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龙图腾网获悉天津大学申请的专利一种虚拟手术场景下肝实质与肝内血管及血液的运动交互方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118710842B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410952826.1，技术领域涉及：G06T17/10；该发明授权一种虚拟手术场景下肝实质与肝内血管及血液的运动交互方法是由邢元;张浩;王树新;陈焱;李进华;关博;郑鸿志设计研发完成，并于2024-07-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种虚拟手术场景下肝实质与肝内血管及血液的运动交互方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种虚拟手术场景下肝实质与肝内血管及血液的运动交互方法，主要包括：可视化肝脏体模型和肝内血管体模型的生成；肝实质体模型的生成：将肝内血管体模型借助gmsh软件生成稠密网格，生成由血流粒子的集合构成了血管内血液模型；基于PBD建立肝实质运动模型，外力作用下，肝实质与肝内血管的运动趋势，用于表示肝脏在受到外力作用下，肝实质的运动情况，及肝实质变形作用下导致的其中的血管与血液粒子的运动情况，同时包含在切割情况下，血液粒子的流动情况；实现在虚拟手术场景下，肝脏在受到外力作用下，肝内血管与肝实质之间的运动约束，及血管内血流的运动约束情况。本发明方法充分考虑了肝脏和血管在受力作用下的运动特性。

本发明授权一种虚拟手术场景下肝实质与肝内血管及血液的运动交互方法在权利要求书中公布了：1.一种虚拟手术场景下肝实质与肝内血管及血液的运动交互方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、肝脏体模型和肝内血管体模型的生成： 从术前CT中获取肝脏外表面模型和肝内血管外表面模型，利用solidworks将所述肝脏外表面模型和血管外表面模型分别转为stp格式，形成均由若干个四面体构成的肝脏体模型和肝内血管体模型，将所述的stp格式文件转入到gmsh软件中，生成体模型数据，所述体模型数据包含节点空间位置信息、两个相连接节点信息，节点所属四面体信息；将所有的信息传输到Unity软件中，实现模型的可视化； 步骤2、肝实质体模型的生成： 使用重心法检测位于肝内血管体模型内部的肝脏体模型的节点，根据节点信息，从肝脏体模型中删除包含这些节点的四面体，形成肝实质体模型； 步骤3、血管内血液模型的生成： 将步骤1得到的肝内血管体模型借助gmsh软件生成稠密网格，获取其中的所有节点空间位置信息，针对其中的每一个节点，分别计算距离其最近的节点的欧式距离，并分别生成直径为的小球，所述小球表示血管内的血流粒子用于描述血管内血液流动，由血流粒子的集合构成了血管内血液模型； 步骤4、外力作用下，肝实质与肝内血管的运动趋势，用于表示肝脏在受到外力作用下，肝实质的运动情况，及肝实质变形作用下导致的其中的血管与血液粒子的运动情况，同时包含在切割情况下，血液粒子的流动情况，结合肝实质体模型，肝内血管体模型和血管内血液模型生成肝脏模型；具体包括： 步骤4-1基于PBD建立肝实质运动模型， 肝实质受到外力作用时，使肝实质内相互接触的节点位置发生变化，使用距离约束与体积约束来驱动肝实质模型内其余节点的运动； 距离约束条件： ； ； ； ； ； 其中，A表示节点A的空间坐标，B表示节点B的空间坐标；表示由节点A指向节点B的方向向量的梯度，表示由节点B指向节点A的方向向量的梯度；表示拉格朗日乘数，C表示节点A与节点B之间的距离变化量，表示节点A到节点B的原始长度，表示受力后节点A到节点B的长度，表示节点A位置的重量参数，表示节点B位置的重量参数，所述和用于表征节点在受力作用下的运动特性；表示节点A经过距离约束后的空间坐标； 同理求得节点B经过距离约束后的空间坐标； 体积约束条件： ； ； 其中，表示形变后四面体体积，表示形变前四面体体积，表示变形前后四面体体积的变化量，表示对D点的体积约束； 同理求得； ； ； ； 其中，拉格朗日乘数，表示四面体中各个节点的重量参数，表示对节点i的体积约束，i表示节点位置，表示节点A经过体积约束后的空间坐标； 同理得出节点B经过体积约束后的空间坐标; 步骤4-2基于肝实质模型和肝内血管体模型的各节点的空间坐标生成四面体的内接球； 根据步骤1获得的肝实质模型中所有四面体的信息，做每个四面体的内接球； 设一四面体四个节点的坐标分别为： ； 该四面体的内接球的球心为O，内接球的半径R； ； 其中，为四面体的体积，为四面体的表面积； ； ； ； ； ； ； 内接球的球心O的坐标为： ； ； ； 根据步骤1获得的肝内血管体模型中所有四面体的信息，做每个四面体的内接球，采用与上述计算肝实质模型的内接球球心与直径的计算方法得到肝内血管体模型的内接球球心与直径； 步骤4-3根据肝实质运动模型的各节点的空间坐标生成碰撞球，计算肝内血管的运动情况； 由步骤4-2得到的肝实质模型中的一个内接球O1和肝内血管体模型中的一个内接球的O2，计算两个内接球球心之间的欧式距离，如果该距离小于两个内接球的半径和，则认为两个内接球有接触，设内接球O1的球心和内接球O2的球心的坐标分别为P1、P2，使用步骤4-1中距离约束条件计算P1和P2运动后的空间坐标P1’和P2’，内接球O1所在四面体四个节点的空间坐标变化量等于内接球O1球心的空间坐标变化量，内接球O2所在四面体四个节点的空间坐标变化量等于内接球O2球心的空间坐标变化量，肝实质体模型与肝内血管体模型的其余节点的位置准则根据PBD方法的距离约束与体积约束进行计算； 步骤5、血管内血液的运动情况： 获取肝实质模型中的的四面体信息，基于肝实质四面体信息生成其外接包围球，所述外接包围球用于约束血管内血液模型的血液粒子的运动情况，血液粒子正常运动情况时会受到使其按照正确方向运动的力， 当血液粒子间发生碰撞时，血液粒子的速度大小不变，分别给予发生碰撞的两个血液粒子施加一个力F，该力F的方向是由外接包围球的球心指向血液粒子的球心方向，驱动血液粒子运动； 当血液粒子与肝实质模型中的外接包围球发生碰撞时，肝实质不发生运动变化，肝内血管不对血液粒子的运动产生驱动作用，给予发生碰撞的血液粒子一个碰撞力，驱动血液粒子运动； 当面临组织切除时，肝实质体模型中的四面体被分离开或被删除，该四面体外接包围球组成的运动屏障就会被切开，导致血液粒子在该处没有了运动约束，脱离血管流向外部，形成血液外流的视觉效果。

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