Inverse-FEM Characterization of a Brain Tissue Phantom to Simulate Compression and Indentation
Fecha
2012-12-01
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
Descripción
The realistic simulation of tool-tissue interactions is necessary for the development of surgical simulators and one of the key element for it realism is accurate bio-mechanical tissue models. In this paper, we determined the mechanical properties of soft tissue by minimizing the difference between experimental measurements and the analytical or simulated solution of the deformation. Then, we selected the best model parameters that fit the experimental data to simulate a bonded compression and a needle indentation with a flat-tip. We show that the inverse FEM allows accurate material property estimation. We also validated our results using multiple tool-tissue interactions over the same specimen.
La simulación realista de las interacciones herramienta-tejido es necesaria para el desarrollo de simuladores quirúrgicos y uno de los elementos clave para su realismo son los modelos precisos de tejido biomecánico. En este artículo, determinamos las propiedades mecánicas del tejido blando minimizando la diferencia entre las mediciones experimentales y la solución analítica o simulada de la deformación. Luego, seleccionamos los mejores parámetros del modelo que se ajustan a los datos experimentales para simular una compresión unida y una sangría de aguja con una punta plana. Mostramos que el FEM inverso permite una estimación precisa de la propiedad del material. También validamos nuestros resultados usando múltiples interacciones herramienta-tejido sobre la misma muestra.
La simulación realista de las interacciones herramienta-tejido es necesaria para el desarrollo de simuladores quirúrgicos y uno de los elementos clave para su realismo son los modelos precisos de tejido biomecánico. En este artículo, determinamos las propiedades mecánicas del tejido blando minimizando la diferencia entre las mediciones experimentales y la solución analítica o simulada de la deformación. Luego, seleccionamos los mejores parámetros del modelo que se ajustan a los datos experimentales para simular una compresión unida y una sangría de aguja con una punta plana. Mostramos que el FEM inverso permite una estimación precisa de la propiedad del material. También validamos nuestros resultados usando múltiples interacciones herramienta-tejido sobre la misma muestra.