MRI三维重建技术在颅神经血管压迫综合征中的应用价值

目的探讨MRI三维重建技术在颅神经血管压迫综合征责任血管识别和神经受压判定中的应用价值。方法在微血管减压术前对91例三叉神经痛及72例面肌痉挛患者行桥小脑角池段颅神经和血管成像,将获得的MRI原始数据分别进行二维和三维水平(曲面及仿真内窥镜)重建,多维度评价责任血管的数目、来源和颅神经受压程度,并将影像诊断结果与术中所见进行比较。结果三维重建技术对三叉神经痛责任血管的正确识别率为95.6%,对血管压迫神经判定的准确性为94.5%。此技术对面肌痉挛责任血管的正确识别率为91.7%,对血管压迫神经判定的准确性为89.5%。三维重建技术对责任血管与颅神经单纯性接触的判定准确率明显高于二维图像(P<0.05)。结论MRI三维重建技术可以提高责任血管识别的正确率,更加准确地检测颅神经受压程度,对于多支责任血管造成的颅神经复杂性压迫更为适用。

某型铺管船动力定位混合虚拟仿真系统开发

为增强铺管船动力定位操作仿真的真实性,提出一种将硬件在环仿真与虚拟仿真相结合的混合虚拟仿真方法。在此基础上,开发一种某型铺管船动力定位混合虚拟仿真系统,并使用混合虚拟仿真方法对动力定位操作进行仿真。结果表明:该系统可在三维虚拟场景中有效模拟船舶在海洋中的运动,混合虚拟仿真方法是可行的。研究成果可为船舶仿真系统开发提供一定参考。

基于虚拟实景技术的移动式压力容器应急演练平台

为解决移动式压力容器应急演练中存在的风险大、成本高、覆盖面窄及有效性差等问题,基于虚拟实景技术搭建了移动式压力容器应急演练平台。平台采用细分场景构建,将角色扮演任务逻辑引入应急处置,还原常温型汽车罐车与低温型汽车罐车两类移动式压力容器的使用场景,设计了教学版、快速处置和升级处置等模块化方案,引导演练人员进行角色扮演、应急装备选取、完成单人任务与协作任务。应急演练平台还充分运用声、光、文字、倒计时、排名竞赛及开放式结果等效果,将应急演练与电竞游戏相结合,提升演练者的探索欲。研究表明,应急演练平台模块设置逻辑合理且场景体验感较好,有助于提升演练人员的应急处置能力。

虚拟卧式压力容器焊接生产线设计

为解决压力容器焊接生产过程学习与培训的问题,设计了虚拟卧式压力容器焊接生产线,采用3D Max建模软件构建了焊接操作机、滚轮架等设备、工具的三维模型,采用Unity3D设计了操作界面,用C#语言开发了操作流程,实现了与虚拟模型的交互。所设计的虚拟生产线包括下料、筒节成形、纵缝焊接、环缝焊接等9个工位,可以进行下料、焊前准备、纵缝焊接、环缝焊接等多项工艺的虚拟操作。所设计的虚拟生产线可以实现压力容器焊接的互动式教学,为大专院校虚拟试验教学和企业新员工虚拟实操培训提供了新的方案。

虚拟船厂、船舶交互仿真实验教学系统设计与应用

针对目前船厂实习路途遥远、实习内容有限、成本高且安全风险大等问题,基于互联网的开放共享特性、VR技术和可穿戴设备的沉浸式仿真效果,应用Unity3D和Visual Studio C#设计了虚拟船厂、船舶交互仿真实验教学系统。组建了学习、漫游、考评一体化的实验平台,将“互联网+”概念应用到特色实验教学中去,结合传统实验教学,探索了一种新型实验教学和考核模式,克服了教学手段缺乏改革创新、学生学习兴趣不高、优质教学资源匮乏等问题。

航海类专业船舶虚拟仿真实训平台建设

在我国现行的航海类专业教育模式影响下,高职层次院校普遍存在不具备教学实习船,学生缺少从全局角度认识船舶仪器设备和学习航海知识的条件等问题。为了解决因不具备教学实习船而造成的教与学的困难,寻求通过构建VR实训平台解决教学资源不足等问题的方法。利用Multigen Creator建模,经过模型优化和格式转换,由跨平台虚拟现实应用程序开发引擎Unity3D进行视景驱动,完成虚拟化船舶平台搭建。借助Unity3d的跨平台特点,分别进行PC端和移动端程序设计,实现VR实训平台的网络拓展。船体、船尾和船舶驾驶台作为虚拟现实的3个重点区域,以不同的形式包含了大部分涉及船体结构的专业知识。

