PRIME医学仿真引擎

中国科学院香港创新研究院人工智能与机器人创新中心
简介

PRIME医学仿真引擎可以实时模拟软组织和手术器械的交互、精确的摩擦碰撞以及高精度流体仿真,同时支持用户交互。在医疗应用中,PRIME的物理引擎支持多样化,可定制化的高精度手术仿真,使得手术培训及手术规划可以在低成本,无风险的环境下进行。

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解决方案

PRIME医学仿真引擎能够解决医疗培训、手术规划等多方面问题。通过高精度的虚拟环境,医学生和医生可以在无风险的情况下进行反复练习,提升手术技能和应急处理能力。同时,仿真技术还能帮助医生在术前模拟复杂手术,优化方案,降低手术风险。

创新技术
  • 基于新型仿真算法射影动力学,PRIME高效且精准地解决软体形变仿真中的大规模非线性问题。此方法可以用于模拟大规模人体器官系统。
  • 基于拉格朗日乘数法来解决多物体系统中的接触及摩擦问题,PRIME可以精确且稳定地解决其中的非线性非连续问题。此方法可以用于模拟手术器械和软体组织之间的交互。
  • 基于格子玻尔兹曼方法来实现高精度的流体仿真以及流固耦合。此方法可以用来预测人体血管的血液流动。
主要成效
  • 大幅降低外科手术培训的成本,避免大量资源的消耗。
  • 使得外科手术培训在零风险的环境下进行。医学生和医生可以对特性手术场景进行反复练习来提升熟练度和应急处理能力。
  • 使得医生可以在手术之前进行风险的预估及处理,从而在正式手术中最大程度规避潜在的风险和失败。
应用范畴
  • PRIME仿真引擎可用于预测开颅手术中因脑液流失而造成的大脑位置偏移。
  • PRIME仿真引擎可以用于脑血管中血液流动状态的预测。
  • PRIME仿真引擎可以用于模拟手术导航,以及导航过程中肿瘤位置的实时预测。

为落实中央支持香港成为国际科创中心的战略目标,受港府邀请,中国科学院于2019年在港设立首家国务院直属科研机构—中国科学院香港创新研究院。其下设两大研发中心,人工智能与机器人创新中心 (https://www.cair-cas.org.hk) 由中国科学院自动化研究所(CASIA)牵头建设,围绕新一代人工智能基础理论、面向健康的智能技术、新型人机交互技术与设备、人工智能开放平台技术开展国际前沿研究工作。其定位是成为世界一流的人工智能和机器人研究机构。

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