基于自适应精确Cosserat弹性杆的导丝动力学交互研究

项目名称： 基于自适应精确Cosserat弹性杆的导丝动力学交互研究

项目编号： No.61402278

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 黄东晋

作者单位： 上海大学

项目金额： 24万元

中文摘要： 本项目以导丝和血管间的动力学交互为研究对象，对导丝的物理建模、导丝和血管壁间的多摩擦接触以及虚拟力反馈等关键技术进行基础科学研究。首先，针对导丝在各种形变下的非线性行为，构建基于自适应精确Cosserat弹性杆的导丝物理模型，实现对导丝的弯曲、扭转和拉伸等形变的控制，同时提出导丝的自碰撞检测方法，解决导丝之间“穿透”的失真现象。然后，在基于“三明治”方法的连续碰撞检测算法的基础上，构建基于非线性等效弹簧阻尼模型的柔性多体系统的多摩擦接触动力学模型，解决导丝和血管间由碰撞接触而引起的非线性动力学特征的问题。最后，分析导丝的动力学信息，提出基于约束耦合动力学的虚拟力触觉渲染模型，解决了虚拟生成力的振荡问题。本课题的研究将在视觉和触觉通道上进一步提升心血管介入手术模拟器的真实感和沉浸感，达到更好的手术手感训练效果，为模拟器的快速发展奠定扎实的研究基础，具有重大的研究和应用意义。

中文关键词： 虚拟心血管介入手术；导丝；动力学交互；物理仿真；力反馈

英文摘要： The project studies the interation dynamics between guidewire and blood vessels. And basic scientific researches will focus on key technologies of physical modeling of the guidewire, multi-frictional contact between guidewire and blood vessel walls, virtu

英文关键词： Virtual vardiovascular interventional surgery；Guide wire；Interaction dynamics；Physical simulation；Haptics feedback