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目录

1. 第一篇医学物理论文范文参考：普通高中物理课程内容与大学物理课程内容的适切性研究
2. 第二篇医学物理论文样文：中国中学物理课程政策演变研究（1949-2011）
3. 第三篇医学物理论文范文模板：基于偏微分方程的图像分割和肿瘤生物医学建模研究
4. 第四篇医学物理论文范例：人体与加速器的蒙特卡罗计算建模关键技术研究及应用
5. 第五篇医学物理论文范文格式：生物软组织建模仿真方法研究

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第一篇医学物理论文范文参考：普通高中物理课程内容与大学物理课程内容的适切性研究

自1999年开始,我国进行了新一轮的基础教育课程改革,这次改革的力度之大是空前的,在课程理念、课程目标、课程内容、课程实施方式上发生了根本的变革,是一个全方位整体改革的系统工程.在新时期,新形势下,物理课程也发生了相应的变革.我国基础教育阶段的物理课程改革顺应了世界科学教育和物理教育的发展趋势,为了使高中毕业生具有更高的科学素质,以适应二十一世纪技术化社会的需要,在物理课程设置和教学内容等方面进行了调整和更新,现行的高中物理新课程在内容上体现了时代性、基础性、选择性,对于进一步提高学生的科学素养起着重要的作用.

本研究是在高中物理新课程改革背景之下,基于学生通过高中物理学习对现行大学物理学习的适应性如何的疑问而进行的,即高中物理新课程所提供的知识准备是否充分高中物理课程内容的变化将会在一定程度上对大学物理课程的学习产生怎样的影响对这些问题的看法,物理教育研究者的意见存在分歧,至今为止,没有清楚的研究,因此我们认为对现行高中和大学物理课程内容进行研究具有必要性和紧迫性.通过本研究可使我们真正了解基础教育物理课程改革,可以真正了解通过新课程学习的学生,在现行大学物理课程学习中的适应性如何理清这些问题将有助于促进中学物理新课程改革有序健康地发展,同时也可为大学物理课程改革提供一定的借鉴.

本研究涉及到以下三项研究：

1．高中物理课程内容分析

我们以普通高中物理课程标准为依据,将普通高中物理课程标准实验教材作为研究对象,通过对教材内容的分析,呈现高中物理课程内容.对于高中物理教材的选取,我们认为现行高中物理课程标准实验教材在统一的课程标准之下、统一编审的前提下,逐步实现了多样化,出现了“一纲多本”的局面,对于每个版本的教材进行分析,显然是不现实的,各版本的教材是遵循高中物理课程标准进行编写的,体现了相同的课程理念,所包含的知识内容是基本相同的,不同之处仅在于知识呈现的方式,语言文字的叙述,版面的设计等方面,即教材的深层结构没有什么差别,这也正是我们要研究的内容,所以在此我们选择“司南版”高中物理教材作为我们的研究对象.

对于高中物理课程必修模块和选修模块(3个系列)的内容分析,我们主要从知识分析和方法论分析着手.知识分析主要分析教材体系和逻辑结构、教材的重点、难点及其知识应用,方法论分析即教材中所体现的研究物理学所应用的各种基本方法,如：分析、综合、归纳、演绎、类比、理想化方法等,通过分析,可以明确物理学的研究方法,体现出教材如何实现对学生的科学态度、科学精神以及科学世界观的培养.

2．大学物理课程内容分析

由于专业设置的不同,大学物理没有统一的教学大纲,所以我们以大学物理教材作为研究对象,通过对教材内容的分析,呈现大学物理课程内容.对于大学物理教材的选取,我们通过调研就大学物理教材的使用情况进行调查统计,调查取样是在全国各省市选取综合性大学、工科院校、师范院校、农林、医学院校进行调查,调查采取的方式主要有以下几个途径：一是向各高校发出信件询问大学物理教材的使用情况(向100所高校发出信件),二是通过电话与高校的物理学院取得联系,三是通过上网,进入各高校的物理学院进行查询(教学计划),或者是通过各高校的精品课程介绍也获取了有价值的信息,最后我们收集到全国25个省市自治区,共105所高校大学物理教材的使用情况,我们经过统计得到使用数量较多、具有代表性的物理教材作为我们的研究对象(共约53本教材).

