软组织缝合模拟方法、设备和介质与流程

本申请涉及计算机图形学，尤其是涉及一种软组织缝合模拟方法、设备和计算机可读存储介质。

背景技术：

1、在手术模拟中缝合是必不可少的环节。缝合过程中涉及多个方面的内容如缝合线的模拟、软组织的模拟、手术器械如缝合针、手术钳、镊子等的模拟，还包括上述实体之间的交互，如手术钳夹着缝合针刺破软组织的表面进入软组织内部，缝合针带动缝合线穿过软组织，缝合线将软组织拉紧贴合在一起，缝合线最终打结固定好软组织等。

2、传统的方法多是采用跟踪头结点(follow the leader，ftl)方法对缝合线进行模拟，采用质点弹簧模型(mass-spring model,msm)对软组织进行模拟，采用粒子模型对手术器械进行模拟。由于三者采用不同的模型，在处理他们之间的交互时难免存在一定的穿模，并且该方式不方便对更多形态的器官组织进行扩展模拟，使整个手术模拟由多个不同框架组成，增加了模拟的复杂度。

技术实现思路

1、为解决存在的技术问题，本申请提供了一种能够实时、准确地对软组织缝合过程进行模拟的软组织缝合模拟方法、设备及计算机可读存储介质。

2、本申请实施例第一方面，提供了一种软组织缝合模拟方法，包括：确定当前帧中缝合线的目标位姿偏移量，并获取阶段标志，缝合线的模型包括链状排列的多个粒子点以及连接于相邻粒子点之间的杆节点；至少根据阶段标志确定粒子点的临时约束函数，阶段标志用于表示当前帧在软组织缝合过程中所处的阶段，阶段包括穿刺阶段、缝合阶段和拉紧阶段，其中若阶段标志为缝合阶段，位于软组织内部的目标粒子点的临时约束函数包括基于路径点序列中与目标粒子点对应的关联路径点的路径点约束，路径点序列是使用缝合线的粒子点间隔对第一控制点在软组织内的移动路径进行插值而得到的，第一控制点为直接连接缝合针的针尾的粒子点；按照目标位姿偏移量使用基于位置动力学计算得到当前帧中缝合线的模型参数，其中粒子点的约束函数包括临时约束函数；根据当前帧中缝合线的模型参数显示缝合线。

3、本申请实施例第二方面，提供可一种软组织缝合模拟设备，包括存储器及处理器，存储器内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本申请任一实施例的软组织缝合模拟方法。

4、本申请实施例第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本申请任一实施例的软组织缝合模拟方法。

5、上述实施例中，软组织缝合模拟方法在缝合阶段中使用缝合线的粒子点间隔对第一控制点在软组织内的移动路径进行插值得到路径点序列，再基于路径点序列与缝合线中位于软组织内部的目标粒子点之间的对应关系为目标粒子点添加路径点约束，使得缝合线中位于软组织内部的部分不会在路径点约束的作用下产生剧烈的长度变化，减少由此可能带来的失真。

6、上述实施例中，软组织缝合模拟设备及计算机可读存储介质分别与对应的与对应的软组织缝合模拟方法实施例属于同一构思，从而分别与对应的软组织缝合模拟方法实施例具有相同的技术效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种软组织缝合模拟方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的软组织缝合模拟方法，其特征在于，还包括：

3.如权利要求2所述的软组织缝合模拟方法，其特征在于，所述获取当前帧中所述第一控制点的位置包括：

4.如权利要求1所述的软组织缝合模拟方法，其特征在于，所述至少根据阶段标志确定所述粒子点的临时约束函数包括：

5.如权利要求4所述的软组织缝合模拟方法，其特征在于，所述根据所述参考点的位置变化量与所述粒子点间隔，确定当前帧中的所述目标粒子点及其与所述路径点序列中路径点之间的对应关系包括：

6.如权利要求1所述的软组织缝合模拟方法，其特征在于，还包括：

7.如权利要求6所述的软组织缝合模拟方法，其特征在于，

8.如权利要求6所述的软组织缝合模拟方法，其特征在于，

9.如权利要求6所述的软组织缝合模拟方法，其特征在于，

10.一种软组织缝合模拟设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至9中任意一项所述的软组织缝合模拟方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9中任意一项所述的软组织缝合模拟方法。

技术总结
本申请提供一种软组织缝合模拟方法，该方法包括：确定当前帧中缝合线的目标位姿偏移量，并获取阶段标志，缝合线的模型包括链状排列的多个粒子点以及连接于相邻粒子点之间的杆节点；至少根据阶段标志确定粒子点的临时约束函数，阶段标志用于表示当前帧在软组织缝合过程中所处的阶段，阶段包括穿刺阶段、缝合阶段和拉紧阶段，其中若阶段标志为缝合阶段，位于软组织内部的目标粒子点的临时约束函数包括基于路径点序列中与目标粒子点对应的关联路径点的路径点约束，路径点序列是使用缝合线的粒子点间隔对第一控制点在软组织内的移动路径进行插值而得到的，第一控制点为直接连接缝合针的针尾的粒子点；按照目标位姿偏移量使用基于位置动力学计算得到当前帧中缝合线的模型参数，其中粒子点的约束函数包括临时约束函数；根据当前帧中缝合线的模型参数显示缝合线。本申请还提供一种软组织缝合模拟设备和存储介质。

技术研发人员：刘永超,高元倩
受保护的技术使用者：深圳市精锋医疗科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5