虚拟手术对于改进医学教育与训练模式、提高医务工作者业务水平具有深远的意义,虚拟手术缝合是常见手术模拟中的必要环节。针对现有的缝合模拟仿真中存在的缝合线打结稳定性差,缝合交互实时性差以及难以描述伤口内部细节等问题。本文以外科手术中的手背伤口缝合为模拟对象,对缝合线建模、打结模拟以及缝合交互过程等方面进行了研究,详述如下。首先,本文提出了一种混合缝合线模型,该模型在质点弹簧模型的基础上加入扭转弹簧及分段计算内部张力的方法来模拟缝合线内部的张力。在缝合线打结过程的碰撞处理中,加入对单位时间步长内缝合线顶点的最大位移限制,并使用碰撞簇方法来消除系紧的缝合线结不断抖动的现象。实验结果表明,与基于FTL方法建模的缝合线相比,这种混合缝合线模型不仅可以完成复杂的缝合线打结模拟,系紧的缝合线结还具有良好的稳定性。其次,为了提高软组织碰撞检测的效率,本文提出了一种混合碰撞检测算法。该方法将层次包围盒方法与精简物理模型方法相结合来降低运算量。此外,为了防止受重力作用的缝合线在软组织模型表面不断抖动,本文提出了一种约束力碰撞反馈算法,该方法引入了反弹力与缓冲力使得缝合线最终可以在受力平衡的状态下停留在软组织表面。实验结果表明,与层次包围盒方法相比混合碰撞检测算法具有更好的实时性,约束力碰撞反馈算法可以有效避免缝合线在软组织表面的抖动。最后,为了模拟缝合线在软组织内部的交互过程,本文在软组织面模型中加入了伤口内表面的拓扑结构并提出了一种改进的滑动约束点算法,该算法通过对冗余约束点的剔除以及时间戳的引入,消除了缝合线顶点与约束点之间的对应关系无法正确更新的现象。在缝合线通过摩擦力拉动伤口闭合的过程中,本文还提出了一种粘弹性约束算法来模拟闭合伤口两侧产生的粘弹性。实验结果表明,改进的滑动约束点方法提高了缝合线在软组织内部滑动的稳定性。粘弹性约束算法有效防止了闭合的伤口在软组织的回复作用下再次张开。