Particle?based modeling of nonlinear viscoelastic deformable objects based on experimental data

Sanal gerçeklik kullanılarak oluşturulan simülasyon bazlı eğitim, gelenekselminimal invasiv ameliyat eğitim tekniklerine alternatif olacaktır. Cerrahi simülatörler,stajyerlerin, gerçek laporoskopik operasyonlarda olduğu gibi, sanal doku ve organlaradokunmasına, hissetmesine ve hareket ettirmesine, doku ile cerrahi aletler arasındakietkileşimleri gözlemlemesine, imkan sağlayacaktır. Yumuşak doku davranışlarını iyi taklitedebilmek için, gerçeğe çok yakın doku modelleri geliştirilmesi gerekmektedir.Parçacık modelleri, yumuşak cisimlerin simulasyonun da oldukça kullanılan biryaklaşımdır. Bu teknik, cerrahi kesim ve yırtılma gibi biçimsel değişimlerin olduğukonularda ağ bazlı metotlara (örnek: sonlu eleman methodu) göre daha iyi bir yaklaşımsağlar. Ayrıca parçacık metodları, ağ bazlı olanlara göre hesaplama açısından daha basittirve uygulanması daha kolaydır. Yine de, fiziksel sistemin tepkisini belirlemek için her bir ağelemanının malzeme katsayıları hesaplanmalıdır. Bu nedenle, gerçekçi doku özelliklerininparçacık modeline entegre edilmesi kolay değildir.Bu tezde, bir robot kolu aracılığıyla toplanan deney verilerini kullanan, doğrusalolmayan viskoelastik doku davranışını simule eden bir parçacık modeli geliştirdik. İlkolarak, yumuşak doku özelliği gösteren bir silikon örneğin gerilime bağlı doğrusal olmayanelastik tepkisi ve zamana bağlı viskoelastik tepkisi ölçüm cihazı ile yapılan statik yüklemeve makaslama gevşemesi deneyleriyle elde edilmiştir. Toplanan veriler yardımıyla, silikonörnek doğrusal olmayan viskoelastik Maxwell katısı kullanılarak modellenmiştir. Dahasonra, bu Maxwell katısı ile aynı davranışı gösteren, doğrusal olmayan viskoelastikMaxwell katılarından oluşan 3 boyutlu parçacık bazlı bir ağ kurulmuştur. Parçacıklarıbirleştiren bireysel Maxwell katılarının malzeme özellikleri, geliştirilen bir dizi özgünoptimizasyon algoritması ile belirlenmiştir.