在医学教学与实践中,虚拟外科手术仿真技术尤为重要,通过虚拟手术仿真系统,医生可以进行手术计划、操作与学习来满足自己临床经验的不足。本文分别对虚拟仿真系统的软组织建模、碰撞、切割进行深入研究,主要工作如下:首先,介绍虚拟现实技术研究意义并对国内外虚拟手术仿真系统中软组织建模、碰撞检测和切割仿真等方面的研究现状进行了归纳。其次,基于场理论将模型划分为内部域和外部域,在内部域采用无数值积分的无网格强势方法,减少模型建立的计算量;在外部域采用无网格局部弱势法来弱化边界问题。为了进一步提高模型的实时性,在强势方法中,通过将节点值进行两次MLS导数插值,求出该节点的二阶导数。结合无网格强弱势法和双重无网格配点法达到优势互补,有效提高了模型的实时性。再次,分析层次包围盒算法且采用自顶向下的方法进行检测;最后利用Unity3D可视化软件对AABB包围盒与包围球进行碰撞检测,并且通过调整碰撞的角度对包围盒进行多角度观测。最后,在表面网格切割过程中,利用四叉树结合厚度检测的方法来进行切割起始点的迅速检测;其次通过力反馈设备的表面化滑动回调函数确定切割轨迹,并采用一种局部域集合来确定切割单元的位置;最后利用Bezier样条曲线对伤口进行绘制,切割后对切割与边界点添加弹簧约束项可以真实的模拟出伤口扩张情景。在切割过程中,实时性与逼真度方面均满足虚拟手术仿真系统的要求。