基于改进SPH算法的虚拟手术流血模拟

作者：李言; 郭雅春; 廖明亮; 程强强

来源：南昌航空大学学报(自然科学版), 2023, 37(01): 37-43.

DOI：10.3969/j.issn.2096-8566.2023.01.005

• 虚拟手术
• 出血模拟
• 平滑粒子流体动力学
• WCSPH算法

现有虚拟手术系统的流血模拟难以完全模拟血液自身独特的生物学特性，为了提高血液模拟的真实性，本文提出一种改进的SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)出血模拟方法。该算法采用改进的WCSPH(Weakly Compressible SPH,WCSPH)方法改进了传统算法中压强的求解，使其更符合血液自身的特性。此外，还提出一种基于密度的自适应光滑长度算法，使粒子系统可以根据邻居粒子的密度自适应地调节粒子的光滑长度，提高了插值精度，降低了计算误差，提高了模拟的稳定性。实验结果表明：该方法改善了血液仿真的边界细节，提高了粒子之间的稳定性，能够保证血液效果的真实性，并且运算速度快，保证了仿真的实时性。

• 单位
  南昌市第三医院; 南昌航空大学