式，并配合GPU进行加速，在保证了高保真度、高精确度及高逼真度的基础上，弥补了最速下降法在极小点附近收敛速度差的问题，保证了对柔性体变形的快速计算，从而保证了手术的实时性，有效地权衡了手术的实时性和保真度。