一种面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法.pdf

《一种面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法.pdf（14页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103699776 A (43)申请公布日 2014.04.02 CN 103699776 A (21)申请号 201310628842.7 (22)申请日 2013.12.01 G06F 19/00(2011.01) G06F 9/455(2006.01) (71)申请人 北京航空航天大学 地址 100191 北京市海淀区学院路 37 号 (72)发明人 郝爱民 茆雨润 艾明晶 李帅 (74)专利代理机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 11251 代理人 杨学明 孟卜娟 (54) 发明名称 一种面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方 法 (57) 摘要 本发明提供一。

2、种面向心血管介入手术仿真的 导丝模拟方法， 包括了四个步骤 ： 初始化阶段， 用 于初始化导丝各类基本物理信息及初始状态， 构 建导丝物理模型 ； 导丝模型物理仿真阶段， 根据 外力及能量方程求解导丝运动方程获得导丝位 移、 状态更新 ； 导丝与周围环境交互阶段， 导丝在 血管中插入过程中将和周围环境产生交互， 因此 而影响导丝物理状态 ； 导丝模拟优化阶段， 根据 当前导丝所具有的状态特性对导丝仿真进行优化 处理。本发明通过对导丝进行隐式方法物理模拟 仿真， 并能够和周围环境进行交互， 应用于心血管 介入手术， 具有稳定性强， 实时性好， 物理真实感 强及高保真的特点。 (51)Int.Cl。

3、. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103699776 A CN 103699776 A 1/2 页 2 1. 一种面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法， 其特征在于包括以下四个步骤 ： 步骤 （1） 、 初始化阶段 ： 基于连续 Cosserat 理论并将其离散化， 构建导丝物理模型， 并同时初始化导丝各类基本物理信息及初始状态， 包括长度、 质量、 半径、 初始形态 ； 导丝 物理模型的空间形状可以用它的中心线近似描述， 忽略导丝的体积 ; 对于连续。

4、表示的导 丝， 中心线用曲线 r() (rx(),ry(),rz()T表示， 其中 r():0,1 R3为弹性 细杆中心线上每个线元值 0,1 指定一个空间位置， rx()、 ry()、 rz() 分别为 r() 在 x、 y、 z 轴的空间位置表示 ； 同时在导丝中心线上的每个点处存在一个右手正交 坐标系 d1()， d2()， d3() 三个互相垂直的向量， 用它们来表示弹性细杆的前进、 弯曲、 扭转等自由度 ; 进一步对模型进行离散化， 将中心线上的点分为 N 个空间控制点 ri， ri r(i,t) R3,i 1,N ； 同时进一步将中心线上线段的方向 d1()， d2()， d3()。

5、 用四 元数 q (q1,q2,q3,q4)T表示， 其中 q1,q2,q3,q4 R3； 步骤 （2） 、 导丝模型物理仿真阶段 ： 根据导丝能量模型构建导丝的拉格朗日运动方 程， 施加外力、 外力矩、 外部阻尼力， 使用隐式欧拉法求解导丝运动方程， 获得导丝状态的 更新 ； 所述导丝运动能量分为动能、 势能和耗散能 ; 势能 V 是拉伸能量和弯曲能量的和 ： 其中， Ks Esr2是拉伸刚度常数， Es是 拉伸杨氏模量， r 是半径， r是半径的空间导数， Kkk是刚度张量矩阵的对角线元素， 其中 E 是弯曲杨氏模量， G 是剪切杨氏模量， uk dk 是方 向的变化率， dk是方向标价，。

6、 为角速度 ； 动能 T 是中心线平动能和转动能的和 ：其中是 是密度， r 是半径， 是控制点坐标 r 的时间导数， Ikk是惯性张量矩阵的对角线元素， 其 中 耗散能 D 是平动耗散能和角耗能的和其中， t 是平动摩擦系数， v r 是相对速度的空间导数， r是旋转摩擦系数， r 是相对角速度 的空间导数 ; 进一步整合化简上述能量构成的导丝运动方程， 获得如下形式进行隐式求解 ： 权 利 要 求 书 CN 103699776 A 2 2/2 页 3 得到导丝状态更新 ; 其中 t 表示某一时刻， h 为时间间隔， ri为导丝物理控制点， vi为 速度， mi为质量， F 为合力， j为角。

