虛擬骨科手術系統(tǒng)建模與仿真

前言
第1章 虛擬骨科手術系統(tǒng)介紹
1.1 虛擬手術簡介及其應用意義
1.2 虛擬手術系統(tǒng)的發(fā)展框架
1.3 虛擬手術系統(tǒng)構成
1.3.1 虛擬手術系統(tǒng)硬件組成
1.3.2 虛擬手術系統(tǒng)軟件功能模塊
1.4 虛擬手術建模與仿真技術研究現(xiàn)狀
1.4.1 虛擬手術建模及仿真方法研究現(xiàn)狀
1.4.2 虛擬手術建模與仿真技術存在的問題
1.5 虛擬骨科手術系統(tǒng)建模與仿真的研究背景概述
1.6 虛擬手術系統(tǒng)中的機器人建模
1.6.1 虛擬手術建模與仿真技術研究的硬件平臺簡介
1.6.2 正骨機器人的三維幾何建模
1.6.3 正骨機器人的運動學建模
1.7 虛擬手術系統(tǒng)中的環(huán)境建模
1.7.1 構建虛擬環(huán)境的軟件平臺
1.7.2 虛擬環(huán)境的交互操作
1.7.3 機器人執(zhí)行機構的軌跡顯示
1.8 小結
參考文獻
第2章 人體組織數(shù)字化醫(yī)學影像信息獲取
2.1 醫(yī)學影像獲取技術
2.1.1 X射線攝影
2.1.2 X射線計算機斷層攝影（X-CT）
2.1.3 核醫(yī)學成像
2.1.4 磁共振成像
2.1.5 超聲成像
2.1.6 其他新型的醫(yī)學成像技術
2.2 醫(yī)學影像數(shù)據(jù)庫
2.2.1 醫(yī)學影像數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)建模
2.2.2 醫(yī)學影像數(shù)據(jù)庫的管理方法
2.2.3 醫(yī)學影像數(shù)據(jù)庫國內(nèi)研究現(xiàn)狀
2.2.4 醫(yī)學影像數(shù)據(jù)庫國外研究現(xiàn)狀
2.3 小結
參考文獻
第3章 虛擬骨科手術系統(tǒng)人體組織解剖結構及生物力學特性分析
3.1 復位手術
3.1.1 牽引原理
3.1.2 牽引流程
3.2 腿部生物力學
3.3 腿部的解剖結構
3.3.1 腿部骨骼的解剖結構
3.3.2 腿部肌肉的解剖結構
3.4 小結
參考文獻
第4章 基于醫(yī)學影像信息虛擬骨科手術系統(tǒng)人體組織幾何建模
4.1 幾何建模的基本框架
4.2 算法描述
4.2.1 等值面抽取算法——Marching-Cubes算法
4.2.2 網(wǎng)格簡化算法
4.2.3 體模型生成算法
4.3 虛擬骨科手術系統(tǒng)人體組織幾何建模
4.3.1 圖像預處理
4.3.2 重建結果及分析
4.3.3 模型簡化結果
4.4 小結
參考文獻
第5章 虛擬骨科手術系統(tǒng)人體組織生物力學建模
5.1 三維線彈性模型
5.1.1 無窮小應變的定義
5.1.2 無限小應力的定義
5.1.3 各向同性線彈性材料
5.1.4 橫向各向異性線彈性材料
5.1.5 虛功原理
5.2 非線性彈性模型
5.2.1 線彈性模型的缺點
5.2.2 非線性彈性的引入
5.3 小結
參考文獻
第6章 虛擬骨科手術系統(tǒng)人體組織模型計算
6.1 線彈性模型的有限元計算
6.1.1 線性四面體單元
6.1.2 面積矢量
6.1.3 各向同性線彈性材料剛度矩陣的計算
6.1.4 橫向各向異性材料剛度矩陣的計算
6.2 非線性彈性模型有限元分析
6.3 材料變形的平衡等式
6.3.1 重力做功
6.3.2 外表面壓力做功
6.3.3 質量矩陣
6.3.4 邊界條件
6.3.5 平衡等式
6.4 準靜態(tài)變形的有限元計算
6.5 動態(tài)變形的有限元計算
6.6 人體腿部有限元模型的建立
6.6.1 骨骼有限元模型
6.6.2 肌肉有限元模型
6.6.3 其他軟組織有限元模型
6.7 有限元模型驗證
6.7.1 邊界和載荷條件
6.7.2 試驗結果
6.7.3 試驗結論
6.8 小結
參考文獻
第7章 虛擬手術中的碰撞檢測
7.1 包圍盒層次結構
7.1.1 固定方向凸包的定義與計算
7.1.2 包圍盒層次結構
7.2 基于包圍盒樹的碰撞檢測算法
7.3 包圍盒樹的更新
7.3.1 對象運動后包圍盒樹的更新——近似法
7.3.2 對象變形后包圍盒樹的更新
7.4 小結
參考文獻
第8章 虛擬骨科手術系統(tǒng)的交互式實時仿真
8.1 虛擬骨科手術系統(tǒng)的交互式仿真
8.1.1 主從雙向力操作關鍵技術研究狀況
8.1.2 力覺主手機構
8.1.3 力覺主手控制系統(tǒng)
8.1.4 系統(tǒng)控制算法設計及實現(xiàn)
8.1.5 基于WINDOWS的實時控制軟件設計
8.2 虛擬骨科手術系統(tǒng)的實時仿真
8.2.1 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的生物力學模型
8.2.2 系統(tǒng)集成
8.2.3 實時力反饋試驗
8.2.4 試驗結果分析
8.3 小結
參考文獻
第9章 有限元方法在生物醫(yī)學工程中的應用
9.1 有限元方法
9.1.1 有限元方法概述
9.1.2 有限元軟件
9.2 有限元方法在生物醫(yī)學工程中的應用
9.3 股骨頸骨折內(nèi)固定方式有限元分析
9.3.1 骨折內(nèi)固定模型的建立
9.3.2 有限元分析及結果優(yōu)化
9.3.3 骨密度對股骨近段力學性能的影響
9.4 熱力學基本知識
9.4.1 傳熱學理論
9.4.2 Pennes生物傳熱方程
9.4.3 熱應力理論
9.5 基于三維溫度場有限元分析股骨腫瘤熱療方案優(yōu)化
9.5.1 骨骼三維重建
9.5.2 骨骼材料特性與CT值的關系
9.5.3 股骨有限元模型的建立
9.5.4 股骨三維溫度場分析
9.6 髖關節(jié)假體置換模型的建立及其熱應力有限元分析
9.6.1 髖關節(jié)置換模型的建立
9.6.2 ANSYS熱應力分析
9.6.3 置換髖關節(jié)熱應力分析
9.7 骨愈合過程有限元模擬
9.7.1 影響骨愈合過程的因素
9.7.2 骨愈合過程的模擬方法
9.8 小結
參考文獻