3．高中物理课程内容和大学物理课程内容的比较和分析

在对高中物理课程内容和大学物理课程内容分析的基础上,我们就高中物理模块课程与大学不同专业物理课程的对应情况作进一步的分析,研究高中物理模块课程在多大程度上能够提供学生进一步学习的需要,同时,考虑到模块课程的选取问题,我们还要分析不同模块课程的选取对学生后续学习的影响.

研究结果认为：

1．高中物理共同必修+选修1系列同文科大学物理的价值取向基本是一致的,它所提供的物理基础知识,基本上能够满足学生将来进一步学习文科大学物理的需要

文科大学物理教材对力、热、电、光、原的知识进行了简单的定性讲述,教材内容大部分介绍了物理学研究的前沿问题,如基本粒子、现代宇宙学、熵、混沌、分形、对称性原理等,还探讨了物理学与社会、科技发展有关的问题,主要涉及到航天技术、物理学与材料科学、物理学与能源科学、物理学与生命科学、物理学与环境科学、医学中的物理学、信息技术、激光的应用、微观世界的近代技术应用等.

高中物理必修模块讲述了经典力学的基础知识,以及相对论和量子论的初步知识,为学生进一步学习电磁学、热学等知识打下了一定的基础.选修1-1讲述了电磁学的基本概念和规律,选修1-2讲述了热学的基本概念和原理,而对于机械振动、机械波、波动光学的基本知识没有涉及到.学生在学习了高中物理共同必修和选修1系列后,能够掌握力学、电磁学、热学、原子物理、相对论和量子物理的基础知识,为学生进入大学后的学习奠定了一定的基础.而对于机械振动和机械波,以及波动光学的知识,虽然在选修1系列中没有涉及到,如果在大学阶段需要进一步的学习这部分知识,那么根据学生高中阶段的物理基础知识,结合文科大学物理自身的特点来讲,学生同样可以较容易地接受.

2．高中物理共同必修+选修2系列同一般工科大学物理的价值取向基本是一致的,它所提供的物理基础知识,基本上能够满足学生将来进一步学习工科大学物理的需要

工科大学物理涉及到力学、热学、电磁学、波动与光学、近代物理的内容,是在高中物理基础上的进一步深化和提高.其重点放在讲清物理本质上,讲解物理概念和规律的应用(通过计算去分析问题和解决问题),以帮助学生建立鲜明的物理图像.没有繁琐的公式推导和数学运算,数学仅限于微积分和矢量分析.就教材中涉及到的具体内容而言,光学部分只讲解了波动光学的内容,而没有涉及到几何光学部分,对于物理学在工程技术上应用的内容介绍较少.

高中物理选修2系列没有涉及到机械振动和机械波、动量的知识内容,通过分析我们认为,对于学生后续的学习不会产生大的影响.此外,高中物理选修2系列突出了物理学的应用性和实践性,注重学生动手实践能力的培养,为学生将来从事实际应用和操作等方面的学习打下了良好的基础.

3．高中物理共同必修+选修2系列同农林、医学院校大学物理的价值取向基本是一致的,它所提供的物理基础知识,基本上能够满足学生将来进一步学习大学物理的需要

农林院校和医学院校的物理课程所涉及到的物理学知识的深度和广度基本相同,就具体的知识内容而言,力、热、电、原子四部分基本相同,只是在光学部分内容稍微有些差异,农林院校没有讲述几何光学的内容,讲述了光的吸收、色散和散射,而医学院校则与之相反,在原子物理部分,医学院校则重点讲述了X射线的知识.如果将农林、医学院校的物理课程所涉及到的知识与工科院校相比较,其区别在于流体力学的知识和光学部分,对农林、医学院校来讲,这部分知识都是作为专门的一章来介绍的,涉及到流体力学的主要概念和规律.光学部分工科院校物理课程只讲述了波动光学的知识,而医学院校则讲述了几何光学、波动光学,农林院校讲述了波动光学和光的吸收、色散和散射.在知识的讲述上,农林、医学院校的讲述方式是简单介绍物理学基本原理,然后就介绍物理理论知识在生物科学、农林科技以及日常科技中的应用、物理学在现代医学方面的应用,较少涉及到公式的推导、数学计算等.由此看来,高中物理选修2系列与农林、医学院校大学物理课程相比,两者在取向上是一致的,都侧重于物理学知识在生产、技术中的应用,它所提供的知识准备也是足够的.

