手术仿真是计算机在医学领域的一个重要的应用,而该应用本身需要多学科、多领域的交叉;同时颌面部是人体生理结构中最为复杂的区域,也是临床手术最为重要的部位之一,颌面畸形矫正、整容、口腔修复,是颌面部最为经典的治疗形式。因此开发一款既符合软件设计标准又满足临床医学需求的通用颌面医学仿真系统是非常困难的。针对颌面部手术的特点:数量相对稳定的器官组织与不断增加与扩展的仿真功能,要求实现模型数据与行为仿真的分离。在深入研究COM(Component Object Model)标准的产生、发展过程、技术原理及特点,结合软件工程的思想,进行充分论证后,选择COM作为构建颌面医学仿真原型系统的关键技术,开发并实现了基于COM的颌面医学仿真原型系统。本文详细介绍了基于COM组件的颌面医学仿真原型系统的设计和实现过程。该系统具有友好的人机交互界面,能够以方便的操作、简洁的导航信息,在三维环境中显示模型数据及基本的手术操作,并且在平台式手术规划及评估的基础上,提供了基本的临床手术功能。基于COM的原型系统设计并实现了三大核心组件模块:模型管理、手术规划、手术评估,实现了WRL模型的读取、模型的显示与控制、多模型的拆分及层次关联、模型的切割及测量;采用了团队开发模式,缩短了平台的开发周期;具有了语言无关性、易升级性、可扩展性、封装性等多种特性;真正达到了模型数据与行为仿真的分离。同时深入研究了相关的仿真算法,主要包括:断层图像的配准、分割及提取、手术仿真的切割、三角剖分算法、组织结构间的测量、碰撞检测等多个方面的算法。并在系统实现了基本手术仿真算法,并能都对同一仿真行为不同算法的性能进行对比。通过使用COM组件技术实现颌面医学仿真系统的开发,总结归纳了一种可以在通用环境下快速开发出高效可用的颌面医学仿真平台的方法,最后通过功能的展示验证了基于COM的方法的通用性及可行性。基本达到了临床的仿真效果。最后总结了全文的工作,并指出了存在的不足和今后的发展方向。