随着虚拟现实技术的日益成熟，其应用领域逐步扩大。目前，虚拟现实技术在医学领域的应用，特别是关于虚拟手术系统的研究，已成为一个研究热点。虚拟手术器械是虚拟手术系统的重要组成部分。本文以腹部外科手术中的手术器械操作为实际依据，开发具有触觉和视觉反馈的虚拟手术器械，重点研究虚拟手术中的触觉交互技术，提高了个体化手术方案制定的可行性和可靠性。 全文通过分析腹部外科虚拟手术的反馈机制，讨论了虚拟手术器械的组成。硬件上采用了SensAble公司开发的具有三维力反馈功能的PHANToMDesktop作为触觉交互设备。软件方面，采用图形库OpenGL与PHANToM配套的OpenHaptic触觉开发包来建立虚拟环境。 根据上述仿真平台，提出虚拟手术器械建模的设计方案。在模型表达方面，分为虚拟手术器械以及其加工对象腹部器官组织两部分。腹部器官组织模型采用三角面片网格模型表示，通过STL和OBJ模型的读取进行初始化。虚拟手术器械采用质点模型表示，并实现了3DS模型与OpenGL显示列表的转换。采用质点/三角形实现点与体的碰撞检测，结合碰撞检测库ColDet实现体与体的碰撞检测，通过实验验证了该方法的可行性。根据PHANToM的物理模型，讨论了力的计算和触觉纹理的实现方法。 针对手术仿真中的自然效应和生理现象，进行虚拟手术器械的特效模拟。结合OpenGL、纹理映射和粒子系统方法来实现雾气、火光和小量滴血的模拟。 分析缝合线的物理特征，采用弹簧-质点模型建立缝合线模型，根据跟随头结点的方式来进行缝合线的运动仿真。通过实验效果和数据，分析模拟效果的逼真性和实时性。 根据虚拟手术器械的触觉交互操作，把手术器械分成笔杆状和交叉状两大类。采用线段来表示笔杆状的手术器械，分析了基于线段与三角片模型的碰撞检测，提出改进的检测算法，并实现了力反馈和形变位移的计算。采用虚拟球来表示交叉状的手术器械，分析了基于虚拟球与三角片模型的碰撞检测方法，并提出了夹钳操作和剪除操作的力反馈模型。 根据上述方法，结合HDAPI和HLAPI的优势，开发虚拟手术器械应用平台。采用力反馈交互技术实现三维测量，通过仿真实验，验证该方法的可行性。分别对手术刀、手术剪、手术钳和缝合针进行仿真交互实验，结合操作效果分析其逼真性。最后，在虚拟手术器械平台上进行胆囊取石的虚拟手术，初步模拟了整个手术过程，并对实验数据和仿真效果进行了分析与讨论。