Découpage virtuel interactif de corps élastiques pour simulation chirurgicale

La simulation chirurgicale dans un environnement de réalité virtuelle fournit un moyen de pratiquer certaines opérations sans les risques associés à une intervention sur un patient ou le coût d'un mannequin. Afin de générer un sentiment de présence, on cherche à produire un environnement le plus complet possible, incluant une vision 3D, un retour haptique, des interactions crédibles et un comportement physique réaliste des objets présents. La recherche présentée ici porte sur la simulation physique du comportement d'organes mous, comme le foie ou le cerveau, ainsi que sur le découpage de ces organes à l'aide d'un scalpel, une interaction particulièrement difficile à reproduire virtuellement de façon réaliste. L'objectif principal est de développer une méthode de déformation à la fois réaliste et efficace, et de permettre à un utilisateur de découper interactivement un objet simulé par cette méthode, à l'aide d'un outil tranchant virtuel. De plus, nous voulons que la déformation et les interactions soient décrites avec une grande précision, tout en permettant d'effectuer les calculs très rapidement, pour une interaction fluide qui maintient le sentiment de présence.''

Abstract

Surgery simulation in a virtual reality environment provides a way to practice certain operations without the risks associated with performing surgery on a patient or the cost of using arealistic dummy. To facilitate immersion, we seek to produce an environment as complete as possible, including 3D vision, haptic feedback, credible interactions and a realistic physical behavior of simulated objects. The research presented in this document focuses on the physical behavior of soft organs, like the brain or liver, and on cutting these organs using a scalpel. It is especially difficult to reproduce virtually that interaction in a realistic way. The main objective is to develop a deformation method that is both realistic and efficient, and to allow a user to interactively cut an object simulated through this method, using a virtual sharp tool. Furthermore, we want the deformation and interactions to be described with high precision while allowing for fast computations, for a smooth interaction that maintains immersion.''