一种生物力学特性形变模拟方法、装置、介质及设备

    公开(公告)号:CN118332811A

    公开(公告)日:2024-07-12

    申请号:CN202410524574.2

    申请日:2024-04-29

    摘要: 本发明公开了虚拟手术技术领域的一种生物力学特性形变模拟方法、装置、介质及设备,旨在解决现有技术在结果准确率和计算效率上有待提升的问题。包括:在弹簧‑质点模型的弹簧动力学方程中引入连续的非线性映射,得到非线性映射弹簧动力学方程;根据非线性映射弹簧动力学方程,对弹簧‑质点模型进行参数动态化,得到质点上的外力与弹簧长度的变化之间的非线性关系;根据非线性关系重新映射弹簧的弹性系数,得到新的弹簧弹性系数;根据新的弹簧弹性系数,计算得到质点的加速度;根据质点的加速度,计算得到质点的新位置;判断质点在新位置处的合力是否为零,若为零则模型达到新的平衡状态,若不为零则重复上述步骤,直至新位置处的合力为零。

    基于线性有限元和能量正则化的软组织形变模拟方法

    公开(公告)号:CN116992735B

    公开(公告)日:2024-02-23

    申请号:CN202311088990.4

    申请日:2023-08-25

    IPC分类号: G06F30/23 G16H20/40

    摘要: 本发明公开了一种基于线性有限元和能量正则化的软组织形变模拟方法,包括:根据软组织的形态和特性,将未知的杨氏模量和搜索节点的位移构成迭代向量;引入最小形变能原理,将其作为正则化项,设计得到正则化参数;动态测量局部表面位移数据,将其与线性有限元模型预测的位移进行比较,定义约束条件;利用局部表面位移测量数据,通过最小化估计误差的方法来估计未知的边界条件;利用估计得到的边界条件,结合线性有限元模型,计算生物组织的变形情况。本发明能够在进行虚拟手术的关节置换手术时,不需要事先了解软组织的边界条件,就可以提高软组织的形变模拟精度。

    基于线性有限元和能量正则化的软组织形变模拟方法

    公开(公告)号:CN116992735A

    公开(公告)日:2023-11-03

    申请号:CN202311088990.4

    申请日:2023-08-25

    IPC分类号: G06F30/23 G16H20/40

    摘要: 本发明公开了一种基于线性有限元和能量正则化的软组织形变模拟方法,包括:根据软组织的形态和特性,将未知的杨氏模量和搜索节点的位移构成迭代向量;引入最小形变能原理,将其作为正则化项,设计得到正则化参数;动态测量局部表面位移数据,将其与线性有限元模型预测的位移进行比较,定义约束条件;利用局部表面位移测量数据,通过最小化估计误差的方法来估计未知的边界条件;利用估计得到的边界条件,结合线性有限元模型,计算生物组织的变形情况。本发明能够在进行虚拟手术的关节置换手术时,不需要事先了解软组织的边界条件,就可以提高软组织的形变模拟精度。

    基于控制点的降阶与似然估计的软组织形变模拟方法及装置

    公开(公告)号:CN117252061A

    公开(公告)日:2023-12-19

    申请号:CN202311242992.4

    申请日:2023-09-25

    摘要: 本发明公开了一种基于控制点的降阶与似然估计的软组织形变模拟及装置,通过对软组织变形的高维度数据进行降维时,得到低维度的子空间,并通过积分插值方案来近似能量,不再需要大量的计算成本,提高了离散阶段的计算效率。本发明通过插值消耗的假设性约束,从而定义误差分布的概率密度函数,在基于最大似然理论的基础上,重新定义代价函数,通过限制代价函数值的最小化,不断更新机械性能参数的值,在实时性要求较高的情况下,提高了模型的准确性。

    一种扩展位置动力学形变模拟方法及装置

    公开(公告)号:CN118364679A

    公开(公告)日:2024-07-19

    申请号:CN202410518885.8

    申请日:2024-04-28

    摘要: 本发明公开了一种扩展位置动力学形变模拟方法及装置,该方法包括:根据待针刺软组织构建四面体单元结构,获得针刺外力点,向针刺外力点引入形变适应度进行自适应网格划分,确定大形变区域和小形变区域;对大形变区域进行网格细分,并在大小形变区域之间创建过渡区域;向四面体单元结构中的质点之间融入非线性粘弹塑性及各向异性的生物特性,再融入扩展位置动力学模型,初始化扩展位置动力学模型进行算法求解,GPU并行化处理得到位移;对扩展位置动力学模型施加弯曲约束、拉伸约束及体积守恒约束,同时进行位移更新,得到基于扩展位置动力学的形变模拟结果,解决扩展位置动力学生物特性缺失与形变区域难以无缝连接问题。