Achtergrond en doel: Een realistische virtuele chirurgie simulatie moet rook simuleren omdat elektrisch snijden thermische weefselschade veroorzaakt. De vortex particle methode om rook te simuleren kan de vortex details en het bewegingstraject van de rook realistisch weergeven, maar er is een hoge computerkost.
Methoden: Om dit probleem aan te pakken, stellen we het 3D Vortex Particles in Cube Algorithm (3D-VPICA) voor. 3D-VPICA kan het visuele effect van rook realistisch weergeven en de computerkosten verminderen. Bovendien, om de realiteit van de rook te verbeteren, stellen wij de methode van het Hulp Partikels Algoritme (APA) voor om met het botsingsprobleem van rook om te gaan.
Resultaten: De 3D-VPICA kan de snelheid van de vortexdeeltjes snel berekenen met behulp van kubusroosters en met een complexiteit die afneemt van O(N2) tot O(N) + O(Mlog 2M). De APA kan ervoor zorgen dat aan de randvoorwaarden wordt voldaan wanneer de rook tegen onregelmatige oppervlakken botst. Experimentele resultaten tonen aan dat 3D-VPICA sneller is dan traditionele methoden van rooksimulatie en dat APA succesvol is in het simuleren van rookbotsingen met bewegende objecten met onregelmatige oppervlakken.
Conclusies: De voorgestelde 3D rooksimulatiemethode werd toegepast op een virtueel chirurgisch systeem met behulp van een hoogfrequent elektrisch mes. De snij- en coaguleeroperaties waren vloeiend en de rook stroomde met getrouwheid.