7、速度， qj为方向四元数， Qj为四元数矩阵 ； 步骤 （3） 、 导丝与周围环境交互阶段 ： 仿真导丝在血管中插入过程中将和血管壁产生 碰撞及摩擦， 导丝会因此而改变其物理状态并同时影响血管形态 ； 检测导丝和血管壁发生 碰撞采用 AABB 包围盒方法， 同时为碰撞空间建立多分辨率网格， 将碰撞单元包围盒映射到 哈希表对应的位置， 均衡负载 GPU 资源对碰撞单元进行检测， 逐步求精获得最终碰撞检测 结果 ; 导丝和血管壁的碰撞响应采用基于惩罚力的方法， 计算碰撞单元穿透深度， 同时根 据相对速度决定惩罚力方向从而获得碰撞力 ; 在碰撞过程中导丝对血管同样产生影响， 碰 撞力垂直于血管壁的方。

8、向将对血管壁产生形变作用 ; 步骤 （4） 、 导丝模拟优化阶段 ： 根据当前导丝所处的阶段对其做可变长处理， 同时根据 导丝当前物理形变状态进行自适应采样处理 ; 对导丝做可变长处理使用物理模型和几何 模型相互耦合的方式， 初始状态下所有点均为无力控制点， 当最后一个点越过阈值时， 增加 几个几何控制点， 这些几何控制点不具备物理性质也不参与物理形变计算， 仅做最基本的 几何位置变换 ; 而当几何控制点越过阈值时， 该几何点转化为物理控制点并赋予其物理性 质并开始参与物理仿真;对导丝进行自适应采用根据复杂血管的不同曲率进行,在曲率大 的地方增加采样点， 曲率小的地方减少采样点。 2. 根据权。

9、利要求 1 所述的面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法， 其特征在于 ： 步骤 （1） 中所述的初始化阶段， 构建了一个物理真实的导丝模拟仿真模型， 该模拟仿真模 型通过用中心线表示导丝并将其离散化为物理控制点构造导丝形态， 搭建物理控制点间 表示方向的标价， 同时赋予导丝其物理性质包括密度、 杨氏模量、 半径、 长度 ； 其基于连续 Cosserat 理论， 对其进行离散化处理后， 用上述构造导丝物理模型所用到的参数包括物理 控制点坐标、 方向向量、 半径、 杨氏模量、 密度构建导丝能量公式， 包括势能、 动能和耗散能。 3. 根据权利要求 1 所述的面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法， 。

10、其特征在于 ： 根 据步骤 （2） 中所述求解导丝运动方程， 采用了隐式欧拉法进行求解， 以获得导丝位移及状态 的更新， 该方法能够保证求解的稳定性， 增强方法的鲁棒性。 4. 根据权利要求 1 所述的面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法， 其特征在于 ： 能 够极大程度合理利用 GPU 资源对导丝与血管的碰撞进行快速检测， 并通过碰撞力、 弹性力、 摩擦力等将其反应到导丝和血管的双向交互上， 有利于仿真效率及仿真真实性。 5. 根据权利要求 1 所述的面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法， 其特征在于 ： 步 骤 （4） 中所述的导丝模拟优化阶段具体， 对导丝使用几何模型与物理模型相结合的方。

11、法进 行导丝可变长处理， 同时使用在血管曲率大的地方增加导丝物理采样点、 在血管曲率小的 地方减少导丝物理采样点的自适应采样法， 充分利用计算资源， 提高仿真效率， 增强仿真效 果真实性。 权 利 要 求 书 CN 103699776 A 3 1/6 页 4 一种面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法 技术领域 0001 本发明涉及一种面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法， 本发明仅仅涉及计算 机仿真模拟， 而不涉及真正的手术行为以及人体交互。 背景技术 0002 我国医疗卫生事业发展面临高水平医疗人才短缺、 优质医疗资源分布失衡、 恶性 医患纠纷持续高发三大突出问题。 其中适宜医疗人才的规模化。

12、培养和培训已成为我国医疗 卫生事业健康发展面临的重大问题。另外， 现代医疗手术呈现出精准化、 微创化、 个性化的 发展趋势。目前的手术操作多依赖于医生的主观经验和熟练程度， 精度低、 效果差， 必将向 精准化方向发展 ； 众多科室的多种手术已经结束了 “大切口” 时代， 必将向创伤小、 疼痛轻、 恢复快的微创化方向发展 ； 人类疾病成因和病理十分复杂， 不同患者的病症各不相同， 必将 向更具针对性的个性化手术方向发展。 医疗手术的精准化、 微创化和个性化发展， 对临床医 生的手术技能提出了新要求， 更加需要提供客观、 定量的手术诊疗手段和全程辅助技术支 撑。上述问题的解决迫切需要信息技术和现代。

