| 研究概要 |
本研究では，我々が開発してきた有限要素法を用いた三次元脳変形解析モデルと力覚発生装置を融合させることで,仮想手術器具を介した脳モデルへの手術操作に伴う力覚（応力）呈示が可能な手術シミュレーションシステムを構築することを目的とした．平成22年度に変形モデルの計算高速化に取り組み，平成23年度には反力発生装置における出力の質的評価を行った．ここで，実際の手術時の圧排の手応えと力覚提示装置で生成する手応えの差に乖離があることが判明した．これまで使用したモデルでの有限要素解析時には，手術器具と脳モデルの干渉状態にある接触点に最近傍3節点にのみ，変形解析がなされていた．しかし，実際の接触では3点のみでは不十分であり，接触状態により接触している節点数を変化させ，最適な強制変位を与えるプログラムへの改良が必要であると考えられた．このため平成24年度は多点接触による反力生成がなされるプログラムの改良を行った．新しく組み込んだ多点接触による反力生成モデルでは，脳べらの圧排に伴い接触状態にあると判断された節点に対して節点の位置情報，および判別ベクトルと判別四角形の交点位置情報により変位ベクトル（押し込み量）を算出し，強制変位として有限要素法による変形量の解析時に与えるプログラミングとした．脳べらと脳が接触しているにも関わらず，脳表の接点を判別四角形が貫通していると判断されない場合を勘案して，多点接触が行えていない場合には最近傍接点に生じる反力平均値を出力することとした．スタイラスへの出力は最近傍三節点に生じる反力の平均値と，最近傍接点以外で脳べらと接触状態にあると判定された接点で生じた反力を合わせて出力することで質的評価の改良が得られた．
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