本文根据课题组承担的国家863计划课题“微创手术机器人关键技术与系统集成的研究”的内容之--微创手术的虚拟现实与培训系统的具体要求，针对虚拟仿真系统的关键技术展开研究，创建了逼真的虚拟三维图形图像场景，模拟了微创手术中手术工具对血管和胆囊软组织器官进行夹持、拖拽、切割等虚拟交互。研究工作为医生提供三维空间感知培训，可进行手术前预演，有效提高手术质量。论文的主要研究内容概括如下：　　 1、利用骨骼蒙皮技术，在虚拟环境下对微创手术工具建立了虚拟模型，创建了该模型的骨架系统，实现了多自由度运动控制功能，设计了基于骨骼方向包围盒的碰撞检测方法。　　 2、对血管三维重建进行深入研究，从原始医学图像数据中分离感兴趣目标区域，利用中心线原理构建了虚拟血管的中心线骨架系统，通过不同面绘制方法进行三维重建。　　 3、建立了血管内部中心线模型和表面质点弹簧模型相结合的混合模型，对该模型进行碰撞检测，重点研究了自碰撞检测方法，实现了手术中对血管的剪切操作，确保了血管在虚拟手术工具操作中形变的整体实时性和局部精确性。　　 4、利用有限元理论对胆囊模型形变进行计算，得到了逼真的软组织形变效果，实现了虚拟手术工具模型对胆囊软组织的碰撞检测。　　 论文渲染绘制了真实的三维虚拟场景，搭建了方便于医生操作的3D虚拟用户界面，选用不同绘制方法更精确快速的渲染三维模型。