13、诊疗技术的创新进展和全面支撑， 可交互人 体器官数字模型及虚拟手术为解决上述问题提供了新的技术手段和解决途径。 0003 可交互人体器官数字模型是利用信息技术和现代医学技术建立的能够全面刻画 人体器官形态特性、 物理特性和生理特性的数字模型， 可支持切割、 缝合、 自碰撞和大尺度 形变等交互式诊疗操作。虚拟手术是指使用计算机技术 （主要是计算机图形学与虚拟现实） 来模拟、 指导医学手术所涉及的各种过程， 在时间段上包括了术前、 术中、 术后， 在实现的目 的上有手术计划制定， 手术排练演习， 手术教学， 手术技能训练， 术中引导手术、 术后康复 等。 在心血管介入手术仿真中， 导丝插入过程模拟。

14、是一个较为复杂的情况， 需要具有物理真 实的导丝模型， 需要对导丝在血管中的运动进行真实再现仿真， 需要对虚拟导丝和虚拟血 管壁的交互进行处理。 0004 为了解决上述问题， 本发明提出了一种面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方 法， 该方法可有效模拟物理真实的导丝并且仿真和虚拟血管壁进行交互， 具有很好的表现 效果。 发明内容 0005 本发明解决的技术问题是 ： 提出了一种面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方 法， 可有效模拟物理真实的导丝并且和血管壁进行交互， 且同时兼顾到了真实性和实时性， 具有很好的表现效果。 另外， 本发明的方法是电脑虚拟的， 所谓真实交互是纯仿真出来的效 果， 仿真导。

15、丝在介入过程中的状态， 不会真实侵入人体。 0006 本发明采用的技术方案为 ： 一种面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法， 包括 以下四个步骤 ： 0007 步骤 （1） 、 初始化阶段 ： 基于连续 Cosserat 理论并将其离散化， 构建导丝物理模 型， 并同时初始化导丝各类基本物理信息及初始状态， 包括长度、 质量、 半径、 初始形态等 ； 说 明 书 CN 103699776 A 4 2/6 页 5 0008 步骤 （2） 、 导丝模型物理仿真阶段 ： 根据导丝能量模型构建导丝的拉格朗日运动 方程， 施加外力、 外力矩、 外部阻尼力等， 使用隐式欧拉法求解导丝运动方程， 获得导丝位。

16、 移、 速度及其他状态的更新 ； 0009 步骤 （3） 、 导丝与周围虚拟环境交互阶段 ： 仿真导丝在虚拟血管插入过程中和虚 拟血管壁产生碰撞及摩擦的现象， 导丝会因此而改变其物理状态并影响虚拟血管形态 ； 0010 步骤 （4） 、 导丝模拟优化阶段 ： 根据当前导丝所处的阶段对其做可变长处理， 同时 根据导丝当前物理形变状态进行自适应采样处理。 0011 本发明的原理在于 ： 0012 （1） 基于连续Cosserat理论， 对其进行离散化处理， 导丝的方向用互相垂直的3个 向量表示。 0013 （2） 为了模拟导丝插入虚拟心血管中时的物理变形， 本发明基于建立的物理模型， 构建基于能量。

17、的拉格朗日运动方程， 并采用隐式欧拉法求解方程获得稳定解。求解后获得 导丝更新位移、 速度及其他状态信息， 产生形变效果。 0014 （3） 为了对导丝和周围环境的交互进行仿真， 本发明在导丝和虚拟血管壁的交互 中采用碰撞检测和相应的方法， 血管壁对导丝起阻碍作用， 导丝对血管壁起挤压作用， 获得 视觉真实交互仿真效果。 0015 （4） 为了对仿真方法进行优化， 同时为了提高本发明的执行效率， 采用物理模型和 几何模型相结合的方法对导丝进行可变长处理， 同时对物理仿真过程中的导丝进行自适应 采样， 在曲率大的地方增加采样点而曲率小的地方减少采样点。 0016 本发明与现有技术相比的有点在于 。

