本课题得到了国家自然科学基金“计算机辅助三维整形外科手术计划与预测关键技术研究”(N60573179)项目支持。随着计算机处理技术的发展，利用计算机辅助整形外科手术计划和结果预测已经成为了整形外科的发展方向。利用多种医学影像数据，采用虚拟现实技术，通过在计算机中建立的整形手术模拟平台对外科手术进行计划及预测已经越来越受到人们的关注。本文介绍了计算机辅助整形手术计划和预测系统的应用前景及国内外现状，并在研究了建立手术计划虚拟环境要素的基础上提出了快速空间拾取及三维骨组织分割的算法及实现思路，并且对碰撞检测技术进行了深入研究，最终在这些研究的基础上实现了具有三维骨组织分割及碰撞检测功能的三维手术计划虚拟环境平台。本文的主要研究内容包括：1．针对虚拟环境中大量三维模型同时存在，且模型由大量的三角面片构成的特点，提出采用网格划分方法对空间拾取算法进行改进，对拾取前的模型进行预处理，快速剔除不可能发生拾取的体元，缩小精确运算范围。实验证明本算法有效提高了拾取速度。2．根据三维模型的特殊性：体素为三角面片，提出了一种三维骨组织的分割算法。算法通过对平面任意多边形的凸分割算法的应用，实现了模拟手术刀的骨组织任意分割，较好的克服了当前分割技术中切口多成简单几何形状的缺陷。3．实现了碰撞检测功能。分析了当前已有的碰撞检测技术，针对三维模型形状不规则的难题和方向包围盒OBB算法在包围盒方向上具有任意性的特点，采用该算法实现了系统中三维模型碰撞检测的功能。4．根据以上的研究，本文设计实现了计算机三维虚拟外科手术操作平台“SurgeryOperSystem”。该系统具有快速空间拾取，三维骨组织分割，三维模型碰撞检测功能，在计算机辅助整形外科手术计划和预测方面，具有一定的应用价值。