4．高中物理共同必修+选修3系列同理科大学物理的价值取向基本是一致的,它所提供的物理基础知识,基本上能够满足学生将来进一步学习大学物理的需要

理科大学物理同样涉及到力、热、电、光、原五部分的内容,但是,同工科院校相比每一部分的内容讲得都比较深入,注重物理学的理论、思想、方法、数学方法的运用、计算量较多.此外,对于某些重点工科院校及相应的专业,其对物理知识的要求较高,对于今后想报考这些学校的高中学生来讲,选择高中物理选修3系列进行学习同样是适合的.

5．不同模块课程的选取对学生后续学习的影响

通过高中物理共同必修1、共同必修2、选修3-1、选修3-2的学习,学生能够较系统地掌握物理学中力学、电磁学的基本概念和原理,以及其中的物理学思想、观念和研究方法,为大学阶段的进一步学习打下了良好的基础,选修3-1、选修3-2可作为选修3系列中的必选内容.就选修2系列来讲,对于那些今后从事实际应用和工程技术的学生而言,选修2-1是电磁学的基础知识及应用,学生可将这一模块作为选修中的必修,为今后的进一步学习奠定基础,选修2-2是力学和热学的基础知识和应用,这一模块涉及到刚体、热机、制冷机等应用性知识,对于将来从事工程技术方面学习的学生可选择这一模块进行学习.选修2-3是波动光学、几何光学和原子物理的基础知识,对于从事农林、医学方面学习的学生可选择这一模块进行学习.就选修1系列而言,选修1-1讲述了电磁学的基本概念和规律,文科学生可将这一模块作为选修中的必修.

第二篇医学物理论文样文：中国中学物理课程政策演变研究（1949-2011）

本文以中学物理课程标准（教学大纲）和中学课程方案（教学计划）为切入点来研究新中国成立以来我国中学物理课程政策的演变.从学理上讲,它能深化人们对科学与教育互动关系的认识；以实践来说,它能为我国新时期中学物理课程政策的制定提供依据和借鉴.

本文首先对我国中学物理课程政策的演变进行了宏观历史研究；其次,从课程设置、课程内容、价值取向和政策制定四个专题对我国中学物理课程政策演变作具体分析；最后,则是在总结归纳我国中学物理课程政策演变的内在逻辑的基础上,探求我国中学物理课程政策的发展方略.

全文分七章展开,主体部分是第二章至第七章：

第一章,绪论.主要是阐述研究的问题和意义,研究材料和研究思路,以及相关学术史和核心概念.

第二章,通过对我国历次中学物理课程标准（教学大纲）的出台背景、政策影响的历史研究,梳理出我国中学物理课程政策发展的大致脉络,并总结出它内在的政策变迁动力机制.研究表明：我国中学物理课程政策经历了一个“从民国过渡——学习苏联——自主探索——拨乱反正——义务教育实施——新一轮课程改革”的发展历程.政策变迁的动力机制从简单的政治形势推动走向“外在制度内生化”.

第三章,主要关注了课程设置的两个焦点：课时和选修课.首先,对中学物理课时的演变做了统计研究.研究表明：初中物理课时变化不大,高中物理课时则经历了一个从不断上升到不断下降的过程.学科课程设置变化是影响物理课时变化最主要的因素.80年代以来,规定课时在实际执行中存在政策失灵现象.其次,采用历史制度主义分析框架分析了高中物理选修课程制度的出现和发展.研究表明：由于“应试教育”体制、课程集权管理模式和学科本位教学模式的存在,我国中学物理选修课制度的实施和发展存在路径依赖现象.

第四章,对课程内容的演变进行定性和定量分析.首先,在借鉴Fensham和魏冰等人研究工作的基础之上,建构了一个用来分析我国物理课程“精英教育”和“大众教育”取向的框架,并以此对我国历次课程标准（教学大纲）的“教学内容确定的原则”做了定性分析研究.研究表明：1986年后,随着九年制义务教育的推行和国际上“科学为大众”理科课程理念的影响,“大众教育”价值取向逐渐被政策制定者所重视.其次,我们以高中物理为例,对我国中学物理课程具体内容的发展变化情况做了定量统计分析.研究表明：中学物理课程内容的选择一直注重核心概念和规律；非核心的物理知识和伴随含义的选择纳入则有很强的时代性.从1950年到2003年,课程在广度和难度上都呈下降趋势,“大众教育”的课程取向逐渐在课程内容具体要求中得到落实.

第五章,从“学科发展”、“社会发展”和“学生发展”三个维度,对我国历次中学物理课程标准（教学大纲）的“课程目标”和“教学建议”的价值取向做了定性和定量分析,从而探讨中学物理课程政策的价值取向.研究表明：1986年以后,以“学生发展”为本的价值取向在中学物理课程政策中逐渐凸显出来.2000年以后,中学物理课程政策呈现出“学科发展”、“社会发展”和“学生发展”三种价值取向有机融合的状态.

第六章,研究了我国中学物理课程政策制定的变迁历史.研究表明：1978年之前,我国中学物理课程政策的制定人员结构比较单一.1978年之后,参与政策制定的人员结构不断多元化,制定模式也逐渐走向公众制定模式.在不同的历史时期,我国科学家分别以审定者、顾问、制定者的角色身份间接或直接参与了我国中学物理课程政策的制定.

第七章,在前面几章研究的基础之上,总结不同历史时期我国中学物理课程政策的特征,指出范式转型是我国中学物理课程政策演变的内在脉络.进一步,基于对历史的反思,提出“基于证据”制定政策是我国基础教育课程改革政策制定的战略选择.

第三篇医学物理论文范文模板：基于偏微分方程的图像分割和肿瘤生物医学建模研究

偏微分方程是反映有关的未知变量关于时间的导数和关于空间变量的导数之间制约关系的等式.许多领域中的数学模型都可以用偏微分方程来描述,很多重要的物理、力学等学科的基本方程本身就是偏微分方程.早在微积分理论刚形成后不久,人们就开始用偏微分方程来描述、解释或预见各种自然现象,并将所得到的研究方法和研究成果运用于各门科学和工程技术中,显示了偏微分方程对于人类认识自然界基本规律的重要性.逐渐地,以物理、力学等各门科学中的实际问题为背景的偏微分方程的研究成为传统应用数学中的一个最主要的内容,它直接联系着众多自然现象和实际问题,不断地提出和产生出需要解决的新课题和新方法,不断地促进着许多相关数学分支(如泛函分析、微分几何、计算数学等)的发展,并从它们之中引进许多有力的解决问题的工具.偏微分方程已经成为当代数学中的一个重要的组成部分,是纯粹数学的许多分支和自然科学及工程技术等领域之间的一座重要的桥梁.

本论文主要讨论偏微分方程这一强大的数学工具在图象分割和生物医学建模领域的应用.

在图像处理和计算机视觉中,基于偏微分方程的方法已经成为研究的热点.一方面它得益于偏微分方程作为基础数学的一个重要分支,已经形成了理论体系和数值方法；另一方面也得益于传统的图像处理技术所积累的经验.在过去的十几年里,偏微分方程被广泛应用于不同的图像处理领域：图像分割、放大、超分辨率分析、修复、锐化、去噪、运动物体轮廓跟踪等等.

在图象分割领域,偏微分方程的应用开始于上世纪八十年代末——Kass等人提出了以偏微分方程为基本形式的活动轮廓模型,从动力学角度来研究曲线的演化过程,通过求解偏微分方程得到图像感兴趣区域的边界.在接下来的三十年里,随着该模型的迅速发展,活动轮廓模型逐渐成为最有生机、最成功的图像分割技术之一,之后它衍生出各种不同特点的模型,如几何模型、活动曲面、形变气球、形变轮廓、形变曲面等等.在所有活动轮廓模型中,本论文主要研究了两种经典几何模型的基础理论和改进——基于边缘信息的测地活动轮廓模型(GAC)和基于区域信息的C-V模型,这两种模型都对以后的图像分割产生了巨大的影响,但是由于这两种模型各自的缺点,其应用范围都受很大限制.因此,本论文在图象分割方面的研究工作主要是,分别针对这两种经典的活动轮廓模型,GAC模型和C-V模型,进行了改进,使得改进后的模型有更广的应用和更好的分割效果.