18、： 0017 1、 本发明提出的导丝模拟方法是基于能量的方式， 具有物理真实性， 能很好的表 现虚拟手术中的真实效果。 0018 2、 对比已有的导丝模拟方法， 本发明提出的导丝模拟优化方法， 可在真实性和效 率上保持很好的统一和平衡， 具有很强的实用性。 0019 3、 本发明提出的隐式欧拉法求解导丝物理运动状态方程， 能够保证仿真过程的稳 定性， 确保心血管介入手术仿真的稳定运行。 附图说明 0020 图 1 为面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法的处理流程图 ； 0021 图 2 为连续导丝模型示意图 ； 0022 图 3 为离散导丝模型示意图 ； 0023 图 4 为导丝和血管交互双向。

19、耦合示意图 ； 0024 图 5 为物理模型和几何模型耦合示意图 ； 0025 图 6 为自适应采样方法示意图 ； 0026 图 7 为导丝与血管交互双向耦合效果示意图 ； 0027 图 8 为导丝在心血管介入手术仿真中的模拟结果。 具体实施方式 0028 图 1 给出了面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法的总体处理流程图， 下面结 说 明 书 CN 103699776 A 5 3/6 页 6 合其他附图及具体实施方式进一步说明本发明。 0029 本发明提供一种基于热力学模型的固体燃烧过程模拟方法， 主要步骤介绍如下 ： 0030 1、 初始化构建导丝模型方法 0031 导丝的空间形状可以用它。

20、的中心线近似描述， 忽略导丝的体积。对于连续表示的 导丝， 中心线可以用曲线 r() (rx(),ry(),rz()T表示， 实现导丝的连续空间形 状描述。曲线表示式 r():0,1 R3为弹性细杆中心线上每个线元值 0,1 指定 一个空间位置 r()。仅靠空间位置描述， 只能描述导丝的弯曲和拉伸， 却不能描述导丝横 截面的扭转。为此假设在导丝中心线上的每个点处存在一个右手正交坐标系， 坐标轴方向 为 d1()， d2()， d3()。通过这样一个右手正交坐标系或称为标价， 来表示弹性细杆的 前进、 弯曲、 扭转等自由度。具体表示由图 2 所示。 0032 在进行物理仿真时， 本发明的方法对该。

21、连续模型进行了离散化操作。将中心线上 的点分为 N 个空间控制点 ri r(i,t) R3,i 1,N。同时进一步将中心线上线段的 方向用四元数 q (q1,q2,q3,q4)T表示， 即将连续模型中的 d1()， d2()， d3() 旋转标价 用四元数 q 表示。离散化的导丝模型如图 3 所示。 0033 对于 ri的空间导数 ri可由式 （1） 得到。其中 li是每一段的初始长度。表示旋 转标价的四元数 q 需要满足约束 |q| 1 以保证该四元数代表的是旋转。同时由图 3 可 以看出， 向量 d1(,t) 所代表的方向平行于曲线的切线方向。因此另一个重要约束条件如 式 （2） 所示。其。

22、中 ri为离散化后的导丝第 i 个物理控制点， ri为 ri的空间导数， |ri | 为 ri的模， qj为第 j 个表示方向的四元数 : 0034 0035 0036 2、 导丝物理仿真及交互方法 0037 导丝的物理仿真过程通过根据导丝物理模型定义的能量构建拉格朗日运动方程 求解。而仿真过程同时受到导丝与血管交互作用的影响。下面将对该方法进行解释说明。 0038 （1） 导丝物理仿真 0039 本发明根据 Cosserat 理论构建了导丝运动过程的能量。其中本发明将其分为动 能、 势能和耗散能。 0040 势能 V 是拉伸能量和弯曲能量的和。对公式中的变量增加含义说明， 确保每个变 量都给。

23、出定义， 下同， 不再提醒。 0041 0042 其中， Ks Esr2是拉伸刚度常数， Es是拉伸杨氏模量， r 是半径， r是半径的空 间导数， Kkk是刚度张量矩阵的对角线元素， 其中E 是弯曲 杨氏模量， G 是剪切杨氏模量， uk dk 是方向的变化率， dk是方向标价， 为角速度。 说 明 书 CN 103699776 A 6 4/6 页 7 0043 动能 T 是中心线平动能和转动能的和。 0044 0045 其中是 是密度， r 是半径， 是控制点坐标 r 的时间导数， Ikk是惯性张量矩阵的 对角线元素， 其中 0046 耗散能是平动耗散能和角耗能的和。 0047 0048 。

