Tên luận án:
NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG BỀ MẶT ĐỐI TƯỢNG 3D VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐÀO TẠO NHI KHOA
Ngành:
Công nghệ thông tin
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này giải quyết các thách thức trong mô phỏng cơ thể người 3D trong y tế, đặc biệt là việc tái tạo chính xác "lớp da" cho mục đích đào tạo tiền lâm sàng. Hiện trạng các ứng dụng mô phỏng 3D và thực tế ảo (VR) tại Việt Nam còn ở mức lý thuyết hoặc phụ thuộc vào thiết bị nước ngoài, với ít sản phẩm nội địa tích hợp thiết bị thực và VR 3D. Nghiên cứu này hướng tới nâng cao chất lượng mô phỏng bệnh nhân ảo, tập trung vào bệnh nhi, thông qua cải thiện biểu diễn bề mặt và tương tác.
Mục tiêu cốt lõi là đề xuất các kỹ thuật mới để giải quyết các vấn đề quan trọng trong biểu diễn bề mặt đối tượng 3D và tương tác của chúng trong môi trường ảo, dựa trên ý tưởng "v bề mặt". Các kết quả được ứng dụng trực tiếp để mô ph phỏng lớp da của bệnh nhi trong môi trường ảo 3D, xử lý việc thể hiện màu sắc và biến dạng dưới tác động của ngoại lực. Công trình này là một phần của đề tài cấp nhà nước "Nghiên cứu phát triển hệ thống hỗ trợ thực hành tiền lâm sàng Nhi khoa dựa trên công nghệ thực tế ảo."
Các đóng góp chính của luận án bao gồm:
- **Kỹ thuật xác định va chạm:** Đề xuất một phương pháp mới để cải tiến kỹ thuật xác định va chạm giữa hai đối tượng 3D cứng trong môi trường ảo bằng cách sử dụng song song hai hệ hộp bao, cho phép xác định va chạm nhanh chóng và chính xác.
- **Kỹ thuật biểu diễn thay đổi màu sắc da:** Đề xuất kỹ thuật biểu diễn sự thay đổi màu da của bệnh nhân ảo khi thực hiện thủ thuật xác định thời gian làm đầy mao mạch (CRT), mô phỏng quá trình máu bơm ra và làm đầy lại mao mạch dựa trên các tham số sự sống đầu vào và sử dụng mạng nơ ron lan truyền ngược được huấn luyện từ dữ liệu bệnh nhi tại Bệnh viện Nhi Trung ương.
- **Kỹ thuật biểu diễn biến dạng bề mặt da:** Đề xuất kỹ thuật thể hiện biến dạng chi tiết hơn của bề mặt da bệnh nhân ảo khi có lực tác động (như ấn, sờ) bằng cách tăng mật độ lưới cục bộ tại vùng chịu tác động, cải thiện độ chi tiết hiển thị mà không làm tăng đáng kể dung lượng lưu trữ.
Nghiên cứu cũng đề cập đến các vấn đề liên ngành như học máy để tính toán tham số sức khỏe. Các thử nghiệm đã chứng minh hiệu quả của các kỹ thuật đề xuất trong việc cải thiện chất lượng hiển thị. Các kết quả đã được công bố trên các tạp chí, hội thảo khoa học và ứng dụng vào sản phẩm thực tế phục vụ đào tạo y khoa tại Việt Nam.
Mục lục chi tiết:
-
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÔ PHỎNG BỆNH NHÂN ẢO TRONG THỰC HÀNH Y KHOA
-
1.1. Tổng quan về mô phỏng bệnh nhân ảo trong thực hành y khoa
-
1.2. Mô phỏng bề mặt đối tượng 3D trong y tế
- Tính toán va chạm giữa các đối tượng 3D
- Thể hiện màu sắc trong mô phỏng bề mặt đối tượng
- Thể hiện biến đổi hình dạng của đối tượng 3D
-
1.3. Một số hướng nghiên cứu được đề xuất trong luận án
-
1.4. Kết luận chương 1
-
CHƯƠNG 2. MỘT SỐ KỸ THUẬT TÍNH TOÁN GẦN ĐÚNG TRONG XÂY DỰNG VÀ XÁC ĐỊNH TƯƠNG TÁC BỀ MẶT ĐỐI TƯỢNG 3D
-
2.1. Biểu diễn đối tượng 3D trong không gian ảo
- Kỹ thuật tạo hình đối tượng 3D trong không gian ảo
- Kỹ thuật tạo màu đối tượng 3D trong không gian ảo
-
2.2. Xử lý va chạm giữa đối tượng 3D trong không gian ảo
- Xác định va chạm giữa các đối tượng 3D trong không gian ảo
- Kỹ thuật xác định va chạm đề xuất và đánh giá
- Thực nghiệm và đánh giá
-
2.3. Kết luận chương 2
-
CHƯƠNG 3. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT MÔ PHỎNG BỀ MẶT TRONG THỂ HIỆN DA NGƯỜI DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA NGOẠI LỰC
-
3.1. Kỹ thuật tính toán thời gian làm đầy mao mạch
- Thời gian làm đầy mao mạch của da
- Tính toán tham số sức khoẻ của bệnh nhân ảo dựa tập dữ liệu có sẵn
- Kết quả thực nghiệm
-
3.2. Kỹ thuật biến đổi màu sắc của lớp vỏ đối tượng 3D dưới tác động ngoại lực
-
3.3. Kỹ thuật biến đổi hình dạng của lớp vỏ đối tượng 3D dưới tác động ngoại lực
- Giải thuật
- Kết quả thực nghiệm
-
3.4. Kết luận chương 3
-
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
-
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NGHIÊN CỨU SINH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN