传统培养外科医生的方法往往需要很长的周期,在培训期间实习医生要观摩有经验的医生进行特定的手术,之后需要在有经验的医生陪同下完成简单的手术操作。实习医生在培训过程中往往会限制于可供训练的对象资源匮乏、成本昂贵等问题,并且尸体与动物的组织解剖结构与活人的组织解剖结构存在很大差别。随着计算机技术的快速发展,基于虚拟现实的虚拟手术训练系统成为解决上述问题的最佳途径。虚拟手术系统通过对人体组织进行三维重建、可视化渲染及力觉渲染提供给实习医生一个逼真的手术训练场景,并可以提供术前规划、术中辅助支持、术后分析的作用。虚拟手术系统将为医疗事业的发展提供广阔的空间。软组织形变技术是虚拟手术仿真系统中极为关键的技术,质点弹簧模型是目前常用于软组织形变仿真的物理模型。本文针对传统的质点弹簧模型缺乏内部体积力作用,提出了内部点集域约束模型,并在此基础上提出了动态形变方法,提高了算法的运算速度。本文主要工作如下:(1)针对质点弹簧模型存在的稳定性问题,在组织建模时拓扑结构选取上做了相关研究与分析。为了保证组织在形变过程中能够将力均匀的传递到相邻的结点上,本文选择正六边形拓扑结构来进行网格划分,这样每个三角面片都是正三角形,从而保证了结构的稳定性。(2)针对传统质点弹簧模型在软组织形变仿真中缺少内部体积力的作用,导致对象的体特征缺失,提出了一种内部点集域约束模型。该模型在组织模型的内部建立与模型表面结点相对应的内部点集域,再在点集域上的点与对应的表面结点之间构建约束弹簧,外力通过约束弹簧传递到内部点集域中,使相应的点发生位移,位移又通过应变分布函数传递到内部点集之间,最后又通过约束弹簧作用于表面的结点上,从而模拟出组织内部的体积力。(3)由于内部点集域在应变分布时会快于表面结点之间力的传递,所以本文在此基础上提出了动态形变方法用于提高算法的实时性。先设定一个形变域,当内部点集域中的点在应变分布函数作用下发生位移时,如果位移量大于某个阈值,则将其对应的表面结点置为形变域中的点参与形变更新,而其他的点则不参与更新。最后,本文在力反馈技术的基础上,设计实现了虚拟手术场景中的纹理贴图和组织切割模块,搭建出一个简单的虚拟手术场景,并给出最后的仿真实验结果,验证了所提算法的有效性。