Research and development of a virtual reality finite element based model with the purpose of enabling surgical training and improved treatment practices - Exploratory phase

研究和开发基于虚拟现实有限元的模型,目的是实现手术培训和改进治疗实践 - 探索阶段

基本信息

  • 批准号:
    514085-2017
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Engage Grants Program
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2017-01-01 至 2018-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Spinal surgeries are amongst the most complex from a biomechanical perspective considering the spine is anintricate mechanical system. Conventional training of spine surgeries is very costly and not optimized towardsskillset acquisition. The purpose of this exploratory phase project is to conceive a 3D model of the spine,surrounding tissues, and nerves. Completion of this step will then lead towards the subsequent collaborationsaimed to perform research, development and experimental validation of new virtual reality platform, inclusiveof haptic feedback, focusing of common spinal surgical procedures.In brief, a virtual reality surgical trainer, targeting spine surgery, comprises a visual display of an open spinewith which a clinician interacts by means of surgical tool haptic controls. The feedback, both haptic and visual,are provided by FEA based computations in real-time and then the user may virtually perform a surgicalprocedure. The technical challenge lies in the conception of a 3D spine model and then the discretization of afinite element model optimized for parallel computing on the graphical processing unit for real-time analysis.This project, an exploratory phase collaboration planned between CAE Healthcare and Prof. Driscoll fromMcGill University, will seek to achieve this first step towards the commercial offering of a computationallyfinite element based surgical virtual reality trainer for spine procedures. In addition to this targeted outcome,the collaboration and training of students will be of benefit to the growing demand of biomedical engineers inCanada. An inter-disciplinary research team with relevant competence in conjunction with the granting of thisNSERC Engage application will insure such benefits come to fruition.
考虑到脊柱是一个复杂的机械系统,从生物力学的角度来看,脊柱手术是最复杂的手术之一。脊柱手术的传统培训成本非常高,并且没有针对技能获取进行优化。该探索阶段项目的目的是构建脊柱、周围组织和神经的 3D 模型。完成这一步骤将导致后续合作,旨在对新的虚拟现实平台进行研究、开发和实验验证,包括触觉反馈,重点关注常见的脊柱外科手术。简而言之,针对脊柱手术的虚拟现实手术训练器包括开放脊柱的视觉显示,临床医生通过手术工具触觉控制与该开放脊柱进行交互。触觉和视觉反馈由基于 FEA 的计算实时提供,然后用户可以虚拟地执行外科手术。技术挑战在于 3D 脊柱模型的概念,以及针对实时分析的图形处理单元上的并行计算而优化的有限元模型的离散化。该项目是 CAE Healthcare 和麦吉尔大学 Driscoll 教授计划的探索性阶段合作,将寻求实现面向脊柱手术的基于计算有限元的外科虚拟现实训练器的商业化的第一步。除了这一目标成果外,学生的合作和培训也将有利于加拿大对生物医学工程师不断增长的需求。具有相关能力的跨学科研究团队与 NSERC Engage 申请的批准将确保这些好处得以实现。

项目成果

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Evaluation of Novel Spine Musculoskeletal Biomechanics in Stability Control
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  • 资助金额:
    $ 1.58万
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  • 资助金额:
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  • 批准号:
    515768-2017
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 1.58万
  • 项目类别:
    Collaborative Research and Development Grants
NSERC/McGill Design engineering chair for interdisciplinary innovation of medical technologies
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  • 批准号:
    544192-2018
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 1.58万
  • 项目类别:
    Chairs in Design Engineering - Research
NSERC/McGill Design engineering chair for interdisciplinary innovation of medical technologies
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  • 批准号:
    544192-2018
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 1.58万
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    Chairs in Design Engineering - Research
The development and evaluation of a novel surgical spine procedure into a physics driven virtual reality FEM training platform
将新型脊柱外科手术开发并评估为物理驱动的虚拟现实 FEM 训练平台
  • 批准号:
    515768-2017
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  • 资助金额:
    $ 1.58万
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Evaluation of Novel Spine Musculoskeletal Biomechanics in Stability Control
新型脊柱肌肉骨骼生物力学在稳定性控制中的评价
  • 批准号:
    RGPIN-2017-04037
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 1.58万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual

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  • 资助金额:
    $ 1.58万
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RUNX1 Research Program 7th Annual Scientific Conference and Patient Meeting
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    $ 1.58万
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知道了