心脑血管病是人类最大死亡原因，已成为全球的重大公共卫生问题。介入手术是治疗心脑血管疾病最有效的手段之一。在介入手术过程中，医生主要依靠二维实时扫描得到的血管图像进行手术器械的操作。根据二维图像引导器械在三维空间的操作，必然要求医生具有准确高效的手眼协作能力以及大量严格的实践经验。因此，一个合格的介入手术医生需要经过长期的技能培训和练习。传统的介入手术训练手段有着各自明显的不足，如训练周期长，成本昂贵，手术风险大，训练效果差，可重复性低等等。这些原因导致一名合格的介入手术医生的培训周期十分漫长。随着计算机技术和微创手术的发展，虚拟手术在医学领域中扮演者越来越重要的角色。虚拟介入手术模拟训练系统为克服传统训练方式的诸多不足提供一种理想的解决方案。导丝导管的运动模拟是介入手术模拟训练系统的重要组成部分之一。本文提出了一种基于物理的导丝运动模拟方法。该方法采用刚性杆铰接模型，将导丝离散为一段段刚性轻杆，通过采用一种动态自适应的离散策略，可以使导丝在运动过程中根据周围血管环境动态地调整其离散程度，以适应不同复杂程度的血管模型，从而提高了模拟方法的鲁棒性。基于导管导丝独特的结构和材料，本文方法将材料属性融合到离散模型中，进而提高了模拟的真实性和精确度。此外，为了减少模拟过程中的碰撞检测次数，和加快迭代计算的收敛速度，本文提出了一种基于负反馈的弹力修正算法。该算法以输出量为控制因子，辅以适当的反馈参数调整输入量的变化，使系统输出与系统目标的误差逐渐减小，从而使系统趋于稳定。大量实验和用户评估表明，本文提出的导丝运动模拟方法不仅能满足介入手术模拟训练系统的实时性要求，而且具有较好的鲁棒性和准确性。此外，以本文的模拟算法为核心模块，辅以各种提高视觉和触觉沉浸感的渲染模块和硬件模块，研发了一套心脑血管介入手术模拟训练系统2。