Analysing collision detection in a virtual environment for haptic applications in surgery

Abstract

This paper presents an analysis of two commercially-available haptic interfaces that can be used in surgical training and medical simulation. Integrating development kits with open source software libraries like OpenGL and VCollide led to proposing a solution to problems like loss of tactile ability and detecting collisions between objects in a virtual environment. Haptic applications were based on results regarding capturing, processing and analysing images for building models for interaction with rigid bodies of medical interest. The application included tools for marking points and paths on a virtual surfaces and force reflection algorithms for simulating interactions with surface/volumetric 3D models. Immersion characteristics and the effect of virtual surgical instruments were analysed.

Este trabajo presenta de forma resumida el uso de dos interfaces hápticas comercialmente disponibles para aplicaciones de asistencia quirúrgica en tareas de entrenamiento y simulación médica. Mediante la integración de kits de desarrollo con librerías software de código abierto como OpenGL y VCollide, se propone una solución a los problemas de pérdida de realismo táctil y detección de colisiones con objetos sólidos en un entorno virtual.Con base en los resultados de algunos trabajos relacionados con la obtención, procesamiento y análisis de imágenes para la construcción de modelos, se desarrollan aplicaciones hápticas de interacción con sólidos rígidos de interés médico, que incluyen herramientas para la marcación de puntos y trayectorias sobre una superficie, y un algoritmo de reflexión de fuerzas para la simulación de interacción con órganos modelados por medio de técnicas hibridas (renderizado superficial y volumétrico). Se hace especial énfasis en la representación de los instrumentos virtuales quirúrgicos, integrando herramientas con geometría 3D.