虚拟手术仿真技术可用于低年资医师手术训练,避免在实际手术中出错。然而大多研究者都是针对传统的手术操作开发虚拟手术系统,少有人针对电切割这类新兴手术操作搭建虚拟手术平台。本文针对现有的虚拟手术仿真中存在的问题:（1）模型孔洞问题;（2）手术烟雾仿真计算负担较大;（3）涡粒子烟雾难以施加碰撞边界条件;（4）烟雾与虚拟手术系统结合难,开发了一套包括切割肺组织和电凝肿瘤组织的电切割虚拟手术系统,解决了虚拟手术电切割场景仿真存在的问题,提升了电切割手术仿真的真实感,为低年资医师提供了一个现代化虚拟手术训练平台。首先,针对CT图像与Mimics软件重构的肺组织三维点云模型存在的孔洞问题,设计孔洞填补算法,有效填补了点云模型孔洞,重构完整逼真的肺组织模型,并且使用贝赛尔曲线算法模拟了电切割伤口。借助八叉树碰撞检测算法获取较大孔洞的边界。采用球面映射算法将边界点直角坐标与球面坐标进行转换,填补大孔洞,与传统的线性插补法相比,填补的区域具有弧度,更能还原软组织结构。采用点云扩增渲染算法对模型小孔洞进行填补,通过八叉树最邻近搜索法确定合适的扩增倍数,填补小孔洞。结果显示孔洞填补后的肺组织模型结构完整、视觉效果逼真,为后续的手术操作奠定了基础。其次,针对传统涡粒子法模拟手术烟雾计算负担较大,提出一种网格涡粒算法,不仅能较好的展现烟雾上升的涡旋细节又能有效的减小了烟雾仿真的计算负担,适用于虚拟手术实时仿真系统。采用立方体网格包围所有涡粒子,并借助体积分权法和亥姆霍兹分解法加快更新涡粒子速度和位置。比较网格涡粒法和传统的Biot-Savart集成方法,网格涡粒法将时间复杂度从O（N2）降低到了O（N）+O（Mlog2 M）,尤其在涡粒子数目较大时,减小的计算损耗更为明显。再次,针对涡粒子和不规则表面碰撞时难以获取碰撞面法向量信息的问题,提出辅助粒子法为碰撞涡粒子传递碰撞面的法向量和位置信息,帮助碰撞涡粒子可以根据不同的信息及时更新位置和涡量。本文采用辅助粒子法完成了烟雾与不同类型的表面碰撞,实验证明辅助粒子法可以使得涡粒子模拟的烟雾在碰撞时满足不可穿透无滑移的流体边界条件,有效的解决了涡粒子碰撞难题。最后,搭建电切割虚拟手术平台,将填补孔洞后的软组织和手术烟雾融入该系统。实验结果表明本课题开发的电切割虚拟手术系统可以有效得完成电切割手术操作,具有逼真的视觉效果。