偏微分方程不仅仅能够在图像分割领域发挥作用,这一强大的数学理论工具也被应用到生物医学工程领域.生物医学工程是在电子学、微电子学、现代计算机技术,化学、高分子化学、力学、近代物理学、光学、射线技术、和精密机械发展的基础上,在与医学结合的条件下发展起来的.它包含的研究方向很多,比如生物系统建模与仿真、生物医学信号检测与分析、生物医学成像和图像处理、电磁场生物效应、人工器官以及相关的医疗仪器研制等.本论文即利用偏微分方程的数学理论、多种物理学理论和计算机技术,研究了两种与肿瘤密切相关的生物系统的建模与仿真.

肿瘤是威胁人类生命的重要杀手之一.它生长旺盛,常呈持续性生长,恶性肿瘤更是无限制地向外周扩散,侵犯要害器官和引起衰竭,最后导致人死亡.随着科学技术的发展,研究和分析肿瘤的方法越来越多样化.目前,对于肿瘤研究的热点主要在于(1)研究肿瘤的生长趋势；(2)研究肿瘤药物传递的过程和效果,这两方面知识的获得对于肿瘤生长机理的认识和理解,以及对于肿瘤的诊断和治疗具有科学的和现实的意义.

实验数据和理论研究表明,影响肿瘤生长的微环境因素多种多样,肿瘤的生长是一个复杂的变化过程,受到肿瘤细胞与细胞,细胞与基质之间相互作用的影响,同时肿瘤细胞间压强以及营养浓度的分布等因素都将直接影响肿瘤的生长变化.同样地,对于肿瘤内部的药物传递过程,肿瘤内部复杂的微结构和微环境,以及药物本身的特性都将对药物传递的分布和结果产生作用和影响.因此,仅仅依靠传统的临床和实验方法,已经不足以充分说明影响肿瘤生长的各种因素与肿瘤生长趋势之间的相关性,以及肿瘤内部复杂环境与药物注射传递过程的相关性.在这种情况下,应用数学和物理理论,结合计算机技术,将各种影响肿瘤生长和药物传递的因素综合考虑,建立可靠的肿瘤生长趋势模型和肿瘤内部药物传递模型,对于获得肿瘤生物学过程的知识,以及优化肿瘤药物治疗方案都将有着特殊的意义.因此,本论文中在生物医学建模方面的工作主要是,应用基于偏微分方程的数学物理方法,研究了肿瘤生长趋势和肿瘤内部药物传递过程这两个生物系统的建模和仿真.

本论文的主要创新点有：

1.在基于偏微分方程的图像分割方面,首先,以实现人脑部矢状位海马体结构的分割为目的,对基于边缘信息的GAC模型进行了改进.通过分析GAC模型曲线演化的行为,将先验区域力和先验形状力合理地添加到原始GAC模型中,实现了先验知识对曲线演化的有效约束——先验区域力指导曲线快速演化进入分割目标所在区域；先验形状力指导曲线在先验区域中更加精确的实现目标的分割.在将其应用到人脑部矢状位海马体结构的分割的仿真实验中,取得了良好的分割效果,证明了添加先验知识的GAC模型的有效性.

2.以基于图像区域的C-V模型为原始模型,在分析一种改进C-V模型——局部二值拟合(LBF)模型行为的基础上,应用高斯混合模型(GMM)和粒子群优化(PSO)算法实现更为快速和有效的局部分布拟合模型.无论是基于全局信息的C-V模型还是改进的基于局部信息的LBF模型,其目标区和背景区的拟合灰度分布值都是随着曲线演化需要不断更新的,因此在改进的局部分布拟合模型中,我们应用GMM模型来预先估计图像目标区和背景区的拟合灰度分布函数,并应用PSO算法优化GMM模型的计算过程.这就使得目标区和背景区的拟合灰度分布函数不再依赖于曲线的演化,而是在曲线演化之前就已经得到.仿真实验证明我们改进后的模型使得曲线演化的速度更快,结果更精确.

