There are two types of structures in human body, solid organs and hollow membrane like organs. Brain, liver and other soft tissues such as tendons, muscles, cartilage etc., are examples of solid organs. Colon and blood vessels are examples of hollow organs. They greatly differ in structure and mechanical behavior. Deformation of these types of structures is an important phenomena during the process of medical simulation. The primary focus of this project is on deformation of soft tissues. These kind of soft tissues usually undergo large deformation. Deformation of an organ can be considered as mechanical response of that organ during medical simulation. This can be modeled using continuum mechanics and FEM. The primary goal of any system, irrespective of methods and models chosen, it must provide real-time response to obtain sufficient realism and accurate information. One such example is medical training system using haptic feedback. In the past two decades many models were developed and very few considered the non-linear nature in material and geometry of the solid organs. TLED is one among them. A finite element formulation proposed by Miller in 2007, known as total Lagrangian explicit dynamics (TLED) algorithm, will be discussed with respect to implementation point of view and deploying GPU acceleration (because of its parallel nature to some extent) for both pre-processing and actual computation.

Modéliser la déformation de structures anatomiques en temps réel est un problème crucial en simulation médicale. En raison des grandes différences existantes dans leur forme et leur constitution, un modèle unique est insuffisant face à la variété des comportements mécaniques. Par conséquent, nous avons identifié deux principaux types de structures: les organes pleins (cerveau, foie, prostate etc.) et les organes creux (colon, vaisseaux sanguins, estomac etc.). Notre réponse à cette problématique est double. Notre première contribution est une implémentation GPU d'un modèle éléments finis qui est non-linéaire, anisotropique et viscoélastique pour les structures pleines. Notre seconde contribution est un environnement pour modéliser en temps réel les structures fines via un modèle parallèlisable et co-rotationnel utilisant des éléments coques et une approche pour mailler une surface complexe avec des éléments coques courbes. Bien que les deux modèles de tissus soient basés sur la mécanique continue pour une meilleure précision, ils sont tous les deux capables de simuler la déformation d'organes en temps réel. Enfin, leur implémentation dans l'environnement open source SOFA permettra la diffusion de ces deux modèles afin de participer à l'amélioration du réalisme des simulateurs médicaux.