虚拟现实技术是在计算机图形学的基础上发展起来的,虚拟现实技术与现代医学等技术的结合为虚拟手术的产生奠定了坚实的基础。虚拟现实技术在医学领域一个重要的应用就是虚拟手术仿真系统。虚拟手术仿真系统可为医生提供一个虚拟的手术环境,不但可以在视觉上为医生真实再现手术场景,还可以在触觉上构成还原。虚拟手术系统可用于手术之前制定计划、手术之中进行引导、医生的手术操作培训和患者的术后康复等,因此虚拟手术仿真系统的研究具有重要的意义。本文选取虚拟手术仿真系统中的软组织模型进行研究,以粘弹性力学为基础,以肝脏为例,对肝脏软组织进行建模、仿真、分析。本文的主要内容如下:首先,分析了虚拟手术的背景、意义、国内外的研究现状以及该技术以后的发展趋势,研究了虚拟手术仿真系统的重要组成部分和关键技术,分析了弹簧质点模型、有限元模型、边界元模型和无网格迦辽金模型等典型模型的优点以及存在的一些缺陷,研究了目前评价软组织形变模型优劣的一些重要指标。其次,以粘弹性力学为基础,针对目前软组织模型在真实性和实时性方面存在的缺陷,提出了耦合自适应无网格迦辽金与弹簧质点模型。该模型将软组织分为两个实体,即非手术区域和手术区域。在手术区域采用真实性高的自适应无网格法,在非手术区域采用实时性好的弹簧质点法,在两个区域之间建立过渡单元,实现手术区和非手术区两个实体区域的平滑过渡。为了进一步提高模型的实时性,提出了双自适应耦合无网格迦辽金与广义表面网格模型,该模型相对于耦合自适应无网格迦辽金与弹簧质点模型在非手术区域采用实时性更好的广义表面网格法。最后,本文对双自适应耦合无网格迦辽金与广义表面网格肝脏模型进行了仿真,并对仿真结果进行了相关分析。实验结果表明,文中提出的双自适应耦合无网格迦辽金与广义表面网格肝脏模型能够满足真实性和实时性的要求,验证了该模型的真实性和有效性。