虚拟外科手术仿真系统主要应用于医学教育、外科手术计划、手术培训、术中辅助支持等,而人体软组织及器官的切割变形仿真是虚拟手术仿真的重要组成部分,需要满足实时性、稳定性和真实性的要求。对于变形模型而言,一般的质点弹簧模型可以满足实时性的要求,但是不具有稳定性,而传统的有限元模型虽然可以较准确的模拟粘弹性特征,但是巨大的时间消耗使得这个方法很难给出实时的反馈；对于切割模型而言,基于元素的剔除的方法虽然易实现,但容易失真和丢失材质,而基于面片的分离只适合曲面而不适合于实体的切割仿真,基于元素细分的方法虽然切割效果较真实但会增加几何元素,导致计算效率的降低甚至数值计算失败。本文在考虑了仿真的实时性和稳定性的基础上,提出四面体形状匹配算法作为变形模型,为了使变形效果更真实,提出基于连通点的方法来改进原无网格形状匹配算法的形状匹配区域的选择,提高变形的自由度和细节展示；在切割模型方面,本文选择并实现了一个寻找近似切面的切割算法,此算法保持网格尺寸,效果真实；在整合流程的过程中,为了便于后续的绘制和真实体现切割效果,本文提出了一个规则的可扩展的几何建模方法,即由等距采样点生成四面体网格的方法,采用随机增量翻转算法由采样点生成网格。上述三个方面的工作,使得一个快速、稳定、真实的切割变形仿真得以实现。本文的切割变形算法满足实时性、稳定性和真实性。基于形状匹配的变形算法具有质点弹簧系统具有的快速性和质点弹簧系统不具有的稳定性,通过基于连通点的形状区域划分得到类似于有限元的真实性；而且,基于寻找近似切面的切割算法切口平滑,增加了真实性的同时,不增加网格元素的数量,没有元素细分方法增加额外计算量的缺点；采取由等距采样点生成四面体网格的几何建模方法,是一种可拓展的方法,将来可替换变形模型而几何模型和本切割算法都无需改变,且生成的网格规则,没有由表面模型生成网格纵横比差的担忧。上述优点,使得本文的切割变形仿真稳定,实时而真实。