基于VR技术的船舶管路装配虚拟仿真系统设计

以某散货船的动力舱管路系统为例,在分析研究管路系统的结构和装配工艺基础上,利用Unity 3D虚拟仿真平台,设计了虚拟装配方案,介绍了虚拟装配过程中的关键技术及实现方法。仿真结果表明:该设计方案的管路系统虚拟装配,能够实现动力舱单一管路系统、多管路系统间和管路系统与主要设备间的结构漫游,能够实现人机交互操作、控制以及空间关系检查等功能,其在PC端和移动端的应用更有助于船舶现场安装的分析和指导。

数字化人体肝脏可视化与虚拟肝段切除

目的建立人体肝脏及肝内管道系统数字化可视模型,为肝脏虚拟外科手术切除提供形态学依据。方法应用可视化人体肝脏数据集进行三维重建,建立数字化肝脏可视模型,实现肝脏虚拟切除。结果数字化肝脏可视模型,能清晰显示肝内管道系统的空间结构与三维关系,可选择任意径线和角度的切割平面进行虚拟切除,完成切割段体积、表面积和中心坐标的三维测量。结论建立人体肝脏可视化模型,为肝脏数字化解剖学和计算机辅助肝脏虚拟切除手术提供可视化平台与立体形态学基础。

数字化虚拟中国人女性一号(VCH-F1)实验数据集研究报告(英文)

目的为建造具有东方人种特征的中国数字化虚拟人,获取中国女性人体数字图像的数据集。方法通过广州市遗体捐献中心,选取一位因食物中毒急性死亡19岁女性尸体,经CT、MRI采集图像后,在股动脉灌注红色填充剂,冷冻包埋,在JZ1500A立式铣床上,以400 mm刀盘切削,转速850 r/m,断面间距0.2 mm,用第三代富士数码相机摄像。结果按中国解剖学会的《中国人解剖学数据》加以评价,VCH-F1体型指数为94%,有较大的代表性。共获取断面图像8 556个,图像总像数649万,每个文件数据量为17.5 MB,VCH-F1数据集总量149.7GB。共编制6个不同版本,分别为VCH-F1(149.73GB、6.60GB、0.27GB)及VCH-F1头部数据集(1.93GB、0.67GB、0.46GB)。结论借鉴国外经验和教训,VCH-F1在下列几个方面有所改进和提高:(1)尸体选材代表性较大;(2)血管标记鲜明,对后续图像配准和分割提供了良好条件;(3)立式切削较卧式切削更符合人体生理姿势;(4)本文采用的人体的冷存,一次装夹,双温冰库,大口径刀盘处理,能提高图像质量和工作效率。VCH-F1的实验数据集,在若干关键技术上有所改进和提高,构建了切削精度高,血管显示鲜明,体型代表性良好,为我国今后虚拟人体的物理化和生理化,提供了一个高质量的框架。

一种欠驱动船舶编队滑模鲁棒控制方法

为实现模型参数不确定和外界风浪流干扰情况下的欠驱动水面船舶编队控制,提出一种跟随者仅利用领航船的位置及航向信息,而不利用领航船的速度、角速度和动力学信息的编队控制方法。根据领航船的位置及航向角信息设计虚拟船,使其轨迹与参考船在有限时间内重合;基于虚拟船策略建立领导-跟随模式下的船舶编队控制模型;将反步法与滑模变结构方法相结合,设计了一种可以有效处理模型参数摄动和外界环境干扰问题的鲁棒控制器,使得跟随船沿着虚拟船的轨迹运动,从而与领航者保持期望的队形,达到编队控制的目的。通过对由3只"Northern Clipper"实船所组成的船舶编队进行编队控制仿真实验,结果验证了所提方法的正确性和有效性。

基于虚拟领航者的船舶无源协调编队控制研究

随着海上任务越来越复杂,许多作业过程要求多艘船舶相互协调.本文结合了虚拟领航者协调策略和无源性理论控制方法的各自优势,提出了一种基于虚拟领航者的无源协调控制方法,来解决多艘船舶的协调路径跟踪问题.通过对虚拟领航者设计路径跟踪控制器,使其领导作业船舶按着指定的路径进行协调作业,同时定义每艘船舶的队形参考点,应用无源性理论设计同步控制器使所有船舶的参考点趋于一致,最终实现多艘船舶按一定的队形进行协调路径跟踪.最后通过仿真实验验证了所提算法的有效性.

