شبیه ساز تغییر شکل بافت نرم در سیستم های هپتیکی با استفاده از شبکه عصبی سلولی

امروزه استفاده از واقعیت مجازی در آموزش جراحی به دلیل کم خطر بودن، تکرارپذیری، هزینه ی کم و قابلیت های دیگر مورد توجه قرار گرفته است. روش های مختلف ارائه شده برای جراحی مجازی سعی در واقعی و در عین حال بلادرنگ بودن آن دارند. در این مقاله روشی جدید برای مدل سازی بافت نرم با استفاده از تلفیق شبکه عصبی سلولی و معادلات الاستیک و ویسکوالاستیک بافت نرم معرفی می گردد. به علاوه یک سیستم شبیه ساز هپتیکی برای مدل سازی ویسکوالاستیک تغییر شکل بافت نرم ارائه می شود. مدل ویسکوالاستیک بافت نرم با استفاده از معادلات ناویر کوشی و مدل کلوین – ویت ساخته شده است. با استفاده از شبکه ی عصبی سلولی، جابه جایی ایجاد شده در یک نقطه توسط نیروی خارجی، در کل بافت منتشر می شود. از آن جایی که این روش نیاز به مش بندی مکعبی دارد، الگوریتم مش بندی جدیدی طراحی شده و به صورت برون خط اجرا می شود. همچنین الگوریتم تشخیص برخورد برای تعیین برخورد ابزار با سلول و شناسایی سلول هدف، همراه با الگوریتم اصلی اجرا می شود. علاوه بر موارد ذکر شده، بازخورد نیرو با استفاده از مدل نیروی فراهم شده توسط شبکه عصبی سلولی و واسط هپتیکی، به کاربر منتقل می شود. الگوریتم پیشنهادی بر روی کبد به صورت سه بعدی و به صورت برخط پیاده سازی می شود.

Keywords:

Soft tissue modeling , Cellular Neural Network , Viscoelastic model , Force reaction , مدل سازی بافت نرم , شبکه عصبی سلولی , مدل ویسکوالاستیک , بازخورد نیرو