3.在肿瘤生长趋势建模方面,通过综合考虑肿瘤细胞间粘着能量,细胞速度,细胞间压强,肿瘤内部质量交换,以及营养浓度分布等多个因素,以符合质量守恒定律的对流-扩散-反应方程和符合流体力学的对流-扩散方程为基础,建立了一种描述肿瘤生长趋势的离散-连续混合型数学模型,并给出了详细的数值实现方案.仿真实验和结果分析证明了本论文所构建的肿瘤生长模型能够演化肿瘤向外生长扩张的趋势,并能够根据营养浓度的变化等条件演化出相应的结果,模拟出肿瘤生长过程中出现的突起结构,是符合实际肿瘤生长的基本模式的.

4.在肿瘤内部药物传递建模方面,以流体力学中表达动量守恒定律的纳维-斯托克斯方程为主体,并结合连续方程和对流-扩散方程,构建了肿瘤内部药物传递过程的数学模型.为了突显肿瘤环境特性对药物传递的影响,我们把肿瘤环境视为一种多孔性组织,从质量、动量和药物浓度守恒的本质考虑,将可以表达肿瘤环境多孔性结构的孔隙参数合理地添加到了连续方程、N-S方程和对流-扩散方程中,同时考虑了由这种多孔性结构带来的摩擦力作用.为了突显药物自身特性对药物传递的影响,我们以实际的实验数据为依据,认为药物会滞留于流体的运动,因此将药物和流体分开考虑,用表达药物流动和流体流动速度的关系式来区分流体和药物,这就使得我们的模型会随着药物的不同而发生变化,更加突显药物特性对药物传递分布结果的影响.仿真实验和结果分析证明了本论文建立的模型可以辅助分析和预测在各种因素作用下导致的肿瘤内部药物分布的结果.

第四篇医学物理论文范例：人体与加速器的蒙特卡罗计算建模关键技术研究及应用

放射治疗是临床上治疗肿瘤的三大手段之一,剂量计算是放射治疗计划设计与验证的核心技术.基于蒙特卡罗的剂量计算方法被公认为最精确的放射治疗剂量计算方法,而是否能够建立高精度的加速器装置和人体模型是决定剂量计算精度的关键因素之一.基于上述问题本文深入研究了蒙特卡罗模拟放疗计划过程中涉及的加速器治疗头的建模、多叶光栅建模、人体模型建模和加速器装置与人体模型的耦合建模等一系列关键问题.主要的创新点如下：

1、发展了基于直线加速器治疗头CAD模型的精确蒙特卡罗建模方法,实现加速器工程模型到蒙卡模型的转换,为放疗计划模拟提供了真实的射束源.基于该方法建立了某国产加速器治疗头的精确模型,模拟了6MeV加速器的光子射束,通过纯水模例题计算与实测值进行对比,数据一致性验证了所建立的加速器模型的正确性.

2、发展了一种能够模拟多叶光栅(MLC)精细结构的精确建模方法,解决适形或调强放疗计划中复杂限束装置的精确建模的困难问题.参数化的建模界面可以建立MLC特有的弧形端面、舌状和凹槽结构、侧面聚焦于加速器源点的叶片,精细地模拟了MLC叶片的机械几何构造,解决手工建模的复杂性问题.通过纯水模例题计算与实测值的对比,验证了MLC建模的正确性.

3、基于层次化建模思想,发展了加速器治疗头、MLC和人体模型的耦合建模方法,实现了放射治疗射束与人体剂量的整体输运的模拟.通过模拟真实的放疗计划例题与EGSnrc的计算结果进行对比测试,结果的一致性证明了耦合方法的准确性.

第五篇医学物理论文范文格式：生物软组织建模仿真方法研究

随着计算机科学与技术的快速发展,医学仿真已经从单一的视觉仿真逐渐向物理仿真和生理仿真发展.以虚拟手术仿真为代表的基于物理的医学仿真的基础问题是生物软组织建模仿真,其主要任务是生物软组织的几何建模、物理建模、变形计算、碰撞检测、交互操作、视觉绘制、触觉反馈等.文章首先对这些关键技术和应用情况做了一个比较全面的概述,指出当前研究的焦点是折中仿真的实时性和真实性.文章主要以厦门大学的国家自然基金项目—虚拟眼建模仿真课题为依托,以白内障手术仿真、肝脏手术仿真为背景,系统的研究了生物软组织建模仿真的方法,并以福建省自然基金项目—虚拟手术仿真基础平台研究为基础,分析设计了一个可扩展的基础框架.

