项目名称: 虚拟微创血管介入手术培训系统关键技术研究

项目编号: No.61303177

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 张大朋

作者单位: 中国科学院自动化研究所

项目金额: 27万元

中文摘要: 在血管介入手术中,对导丝的不当操控会引起血管组织损伤、破裂等不良后果。 因此,医生操控导丝的技能是血管介入手术质量和成功与否的关键。目前,血管介入手术培训领域存在训练成本高、真实性差和辐射损伤等问题,本项目将虚拟现实技术引入血管介入手术培训领域,以脑部颈动脉血管介入为应用目标,围绕柔性血管组织建模和弯曲和变形条件下的仿真交互力计算两大关键科学问题,重点开展柔性血管组织和基于几何和材料属性的导丝建模、导丝-血管间仿真交互力作用机理和导丝运动仿真算法研究,提出融合有限元模型和质点-弹簧模型的柔性血管组织建模方法、弯曲和变形条件下的仿真交互力计算方法和基于仿真交互力的导丝运动轨迹算法。结合动物实验形成较为完善的虚拟血管介入手术理论和技术体系,为虚拟手术培训领域提供新理论和新方法。

中文关键词: 虚拟手术培训;血管介入;柔性组织建模;仿真交互力;运动轨迹

英文摘要: During the vascur interventional surgery (VIS), the improper manipulation of guidewire may lead to vascular injury and rupture. Therefore, the skills of manipulating guidewire can decide the VIS success or not. Nowadays, there are high training costs, the poor authenticity and radiation injury in the VIS training. This proposed project integrates the virtual reality into VIS training, the carotid artery in the brain is regarded as application goal. It focuses on two important scientific problems: soft vascular tissue modeling and simulation interactive force under the bend and deformation. This proposed project will research that soft vascular tissue and guidewire modeling based on geometrical and material property, the simulation interactive force between the guidewire and blood vessel, simulation algorithm of guidewire motion under the simulation interactive force. The project presents the modeling method of vascular tissue integrating the finite element model and mass-spring model, the simulation interactive force calculation under the bend and deformation and guidewrie motion algorithm based on simulation interactive force. The integrated theory and technology system can be formed with animal experiments, it can also provides new theories and methods for the other virtual surgery training.

英文关键词: virtual surgery training;vascular intervention;soft tissue modeling;simulation interactive force;motion trajectory

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