Contexte et objectif : Une simulation réaliste de chirurgie virtuelle doit simuler la fumée car la découpe électrique provoque des dommages thermiques aux tissus. La méthode des particules tourbillonnaires de simulation de la fumée peut présenter de manière réaliste les détails des tourbillons et la trajectoire du mouvement de la fumée, mais le coût de calcul est élevé.
Méthodes : Pour résoudre ce problème, nous proposons l’algorithme 3D Vortex Particles in Cube (3D-VPICA). 3D-VPICA peut montrer de manière réaliste l’effet visuel de la fumée et réduire le coût de calcul. En outre, afin d’améliorer la réalité de la fumée, nous proposons la méthode de l’algorithme des particules auxiliaires (APA) pour traiter le problème de collision de la fumée.
Résultats : Le 3D-VPICA peut calculer la vitesse des particules tourbillonnaires rapidement à l’aide de grilles cubiques et avec une complexité diminuant de O(N2) à O(N) + O(Mlog 2M). L’APA peut garantir que les conditions aux limites sont satisfaites lorsque la fumée entre en collision avec des surfaces irrégulières. Les résultats expérimentaux montrent que 3D-VPICA est plus rapide que les méthodes traditionnelles de simulation de fumée et que l’APA réussit à simuler la fumée entrant en collision avec des objets mobiles à surface irrégulière.
Conclusions : La méthode de simulation de fumée 3D proposée a été appliquée à un système de chirurgie virtuelle utilisant un couteau électrique à haute fréquence. Les opérations de coupe et de coagulation étaient fluides et la fumée s’écoulait avec fidélité.