1、本科生毕业设计(论文)任务书信息系统与信息管理毕业设计（论文）题目： 虚拟现实技术中微创手术系统的研究和实现设计（论文）研究目的与内容：研究目的：虚拟微创手术是利用各种医学影像数据，和虚拟现实技术在计算机中建立一个模拟环境，医师借助虚拟环境中的信息进行手术计划、训练，以及在实际手术过程中引导手术的新兴学科。与一般虚拟现实相比，虚拟微创手术更具有一致性，虚拟微创手术系统可以使医务人员沉浸于计算机生成的虚拟手术环境内，通过虚拟手术器械体验和学习如何进行各种手术，并培养应付各种突发情况的能力。因为虚拟微创外科手术系统具有很强的灵活性，用户可以根据自己的需要重复进行各种必要的操作训练，并可以得到根据专
2、家经验建立的专家手术系统的指导，所以可大大节约培训医务人员的费用和培训时间，从而达到迅速提高学习者的手术及其它操作的技能。此外，虚拟微创外科手术系统还可以使医师在进行复杂微创外科手术前进行各种必要的手术 预演，提高正确处理各种突发情况的能力，不但可以降低非熟练人员进行实习手术时的风险，也可以大大提高手术的成功率。应用虚拟技术和手术机器人以及与高速远程信号传输网络相结合，还可以进行远程外科手术。虚拟微创外科手术技术的研究和发展将对培养微创外科医学人才，提高整体医疗水平具有重要意义。研究内容：1、 虚拟微创手术系统的研究（意义，用途，技术构成）2、 虚拟微创手术系统的建模（几何建模和物理建模）3、
3、 分析系统的功能需求4、 开发环境5、 功能模块的设计具体要求：（原始数据、试验方案、手段及预期结果）一、原始数据：查阅相关文献，根据文献数据及知识，进行分析二、实验方案及手段：1.通过初步的分析，确定研究方向。确定虚拟手术系统能给医院和医疗卫生服务所带来的巨大突破。 2.查阅大量相关文献，根据文献数据知识的分析，确定研究内容。3.对整理的数据进行针对性分析讨论。4、设计实现三、预期效果希望虚拟手术环境中的操作者能够通过接触交互接口以一种自然的、直接的、习惯的方式去与虚拟人体器官互动，能够沉浸其中体验如同他在真实世界中所获得的感受，达到医学培训和练习的效果。主要参考资料：1 汪成为，高文等，灵
4、境（虚拟现实）技术的理论、实现与应用M，北京：清华大学出版社,1996.58622 康凤举，杨惠珍，高立娥等，现代仿真技术与应用M，北京：国防工业出版社 20063 G S Guthart et al，The Intuitive Telesurgery System：Overview and Application. InProc. IEEE Int Conf on Robotics and Automation, 2000：6186214 刘国礼，现代微创外科学M，北京：科学出版社，2003，2326，1211275 臧爱云，虚拟手术系统中的接触交互技术研究M，中国科学院自动化研究所博士学位
5、论文，20046 阎丽霞，虚拟手术关键技术研究M，浙江大学计算机科学系博士学位论文，20017 Marescaux J, Clement JM, Cotin S, Russier Y, et al. Virtual reality applied tohepatic surgery simulation： the next revolution. Ann Surg. 1998,228：627-348 M C Cavusogln et al. A Laparoscopic Telesurgical Workstation. IEEE TransonRobotics and Automation.
6、 1999，15：7287399 郑长松，谢昱北，郭军等，SolidWorks2006 中文版机械设计高级应用实例M，北京：机械工业出版社，200610 叶炜威，于才佳，SolidWorks 2006 实体建模与二次开发教程M，北京：国防工业出版社，200611 刘剑等编著，3D Studio MAX 高级应用技巧M，北京：希望出版社，200012 John Waterworth. Virtual Reality in Medicine, A Survey of the State of the Art.Report RR-98.02, Department of informatics, U
7、mea university, Sweden13 冯元祯，生物力学M，北京：科学出版社，198314 潘振宽，高波，手术仿真中基于质点弹簧模型的人体组织变形仿真J，青岛大学学报，200315 吴鹏，赵龙，王勇军等，一种基于有限元的形变模型方法系统J，仿真学报，200116 Lorensen W E, Cline H E. Marching cubes： A high resolution 3D surface reconstruction algorithm J. Computer Graphics, 1987, 21(4)17 M Held, J T Klosowski, J S B Mit
8、chell. Evaluation of Collision detection Methods for Virtull Reality Fly-Throughs. Processings Seventh CanadianConference on Computational Geometry,pp205-210, 1995.2 参考文献18 Hill, Francis S. Computer graphics：using OpenGL. Upper Saddle River, NJ：Prentice Hall, 200119 Ming C Lin, SteEan Gottschalk. Co
9、llision Detection between geometric models：a survey. University of North Carolina20 G van det Bergen. Efficient Collision Detection of Collision Deformable Models using AABB Trees. Journal of Graphics Tools, 2(4)： 114, 199721 T L Kay, J T Kajiya. Ray tracing complex scenes. In ComputGraphics(SIGGRAP
10、H 86 Proc.), vol20： 269-278, Aug 198622 Heiny, Loren. Advanced graphics programming using C/C+. New York：Wiley,199323 J D Cohen, M C Lin, D Manocha, M K Ponamgi. I-COLLIDE： An interactive and exact collision detection system for large-scale environments. Proceedings of ACM Interactive 3D Graphics Co
11、nference. 1995： 18919624 P M Hubbard. Collision detection for interactive graphics applications. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 1(3)：218230,199525 A Smith, YKitamura, H Takemura, F Kishino. A Simple and Efficient Method forAccurate Collision Detection Among Deformable Poly
12、hedral Objects in Arbitrary Motion. Proceedings of the IEEE Virtual Reality Annual internationalSymposium, pp136145, 1995.226 G. Vanecek, Jr Brep-index. A Multidimensional Space Partitioning Tree. Intemat. J. Comput. Geom. APPI, I (3)243-261, 199127 G van det Bergen. SOLID：Software Library for inter
13、ference Detection. 1999,Available at http：/www. win. tue. nl/cs/tt/gino/solid 228 I Palmer, R Grimsdale. Collision detection for animation using sphere-trees. Comput. Graph. Forurn, 14(2)： 105 16, June 199529 M Ponamgi, D Manocha, M Lin. Incremental algorithms for collision detection between polygon
14、al models. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. 5175, 199730 K Chung, W Wang. Quick elimination of non-interference polytopes in virtual environments. 3rd European Workshop on Virtual Environments： 1920, 1996 Technique Report TR-97-19, Mitsubishi Electric Research Laboratory,31 (美)希尔编著，计算机图形学 OpenGL 版（影印本）M，北京：科学出版社，200432 和平鸽工作室编著，OpenGL 三维图形系统开发与实用技术M，北京：清华大学出版社，200333 费广正，乔林，Visual C+6.0 高级编程技术OpenGL 篇M，北京：中国铁道出版社，200034 唐克，MFC 程序设计Using Visual C+6.0M，北京：北京希望电子出版社，2002进度安排：3.01-3.31 毕业论文开题报告，初稿；4.01-4.30 论文二稿；5.01-4.30 论文定稿；5.01-4.30 判定论文成绩，成绩登录及优秀论文答辩指导教师：教研室主任（公章）：2
