力-触觉感知和情绪心理参与的虚拟手术增强训练关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61502240
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0209.计算机图形学与虚拟现实
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The sense perception and psychological participation of surgeons are important ingredients to increase the effectiveness of virtual surgery training. Existing interaction training between surgeons and operated organs is mainly based on surgeon’s visual participation without involving the surgeon’s force-haptic perception and emotional psychological participation. From the perspective of fine operations during surgery training, research on key technologies of virtual surgery training enhanced by force-haptic perception and emotional psychological participation will be conducted. The proposal mainly covers the following elements: (i)Study representation methods on deformation and force feedback of soft body to set up a force perception model based on spherical harmonic functions and radial basis function neural network. (ii)Study textural feature extraction methods from medical images and the mapping relation between the textural feature and three-dimensional force field to construct a vivid haptic perception model based on image texture. (iii)Study emotion classification methods based on physiological response to design a surgery training task classification method based on emotion classification to motivate emotional psychological participation in surgery training. (iv)Taking heart surgery training as an example, we’ll construct an experimental platform to verify the effectiveness of virtual surgery training method proposed. By executing this project, we will improve the technical level of human-computer collaborative training, and provide theoretical and technical support for harmonious interaction between the surgeon and surgery training system.
外科医生的感官感知和心理参与是增强虚拟手术训练效果的重要手段。现有的外科医生与手术器官之间的交互训练主要以受训医生的“视觉”参与为主,未能考虑“力-触觉”的深度感知和“情绪心理”的主动参与。本项目拟从提高外科医生手术训练精细操作水平角度出发,开展基于力-触觉感知和情绪心理参与的虚拟手术增强训练关键技术研究,具体包括:(i)研究柔性体三维变形和力觉反馈的再现方法,构建基于球面调和函数拟合和径向基函数神经网络预测的力觉感知模型;(ii)研究图像纹理特征及其与三维力场的映射关系,建立逼真的纹理触觉感知模型;(iii)研究基于生理响应的情绪分类方法,设计诱发情绪心理参与手术训练的情绪分类和任务分级方法;(iv)以心脏手术训练为例,搭建实验平台,验证虚拟手术训练效果。本项目研究成果将进一步完善和提高人机协作手术训练水平,为实现受训医生与手术训练系统之间和谐交互协作提供理论依据和技术支撑。

结项摘要

外科医生的感官感知和心理参与是增强虚拟手术训练效果的重要手段。现有的外科医生与手术器官之间的交互训练主要以受训医生的“视觉”参与为主,未能考虑“力-触觉”的深度感知和“情绪心理”的主动参与。本项目拟从提高外科医生手术训练精细操作水平角度出发,开展基于力-触觉感知和情绪心理参与的虚拟手术增强训练关键技术研究,具体包括:(1)研究软组织力-触觉模型;(2)研究力-触觉交互纹理再现方法;(3)研究不同情绪诱发下情绪调节系统;(4)搭建虚拟手术系统;(5)研究泊松曲面重建算法;(6)研究黑色素瘤自动检测方法。本项目研究成果将进一步完善和提高人机协作手术训练水平,为实现受训医生与手术训练系统之间和谐交互协作提供理论依据和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(34)
Vehicle Type Recognition Combining Global and Local Features via Two-Stage Classification
通过两阶段分类结合全局和局部特征的车型识别
  • DOI:
    10.1155/2017/5019592
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Sun Wei;Zhang Xiaorui;Shi Shunshun;He Jun;Jin Yan
  • 通讯作者:
    Jin Yan
A Novel Twist Deformation Model of Soft Tissue in Surgery Simulation
手术模拟中软组织的新型扭曲变形模型
  • DOI:
    10.3970/cmc.2018.01764
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    CMC-COMPUTERS MATERIALS & CONTINUA
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zhang Xiaorui;Wang Pengpai;Sun Wei;Badler Norman I.
  • 通讯作者:
    Badler Norman I.
A Real-Time Fatigue Driving Recognition Method Incorporating Contextual Features and Two Fusion Levels
一种结合上下文特征和两个融合级别的实时疲劳驾驶识别方法
  • DOI:
    10.1109/tits.2017.2690914
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems
  • 影响因子:
    8.5
  • 作者:
    Sun Wei;Zhang Xiaorui;Peeta Srinivas;He Xiaozheng;Li Yongfu
  • 通讯作者:
    Li Yongfu
基于薄膜比拟和克里金插值的软组织扭转模型
  • DOI:
    10.19650/j.cnki.cjsi.2017.06.011
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    仪器仪表学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张小瑞;王澎湃;孙伟;朱利丰;刘佳
  • 通讯作者:
    刘佳
A Virtual Puncture Surgery System Based on Multi-Layer Soft Tissue and Force Mesh
基于多层软组织和力网格的虚拟穿刺手术系统
  • DOI:
    10.32604/cmc.2018.01842
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    CMC-COMPUTERS MATERIALS & CONTINUA
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zhang, Xiaorui;Duanl, Jiali;Kavan, Ladislav
  • 通讯作者:
    Kavan, Ladislav

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其他文献

视触觉增强现实技术在上肢康复中的研究进展
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1006-9771.2018.05.011
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国康复理论与实践
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘佳;张晶晶;陈旭;张小瑞;陆熊
  • 通讯作者:
    陆熊
用于实时柔性触觉再现的平行菱形链连接模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国图象图形学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋爱国;张小瑞
  • 通讯作者:
    张小瑞
移动增强现实跟踪注册技术概述
  • DOI:
    10.13878/j.cnki.jnuist.2018.02.012
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    南京信息工程大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘佳;王强;张小瑞;陆熊
  • 通讯作者:
    陆熊
Blink Number Forecasting Based on Improved Bayesian Fusion Algorithm for Fatigue Driving Detection
基于改进贝叶斯融合算法的疲劳驾驶眨眼次数预测
  • DOI:
    10.1155/2015/832621
  • 发表时间:
    2015-06
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张小瑞;王建;何军;Srinivas Peeta
  • 通讯作者:
    Srinivas Peeta
虚拟手术中软组织切割模型研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    计算机应用研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张小瑞;王澎湃;孙伟;刘佳;朱利丰
  • 通讯作者:
    朱利丰

其他文献

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张小瑞的其他基金

视-触觉感知和情感融入的保隐私个性化虚拟手术训练研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
视-触觉感知和情感融入的保隐私个性化虚拟手术训练研究
  • 批准号:
    62272236
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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