Real-time elastic deformations of soft tissues for surgery ... · Real-time elastic deformations of...

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HAL Id: inria-00615032 https://hal.inria.fr/inria-00615032 Submitted on 17 Aug 2011 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Real-time elastic deformations of soft tissues for surgery simulation Stéphane Cotin, Hervé Delingette, Nicholas Ayache To cite this version: Stéphane Cotin, Hervé Delingette, Nicholas Ayache. Real-time elastic deformations of soft tissues for surgery simulation. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, Institute of Electri- cal and Electronics Engineers, 1999, 5 (1), pp.62-73. <10.1109/2945.764872>. <inria-00615032>

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HAL Id: inria-00615032https://hal.inria.fr/inria-00615032

Submitted on 17 Aug 2011

HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestinée au dépôt et à la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publiés ou non,émanant des établissements d’enseignement et derecherche français ou étrangers, des laboratoirespublics ou privés.

Real-time elastic deformations of soft tissues for surgerysimulation

Stéphane Cotin, Hervé Delingette, Nicholas Ayache

To cite this version:Stéphane Cotin, Hervé Delingette, Nicholas Ayache. Real-time elastic deformations of soft tissues forsurgery simulation. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, Institute of Electri-cal and Electronics Engineers, 1999, 5 (1), pp.62-73. <10.1109/2945.764872>. <inria-00615032>

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Volumetric model

surface 3D model

CT scan, MRI,

Construction of the

Geometric Modeling

BiomechanicalExperiments

Physical ModelFinite Element Method

Non-lineardeformations

Non-linearforces

Physical Modeling

NLM database

of the organ

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radial

controlled displacement and speed

measured

loading

force

measured

deformation

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0.0 0.5 1.0 1.5 2.0time (s)

0.0

2.0

4.0

6.0

Loading speed = 500 mm/min

Axial displ. (mm)Radial displ. (mm)Force (N)

F���a 1,a C%E�J QVS/L�Z.JMG)\,$/H W@F�P/JVT:W H`HKE/J JVP/T \�� H[E�J J#' ?-JML�F�N`JMP�HVY��*\�L WQV\�N ?/L[JMGKG[F�\�P G1?-JMJMT \��������@N`N�� N`F�PAa

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0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0Axial displacement (mm)

0.0

1.0

2.0

3.0

Rad

ial D

isp

lace

men

t

Loading speed = 500 mm/min

Linear radial def. (mm)Non−linear radial def. (mm)

F���a)3/a�� F�P/JDW@L�W@P�T P/\�P/]^R�F�P�JVW@L LKW@T�FXW@RIT/F�GC?�RXW@QMJMN`JMP�H[G W@G��*S/P�Q HKF�\�P�G�\��HKE�J WE',FXW@R T�F�G1?�RXW@QMJMN`JVP.HVa

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0

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Loading speed = 500 mm/min

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Radial displacement in LINEAR theory

Dr

F���a��/a��U\�P/]^R�F�P�JVW@L T�F�GC?/RXW@QVJMN`JMP.H;J#' ?�L�JVG[GKJMT F�P HKJML�N`G;\��_H[E�J R�F�P�JVW@LT�F�GC?�RXW@QMJMN`JMP�HVa

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(Fx, Fy, Fz)

(x, y, z)Positions

Forces

Workstation (PC)

500 Hz

Force Feedback Device

Computationof the

Deformation

Collision Detection

Computationof the forces

Positions(x, y, z)Shared Memory

Graphic Workstation

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