随着社会的进步发展,虚拟现实技术获得了越来越多的认可,各行各业对此技术的需求日益旺盛。在医学应用中,虚拟手术系统通过计算机实现手术仿真。虚拟手术不仅能减少手术培训成本,确保手术的安全性,并且在培养该方面人才中发挥了巨大的作用。本文以虚拟手术系统软组织建模与重建为基础,将人体软组织作为研究对象,深入研究软组织模型的建立、形变和切割仿真,主要工作如下:首先,对传统质点弹簧模型系统进行介绍和分析,主要介绍了传统质点弹簧的三种弹簧类型及其形变功能,传统质点弹簧遵循牛顿定律的受力分析,包括其所受内力和外力分析,对形变过程中的几种数值积分进行介绍并加以分析,选取适合本文的实验条件的数值积分,为建模奠定基础。然后,针对传统质点弹簧模型容易产生的“失真”、“超弹”等问题,同时为了提高质点弹簧模型的稳定性以及计算效率,本文对传统质点弹簧模型的拓扑结构进行改进,提出了一种新型正六边形拓扑结构质点弹簧模型对物体形变进行仿真。实验结果表明,正六边形拓扑结构能够有效的避免质点弹簧模型的失真超弹等现象,使模型在形变的稳定性和计算效率方面得到显著提高。最后,对软组织切割仿真进行深入研究,在经典的八叉树结构的基础上,提出了建立四叉树和深度检测的混合结构模型对切割点进行快速检测。在该模型的基础上,提出了简化切割工具为一条直线,通过计算直线与被切割物体网格模型的三角面片的相交点,确定切割路径。以切割路径为基础,采用二次贝塞尔曲线绘制伤口。并且在软组织模型上进行了切割仿真试验,整个过程中在满足系统实时性的要求下,实现了较高仿真程度的伤口切割效果。