虚拟显微白内障手术系统人机交互接口设计

作     者：戴莎 司伟鑫 钱银玲 郑睿 王琼 徐东亮 彭延军 王平安 DAI Sha;SI Wei-xin;QIAN Yin-ling;ZHENG Rui;WANG Qiong;XU Dong-liang;PENGYan-jun;HENG Pheng-Ann

作者机构：武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070 中国科学院深圳先进技术研究院深圳市虚拟现实与人机交互技术重点实验室广东深圳518055 香港中文大学计算机科学与工程系香港999077 山东科技大学信息科学与工程学院山东青岛266590 

出 版 物：《图学学报》 (Journal of Graphics)

年 卷 期：2019年第40卷第3期

页      面：565-573页

学科分类：081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：深圳市虚拟现实与人机交互技术重点实验室项目(ZDSYS201605101739178) 国家自然科学基金青年项目(61802385) 深圳市科技计划基础研究项目(JCYJ20170413162617606) 

主　　题：显微白内障手术 虚拟训练系统 交互式仿真 人机交互接口 

摘      要：基于虚拟现实技术的显微白内障手术仿真训练系统对显微环境下眼科手术操作培训具有重要的意义。为此,设计并搭建了一套具有高度沉浸感的虚拟显微白内障手术训练系统的软硬件环境。硬件部分系统以HTC Vive,Geomagic Touch X为硬件基础,设计手术器械转换接口以搭建高保真手术操作环境;软件部分采用基于位置动力学方法(position-base ddynamics)模拟手术过程中眼角膜软组织的变形、穿刺及缝合操作,并采用GPU并行计算对手术仿真过程进行加速。最后,实验结果表明该系统可以实现自然的显微眼科手术人机交互环境,使年轻医师获得高沉浸感的真实手术训练体验,从而达到一定的培训效果。