Antecedentes e objetivo: Uma simulação realista de cirurgia virtual precisa simular a fumaça, pois o corte elétrico causa danos térmicos ao tecido. O método de partículas de vórtice de simulação de fumaça pode apresentar de forma realista os detalhes de vórtice e trajetória de movimento da fumaça, mas há um alto custo computacional.
Métodos: Para resolver este problema, propomos o algoritmo 3D Vortex Particles in Cube Algorithm (3D-VPICA). O 3D-VPICA pode realisticamente mostrar o efeito visual da fumaça e reduzir o custo computacional. Além disso, a fim de melhorar a realidade do fumo, propomos o método de Algoritmo de Partículas Auxiliares (APA) para lidar com o problema da colisão do fumo.
Resultados: O 3D-VPICA pode calcular a velocidade das partículas do vórtice rapidamente com a ajuda de grades de cubos e com a complexidade diminuindo de O(N2) para O(N) + O(Mlog 2M). A APA pode assegurar que as condições de contorno são satisfeitas quando a fumaça colide com superfícies irregulares. Resultados experimentais mostram que o 3D-VPICA é mais rápido que os métodos tradicionais de simulação de fumaça e que a APA é bem sucedida na simulação de colisão de fumaça com objetos em movimento com superfícies irregulares.
Conclusões: O método proposto de simulação de fumaça 3D foi aplicado a um sistema de cirurgia virtual usando uma faca elétrica de alta freqüência. As operações de corte e coagulação foram fluentes e a fumaça fluiu com fidelidade.