通过注射给予患者药物,已成为日常诊治不可或缺的一部分。而医护人员培训注射的实操对象多为动物活体、硅胶手臂模型、手术训练箱,这些材料无法满足医护人员培训阶段所需材料重复性高、真实感强的要求。因此,本文从实用性出发,以注射操作为研究对象,设计并实现了一个具有力反馈、复用性强的虚拟注射仿真系统。主要研究内容如下:（1）手臂模型的真实形变。为实现手臂模型真实的形变效果,提出了一个四面体耦合扩展位置动力学的形变建模算法。首先为实现手臂逼真的几何建模效果,利用Tet Gen软件自带的Delaunay网格剖分算法对手臂模型进行四面体剖分。然后对常用的软组织形变算法进行比较,选用扩展位置动力学算法作为手臂软组织的形变算法,并对算法的原理及约束展开研究。最后将四面体拓扑结构与扩展位置动力学算法耦合,实现了手臂软组织真实的形变效果。（2）手术器械与手臂软组织的碰撞检测。为提升系统的实时性及准确性,分析多种碰撞检测算法的优缺点后,提出了一个基于八叉树结构的Sphere-AABB混合包围盒碰撞检测算法。采用自顶向下的检索方式,对手术器械采用Sphere包围盒,对手臂内的血管模型采用基于八叉树结构的Sphere-AABB包围盒,给出了血管模型与手臂器械间的碰撞检测流程并实现了二者快速、精准的碰撞检测。（3）系统力反馈的实现。为实现系统真实的力反馈效果,首先对力反馈的原理及动力学模型进行阐述;然后对常用的力反馈求解算法进行比较,选用求解速度快、实时性好的质点-弹簧法对力反馈动力学模型进行求解;最后使用Open Haptics开发包实现了穿刺算法的力觉渲染,提高了虚拟注射仿真系统触觉反馈的真实感。（4）虚拟注射仿真系统的搭建。将开放图形库（Open Graphics Library,Open GL）与Phantom Premium 1.5力反馈设备结合,设计并实现了一个具有力反馈的虚拟注射仿真系统,并对系统的形变仿真效果、时间效率及可行性进行了评估和验证。综上所述,本文提出了一个具有力反馈的虚拟注射仿真系统。对系统进行评估与分析,实验结果表明,系统形变效果逼真、平均帧率可达到78帧/秒、满足虚拟手术系统实时性的要求,对医护人员的术前培训具有积极意义。