Üç boyutlu modellenen organlar üzerinde dokunsal cihaz kullanılarak deformasyonun simülasyonu

Authors : Nazmiye Ebru BULUT, Emre DANDIL

Pages : 1263-1278

Doi:10.17341/gazimmfd.869134

View : 14 | Download : 8

Publication Date : 2022-10-07

Article Type : Research Paper

Abstract :Günümüzde, bilgisayar grafiklerindeki gelişmeler sayesinde, birçok nesnenin asıllarına uygun şekilde sanal ortamda 3B modellenebilmesinde kayda değer gelişmeler elde edilmektedir. Tıp eğitiminde geliştirilen simülatörler ile organlar üzerinde doktor adaylarının çeşitli senaryolar kullanarak sayısız tekrar yapmalarına olanak sağlanarak pratik kazanmaları gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada, insan vücudu içerisinde bulunan safra, böbrek ve dalak gibi yumuşak dokuya sahip organların deformasyon algoritmaları ile yüzeysel benzetimlerinin yapılabilmesi için bir simülatör yazılım platformu geliştirilmiştir. Geliştirilen simülatör üzerinde, tasarlanan dokunsal cihaz donanımı ile anatomik yapılarına uygun şekilde 3B olarak modellenen organlar üzerine dokunulduğunda ya da çekme kuvveti uyguladığında model üzerinde gerçekleşen deformasyonun gerçekleşmesi sayesinde geri bildirim sağlanmıştır. Çalışmada, deformasyonun alınabilmesi için kütle yay ve moleküler modelleme metotları kullanılmıştır. Ek olarak, dokunsal cihaz ile modellenmiş örgü yapısı içerisinde hangi noktaya temas edildiğinin tespiti için çarpışma tespiti yöntemi tercih edilmiştir. Çalışma kapsamında geliştirilen simülatör üzerindeki tüm benzetimler, OpenGL kütüphanesi içerisinde bulunan fonksiyonlar kullanılarak gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca simülatörden toplamda 11 acemi ve uzman kullanıcı için simülasyon geri bildirimleri toplanmış ve her bir yumuşak doku için kullanıcıların elde ettikleri operasyon süreleri karşılaştırılmıştır. Yürütülen deneysel çalışmalar ve istatiksel analizler neticesinde, geliştirilen yazılım platformunun temas tespiti, tepki kuvveti, gerçek zamanlı benzetim ve deformasyon sonuçlarının görsel olarak ve hız açısından istenilen seviyede olduğu görülmüştür.
Keywords : Bilgisayar grafikleri, deformasyon algoritmaları, dokunsal cihazlar, simülasyon, kütle yay sistemleri