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虚拟微创手术训练系统的设计与研究

李莉敏  
【摘要】: 随着科学的不断发展,微创手术技术在医学领域的应用越来越广泛,因此对于虚拟微创手术训练机(MIST-VR)的需求愈加迫切,而虚拟现实技术的出现使对它的研制与开发已经成为一种必然。本课题着重对虚拟微创手术训练机进行设计与研究。主要内容包括该系统的机构设计、数据采集接口设计,以及基于OpenGL图形数据库对虚拟现实系统模型游走的数字驱动的研究。具体研究内容如下: 首先,通过分析微创手术的特点,设计了虚拟微创手术训练系统的操作机构,包括结构方案的分析与确定,传感器的选型,并运用AutoCAD和SolidWorks分别对操作结构进行结构设计和三维建模。为虚拟现实系统搭建了硬件平台。 其次,为实现向虚拟微创手术训练系统提供有效的数据,专门设计了一套数据采集系统。它包括数据采集的硬件设计和数据采集的接口设计。通过该系统实时采集手术器械的空间位置数据,从而确定了模型在虚拟空间中的游走轨迹和位置。采用Visual C++语言,并利用PCI-1711L提供的DLL(动态链接库)进行编程,开发出适合于微创手术训练系统控制部分的数据接口。 最后,在基于PC-VR的微创手术系统软件平台上,采用C++语言和OpenGL三维图形数据库,编写接口程序,从数据采集的接口直接调用数据来实现虚拟手术的操作过程。 该研究顺应了现代计算机科技与医学紧密相结合的发展趋势,其成果的应用将有助于微创手术更快更好的推广和医疗科技水平的提高。


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