压力容器虚拟应力测试分析仪的开发

介绍了利用LabVIEW开发压力容器虚拟应力测试分析仪器的方法 ,形成了以软件为核心 ,以计算机为载体的仪器。通过对该仪器的实验测试 ,可得到较好的测试效果 ,可直接用于压力容器的测试分析 ,包括对新设计的压力容器进行技术鉴定和对在设压力容器进行安全鉴定。

基于多体理论的虚拟血管缝合分析

针对传统主从式医疗机器人在客观条件限制的情况下很难实现主从手之间的实时力反馈的问题,提出了通过虚拟现实技术实现虚拟力反馈以替代真实力反馈的方法．以“妙手”系统为研究对象,在建立显微外科手术血管缝合过程中缝合线力学模型的基础上,根据多体系统动力学理论,对由人、互感装置和虚拟环境组成的广义多体系统进行了动力学分析,由凯恩方程建立了该系统的动力学方程．通过主手的仿真数据与从手缝合过程检测数据对比分析可知,主手和从手有相同的运动特性．证明借助虚拟环境的力反馈作用,操作者通过主手可以真实地感受到从手的运动特性．

虚拟实验室中实验容器的建模

虚拟实验室必须有虚拟实验环境的支持。文中论述了虚拟实验室中常用容器的建模,并对一般的挤压造型方法作了改进。使用VRML中两个Extrusion节点分别对容器的内外壁进行造型,通过两次挤压造型,其模拟容器形体具有较好的真实感。

压缩气体容器物理爆炸计算模型

压缩气体容器物理爆炸时,大部分系统能量转化为空气冲击波.在TNT当量模型中,采用Brode方程、等熵膨胀、等温膨胀和热力学有效性等方法计算压缩气体爆炸能;考虑非点源影响,使用"虚拟距离"计算冲击波超压强度,并与AICHE模型计算结果进行对比.结果表明:采用热力学方法的"虚拟距离"TNT当量模型与AICHE模型计算的冲击波超压强度相近,热力学有效性方法的"虚拟距离"TNT当量模型和AICHE模型可较好地用于压力容器物理爆炸事故预测和安全分析.

卓越计划背景下过程装备与控制工程专业压力容器实验课程改革

为了提高过程装备与控制工程专业技术人才的实践能力,实现"卓越工程师教育培养计划"所要达到的目标,对专业核心课程——压力容器实验课程进行改革,提出了包括"基础实验—虚拟设计和制造—力学仿真—拓展创新"的多层次专业实验体系,有望提高学生对专业知识的理解,培养学生较强的实践意识和创新意识。

脑血管介入手术仿真训练系统研究

脑血管疾病已对人类健康构成了巨大威胁,放射介入疗法被认为是治疗脑血管疾病的有效方式。由于介入手术对医生手术技能的要求十分之高,而目前针对介入术医生的传统训练方式又存在着不足。本文探讨了一个应用于脑血管介入手术训练的仿真系统,该系统包括视觉反馈和触觉反馈两大部分。视觉反馈系统主要包括脑血管建模、手术器械建模、碰撞检测及力反馈分析,模拟手术环境,搭建人机界面,赋予训练者视觉上的反馈;触觉反馈系统主要包括器械信号采集和力反馈装置,提供给训练者触觉感。利用该系统,训练者可以了解手术环境,掌握介入手术的基本操作,锻炼手眼配合能力等手术技能。

水面垃圾清理船执行机构的仿真设计与研究

该水面垃圾清理船执行机构是专门为湖泊、城市河道等场所的清污工作设计的。详细介绍了此机构的设计过程,主要包括工作原理,仿真设计理论基础,利用CATIA建立样机模型,利用ADAMS确定各关键参数等。最后生产出实物样机进行了测试,验证了该机构的合理性。

虚拟手术中血流特效场景仿真的研究

血流特效场景可以增强虚拟手术的真实感。虚拟手术中的血流特效场景包括了有交互的血液模拟及血管壁模拟。首先基于光滑粒子流体动力学,使用Physx物理引擎模拟血液流动的物理形态,并利用Screen Space Flow算法对血流表面进行实时渲染。然后基于质点-弹簧模型,提出使用Physx物理引擎模拟可交互、有弹性形变及可切割的血管壁。最后实现两个实验场景:场景一实现肺动脉内大规模血液流动的特效;场景二实现在用户交互下的血管壁形变和切割,并通过触发事件实现血管壁破裂流血的特效。实验结果表明,该血流及血管壁模拟方法在40 000个粒子下仍能保证实时绘制,满足虚拟手术的需求。

ITER真空室内屏蔽结构的虚拟设计

介绍了ITER(国际热核聚变实验堆)真空室内屏蔽结构的特点,提出了内屏蔽结构的虚拟设计体系结构模型。利用参数化技术完成了屏蔽单元的实体建模,应用有限元分析方法进行了结构分析,为优化设计提供了依据。基于虚拟装配平台实现了屏蔽单元的实时修改、信息检测及内屏蔽结构的装配仿真,实现了大型装置结构的虚拟产品化。