随着科学可视化技术的成熟和发展，医学成为虚拟现实(VR)的主要应用领域之一。VR在医学领域上的一类重要应用是手术仿真系统，就是专门用来模拟在手术过程可能遇到的各种现象的虚拟现实应用系统。它所涉及的内容包括对医学数据的交互与可视化，以及对于物体运动变化的模拟和各种感官反馈的模拟。手术仿真是一个极具挑战性的研究课题，涉及诸多研究领域，如计算机图形学、计算机视觉、生物力学、机器人学、医学等等。 人体软组织及器官的切割仿真是虚拟手术仿真的重要组成部分，软组织及器官的几何模型普遍采用四面体模型，切割的同时，软组织及器官的拓扑结构发生变化，模型中的部分四面体基元必须能够通过分裂或合并以适应上述变化，医学数据在三维场景中的交互和可视化是手术仿真的基本要求，因此，第二章“四面体重构”以及第三章“四面体单元稳定性”是本文重点讨论的两个部分。 本论文主要研究以下两个方面的工作： 1)四面体重构 针对部分切割四面体和完全切割四面体拓扑结构的不同，本文提出了采用对部分切割的四面体和完全切割的四面体分别采用不同的方法来进行四面体重构。对部分切割四面体采取无缝切割法，对完全切割的四面体采用最小子集法分别进行处理，在减小新生成的四面体的数量上和处理的复杂性上做一个折衷。 2)四面体单元稳定性的提高 四面体重构后新产生的单元的数量和质量将直接影响到模型后续计算。整个模型的稳定性取决于单个四面体的稳定性，如果某个四面体不稳定，将会造成整个模型的不稳定。本文引入了两种单元质量的描述方法，简单介绍了已有的提高四面体稳定性方法之一—投射法；然后介绍了Delaunay方法中使用较广泛的逐点插入法的核心思想，将Delaunay网格构造法中处理退化单元的方法；删除法和换面法，改造后应用于四面体稳定性的提高上。试验结果表明：此法在一定程度上避免了狭长单元和扁平单元的产生。