目前，随着我国数字化信息的飞速发展及在医疗健康领域的应用，使得与诊断和治疗有关的信息量增长迅速，然而对这些信息有效运用和组织的手段远远不足，加上现代医学已逐渐集中于“感官—决策—行动”这个模式，虚拟手术的出现给现代治疗学提供了一个新的思维模式，改变了传统外科手术的盲目性。虚拟手术作为正在发展起来的研究方向，是集医学、生物力学、计算机图形学、计算机视觉、机械力学、机器人等诸多学科为一体的新型交叉研究领域。其目的是利用计算机技术来模拟、指导医学手术所涉及的各种过程。在时间段上包括了术前、术中、术后，在实现的目的上有手术计划制定、手术排练演习、手术教学、手术技能训练、术中引导等。虚拟手术系统作为外科医生的训练器和手术计划工具，可以对手术预定方案进行模拟操作；与先进的医疗器械相结合，可进一步应用于实际的手术过程。虚拟手术的研究不仅有着重要理论意义，而且有着广阔的应用前景。 本文在剖析了虚拟手术系统构成的基础上，深入研究了虚拟手术系统的各项核心技术。首先针对医学数据的特点，阐述了常用的医学图像预处理方法；然后对常用的几何建模方法进行了分析比较，并对光线投射、移动立方体两种典型算法进行了详细地介绍。在对光线投射算法进行深入研究基础之上，提出了一种基于光线投射算法的快速体绘制算法。通过实验证明，该方法可以显著地提高体绘制速度；并且，论文讨论了虚拟手术中的碰撞检测和变形计算涉及的常用方法。在虚拟手术的核心技术研究基础上，针对虚拟手术中常见的操作方式，采用面向对象的设计技术，设计了一个灵活的易于扩充的虚拟手术仿真平台，并在VC6.0环境下完成了仿真平台的总体框架搭建。