鼻腔镜手术创面小、恢复快,但由于鼻腔结构复杂且手术操作难度大而难以掌握,而研究和应用虚拟手术仿真技术,研制虚拟鼻腔镜手术仿真训练系统可以使学习者沉浸于虚拟的场景内,体验并学习如何应付各种临床手术的实际情况,可以通过视、触觉感知学习各种手术实际操作.这样大大节约了教学训练的费用和时间,使非熟练人员实习手术的内险性大大降低,是未来外科手术的重要应用需求.该文在鼻腔镜外科手术仿真的应用背景下,为了满足其手术仿真的特殊性能需求,研究计算量小并保持真实感的面缓制物理模型、弹性有限元方法;研究虚拟鼻腔组织器官的弹性形变模型及其预处理算法;研究基于面绘制的碰撞检测算法和基于质点—弹簧—阻尼模型的实时力反馈技术.文中阐述的理论和方法适用于虚拟外科手术中的弹性形变物体,且都基于线性弹性理论以及有限元模型.其物理模型和力反馈模型能够对包含数千个结点的模型进行实时的形变和力反馈计算,通过对这些方法的研究和应用,实现了一套虚拟鼻腔镜手术仿真系统,该系统针对四类手术操作,通过力反馈交互设备对由医学图像得到的鼻腔模型进行实时操作,实现了弹性形变模拟、碰撞检测、触觉反馈、流血特效等,通过临床测试和应用,学习者反映良好,研究结果表明:该系统有较强的实时性,因而具有较高的实用价值.