24、其中， t是平动摩擦系数， v r 是相对速度的空间导数， r是旋转摩擦系数， r 是相对角速度的空间导数。 0049 利用拉格朗日运动学原理获得导丝各质点拉格朗日运动方程原型采用式 （6） 所 示。 0050 0051 其中， T 为动能， V 为势能， D 为耗散能， Cp和 Cq是系统的限制条件， Fe是合外力和 合外力矩， gi rx,ry,rz,q1,q2,q3,q4 是广义坐标， 是 gi的时间导数， 和 为约束系 数。 0052 本发明对其进行了进一步的研究， 进一步将式 （6） 进行整合转化， 并为了保证系统 的稳定性和鲁棒性， 采用隐式欧拉法进行求解。实际求解数值解的时候， 。

25、对式 （7） 进行迭代 求解， 获得控制点和方向的更新。 0053 0054 其中 t 表示某一时刻， h 为时间间隔， ri为导丝物理控制点， vi为速度， mi为质量， F 为合力， j为角速度， qj为方向四元数， Qj为四元数矩阵。 0055 （2） 导丝和血管的交互仿真 0056 在导丝进行物理仿真的同时， 需要考虑到导丝和血管壁的交互作用。本发明主要 考虑的是导丝和血管壁的碰撞作用， 进行碰撞检测和响应。 0057 在碰撞检测步骤中， 首先为碰撞检测单元建立AABB包围盒。 由于碰撞单元的AABB 包围盒可能在体对角线的长度方面会有较大的差距， 为了避免一个网格中含有的碰撞单元 包。

26、围盒的体对角线长度差距过大， 为碰撞空间建立多分辨率网格， 使每一个网格中的碰撞 单元包围盒个数大体保持一致。然后将碰撞单元包围盒映射到哈希表对应的位置。为了能 说 明 书 CN 103699776 A 7 5/6 页 8 够最大限度的压缩存储体积， 在哈希表的存储上采用紧致网格的存储方法。然后计算整个 需要检测的碰撞单元包围盒对的数量， 通过合理的分配， 使得GPU每一个block之间负载的 碰撞单元包围盒检测对数要基本相同。进而输出可能发生碰撞检测的碰撞单元包围盒对， 接着进行逐步求精阶段， 根据初步检测阶段输出的结果， 为每一个潜在的碰撞单元开辟一 个线程， 最终求得精确的碰撞检测结果。。

27、 0058 对于碰撞响应， 为了保证在虚拟医疗场景中较快的运算速度， 本发明采用基于惩 罚力的方法。为了能够充分利用 CUDA 的并行性， 首先利用碰撞检测得到的碰撞对的信息， 统计发生碰撞对的数量， 并将碰撞对平均分为若干组， 然后为每一个组分配一个 block 块。 然后计算每一个碰撞对的插入深度， 并根据两个物体之间的相对速度来决定惩罚力的方向 向量。在得到碰撞单元对中各质点所受到的力后， 将各个质点受到的力累加。从而得到碰 撞单元所受到的力。 0059 本发明同时考虑到导丝对血管壁的作用， 导丝和血管壁具有双向耦合。如图 4 所 示， 导丝和血管壁相碰撞产生了力后， 血管壁同样受到该力。

28、的作用。 将碰撞力分解为垂直血 管壁的方向和平行血管壁的方向， 垂直血管壁方向的力将对血管壁产生变形作用， 平行血 管壁方向的力将会视作外部摩擦， 反作用于导丝上。本发明将这里的外部摩擦视作施加到 导丝控制点上的冲量， 因此可以获得如下外部摩擦力公式 ： 0060 0061 其中 为外摩擦系数， mi为质量， vi为速度， Fi为外摩擦力。 0062 3、 导丝模拟优化方法 0063 在实际手术场景中， 导丝实际长度会很长。 但在仿真中若一开始就仿真较长导丝， 对系统运行效率会有极大程度的影响。 0064 另外， 在实际场景中， 血管形状会很复杂， 不同位置处的曲率变化很大。若采用等 间距采样。

