[发明专利]一种肺部虚拟手术变形模拟方法

权利要求书

1.一种肺部虚拟手术变形模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)虚拟肺部数据采集；

(2)整理样本数据；

(3)采用变步长四阶龙格库塔方法构建有限元软组织模型；

(4)柔性体变形计算；

(5)力反馈计算。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下步骤：

(31)采用有限元模型对肺部进行三维物理建模。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下步骤：

(32)采用新型的变步长四阶龙格库塔方法求解模型中有关节点外力与位移的方程组，所述新型的变步长四阶龙格库塔方法如下：

y(x_i+1)-y_i+1(h)＝ch⁵

任取点x_i+1，式中的y(x_i+1)是实际函数值，以h为时间步长，y_i+1(h)是时间步长为h时的函数近似值，c是一个常数，ch⁵是以h为步长时候的单步截断误差；

y(x_i+1)-y_i+1(h/2)＝2c(h/2)⁵

取h/2为时间步长，计算截断误差，y_i+1(h/2)是时间步长为h/2时的函数近似值；

h₀＝μh

设h₀为满足精度要求的时间步长，式中μ是一个正数，表示倍数或者分数；

ξ₀表示时间步长为h₀时的函数近似值与实际函数值之间的误差，y_i+1(h₀)是时间步长为h₀时的函数近似值；

ξ₀＝μ⁴(y(x_i+1)-y_i+1(h))

Δ＝y_i+1(h/2)-y_i+1(h)

Δ表示时间步长为h/2时的函数近似值与时间步长为h时的函数近似值之间的差距；

即可快速求出满足精度要求的时间步长。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)包括以下步骤：

(41)前期采用最速下降法进行柔性体变形计算。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在在于，所述步骤(4)包括以下步骤：

(42)迭代到一定程度用牛顿迭代法与最速下降法相结合的方式进行柔性体变形计算。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)包括以下步骤：

(43)采用GPU对计算进行加速。