生物软组织仿真是多学科融合的应用研究领域,文章系统的论述了生物软组织建模仿真的一些基础理论和方法,包括几何模型的数据结构—半边数据结构和半面结构,网格剖分和插值细分的基础理论,生物软组织的生物力学特性和典型的物理建模方法,CT图像的基本原理.

白内障手术仿真的第一步是撕囊.囊膜是附着在晶状体上的一层富有弹性的透明薄膜.文章系统地研究了囊膜建模仿真的全过程.用裂隙灯测量的数据拟合的多项式建立了晶状体的轮廓曲线,然后经旋转离散建立了囊膜的三角面模型并用半边结构表示.使用准静态求解的线弹性质点弹簧模型和碰撞检测技术,建立了具有附着特性的囊膜物理仿真模型.通过一种渐进动态切割方法,实现了囊膜切割操作.依据断裂力学的基本原理,分析、设计了囊膜撕裂的基本算法,实现了囊膜定向撕裂.虚拟器械与囊膜的交互不仅在视觉上给出反馈,作者还建立了具有黏滞性摩擦反馈的触力觉仿真模型,使交互触摸、拉伸、切割和撕裂等更具有真实感.

白内障手术仿真的另一重要步骤是碎核乳化过程即把膜下的皮质和晶状体核吸出体外.文章以三角面模型为限定,依Delaunay准则对皮质和核进行了四面体剖分,并用半面数据结构表示.对四面体剖分建立了对应的质点弹簧模型,提出了一种基于半面结构的劈核仿真算法.把分核的结果视为类刚体,采用一种无网格的光滑粒子流体动力学模型SPH建模,在吸食器接触的一定的范围内的粒子采用随机删除机制删除,以仿真乳化吸出过程.

基于医学图像的建模仿真是典型的医学仿真过程,文章从CT医学图像的预处理一分割方法,MC表面重构,QEM模型化简与平滑等,到有限元建模,作了比较系统的论述.以肝脏、鼻咽部为例应用了这些方法并作了一些改进,如多组织的鼻咽部建模,优化的QEM简化方法等,还探讨了黏弹性有限元建模问题.

文章针对面模型提出了一种局部自适应建模仿真方法,该方法以一个可以接受的比较稀疏的面模型为基础,通过蝶型插值细分方法建立了若干细节层次,借助于一个森林结构把它们组合起来,仿真时动态地局部加细分,这样在不增加模型整体复杂度的情况下,提高模型仿真的精度,在触觉反馈计算中,提出了一个层次半边碰撞检测方法,大大减少了触觉线程中碰撞检测的开销,为了加速物理仿真的计算,系统讨论了GPU用于通用计算的基本特征和方法,提出了基于GPU的质点弹簧建模方法,分析了基于GPU的有限元仿真加速的基本实现方法.

文章针对虚拟手术仿真的应用研究现状提出了建立一个虚拟手术仿真基础平台,搭建一个可扩展的基础框架的重要性和实际意义.基于面向对象的方法,从系统需求分析,功能分析出发,通过用例顺序图研究定义了与功能、场景相关的基础类,分析了虚拟手术仿真的一些可扩展点,给出了系统基础框架的层次结构体系模型.从框架设计实现的基本设计模式出发讨论了框架系统实现的基本策略,以及双线程的同步器共享的运行机制.

总之,文章在实时和真实的折中平衡方面提出了几种加速算法如自适应局部求精方法、层次半边碰撞检测方法、基于GPU的硬件加速方法,以白内障手术仿真为主线,系统地给出了晶状体囊膜、晶状体皮质、晶状体核的建模仿真方法,系统地论述了基于医学图像的建模仿真方法,系统地分析设计了一个虚拟手术仿真基础框架.尽管如此,本文所做的工作还远远不够,可以说仅仅是开始,每个问题都需要再深入研究.

主要论述了医学物理论文范文相关参考文献文献.

医学物理引用文献:

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[2] 医学物理外文外文 医学物理论文参考文献数量是多少

[3] 医学物理论文提纲格式模板 医学物理论文大纲如何写