29、控制点， 则在相同长度导丝下， 过大间距采样控制点会造成导丝仿真形态失真， 过 密采样控制点会造成仿真资源的浪费， 降低仿真效率。 0065 为了解决上述问题， 本发明的导丝仿真方法提出了导丝进一步的模拟优化。 0066 （1） 物理模型与几何模型的耦合方法 0067 要解决实际导丝长度很长、 在一开始仿真全部长度导丝造成运行效率低下的问 题， 采用可变长导丝模型。即使用物理模型和几何模型相互耦合的方式模拟导丝。如图 5 所示， 对实际参与和周期环境互动部分的导丝控制点采用物理真实的物理模型进行模拟， 对未进入血管系统部分的导丝采用效率高的几何模型进行模拟， 将两种模型有效耦合解决 长导丝问题。

30、。图 5 展示了本发明中导丝模型优化方法中的两种状态，（b） 为 （a） 之后的状态 转变。点 r 为无力控制点， 点 g 为几何控制点。几何模型和物理模型之间有一个阈值。初 始状态下所有点均为无力控制点， 当最后一个点越过阈值时， 增加几个几何控制点， 这些几 何控制点不具备物理性质也不参与物理形变计算， 仅仅做最基本的几何位置变换。而当几 何控制点越过阈值时， 该几何点转化为物理控制点 （如图 5（b） 中所示 g1） ， 赋予其物理 性质并开始参与物理仿真。 本发明通过采用这种方法使得仿真开始时仅需要少量物理控制 点参与物理仿真， 随着导丝插入的深入逐渐增加物理控制点， 很好的起到了节约。

31、计算资源， 提高仿真效率的作用。 说 明 书 CN 103699776 A 8 6/6 页 9 0068 （2） 自适应采样方法 0069 对于在复杂血管形状中导丝采样点均匀造成的问题， 采用自适应采样方式， 如图 6 所示， 在曲率大的地方增加采样点， 曲率小的地方减少采样点， 以达到真形状真实和仿真效 率的平衡。图 6 所示在弧 ABC 处曲率较大， 需要增加采样点以更精确仿真导丝物理形态， 而 弧 CM 处曲率较小， 可以减少采样点节约计算开销。图 6 同时也展示了本发明增加采样点和 减少采样点的方式。在去曲率小的地方减少采样点只需简单删除该曲率处的物理控制点。 在曲率大的地方需要对称增。

32、加两个点。直线 T 是点 A 处的切线， 直线 P1 和 P2 分别是线段 AC 和 AB 的垂直平分线， 直线 L1 和 L2 分别是直线 T 和线段 AC、 AB 组成的角的角平分线。L1 和 P1 的交点 r1、 L2 和 P2 的交点 r2 即为增加的物理仿真点。 0070 本发明通过上述方法， 实现了一种面向心血管介入手术仿真的导丝模拟方法。表 1 为本发明所述方法的时间统计， 时间均为 ms。 0071 表 1 导丝模拟方法时间统计 0072 初始控制点个数力的计算碰撞检测及相应自适应采样状态更新 1670.431.52 2.210.03 0.080.10 2500.611.60 。

33、2.320.03 0.090.14 3170.761.78 2.530.05 0.110.19 4801.181.95 2.600.07 0.180.27 5901.442.02 2.670.09 0.210.33 0073 从表 1 中可以看出， 本发明所采用的方法时间复杂度和控制点个数基本呈线性关 系， 且具有很好的实时性。 0074 图 7 展示了导丝和血管交互作用双向耦合的效果。左侧是本发明的方法， 具有交 互作用双向耦合， 血管产生变形 ； 而右侧未采用交互作用双向耦合方法， 血管不受导丝影 响。图 8 展示了导丝在心血管介入手术仿真中插入过程的不同阶段， 可以看到本发明所使 用的方。

34、法能很好的仿真导丝插入过程， 具有很强的真实感。 0075 本发明未详细阐述的技术内容属于本领域技术人员的公知技术。 0076 尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述， 以便于本技术领的技术人 员理解本发明， 但应该清楚， 本发明不限于具体实施方式的范围， 对本技术领域的普通技术 人员来讲， 只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内， 这些变 化是显而易见的， 一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。 说 明 书 CN 103699776 A 9 1/5 页 10 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103699776 A 10 2/5 页 11 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103699776 A 11 3/5 页 12 图 6 说 明 书 附 图 CN 103699776 A 12 4/5 页 13 图 7 说 明 书 附 图 CN 103699776 A 13 5/5 页 14 图 8 说 明 书 附 图 CN 103699776 A 14 。