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随形百变！静电弹性新方法让外科手术更加精确高效
2014-12-30 16:56:13 慕雪发布 来源:益择网
益择网讯（慕雪/编译）在微创手术中，医生必须信任能够显示肿瘤位置和敏感血管位置的各个器官的虚拟3D模型。然而，像肝脏这样的软组织在呼吸或碰到手术刀时会变形，内窥镜摄像头虽然能实时记录表面变形，但却不能显示例如肿瘤这样深层结构的变形。为此，卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）斯蒂芬妮·斯派德尔博士团队从物理角度分析了几何形状的适应问题，发明了一种静电弹性新方法，该方法通过实时计算虚拟器官的表面轮廓变形来显示深层的结构变形。
该方法的基本原理很简单：基于计算机断层摄影图像数据，科学家们在手术前建立各个器官的虚拟3D模型，包括肿瘤。手术期间，相机扫描器官表面并且生成一个不变的表面轮廓，随后3D模型紧贴它来适应其形状。当为电力为负时，研究人员建立表面轮廓模型，当电力为正时，建立器官体积模型，然后相互吸引两个模型相互适应，随后，3D模型便可以告诉医生肿瘤如何随器官的变形而移动。研究人员利用两个不同的硅树脂材料模拟真实肝脏的实验证实了静电弹性方法是可用的，甚至十分微小的变形都能被捕获到。
该方法比传统方法更精确，因为它还考虑到了如组织弹性等生物力学因素；而且还成功加速了计算过程，研究人员发现了静电能量与弹性形状适应间的数学计算公式，该公式使得新方法的计算能力比传统方法快得多。此外，与常规计算方法相比,新方法也使用并行计算机，通过这些计算机，研究小组能够实时监控器官模型的变形情况及稳定性。
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