虚拟手术系统是VR技术在医学领域的重要应用,其目的在于重现真实的手术,为医务工作者提供低成本、无损伤、可复用的手术训练和辅助平台,具有广阔的应用前景和研究价值。但鉴于临床环境的复杂性,虚拟手术涉及多学科技术融合,研究难度较高。其中,软组织建模是虚拟手术的核心部分,是形变模拟、视觉触觉渲染、切割仿真等功能的基础,对实时性、真实性、稳定性有很高的要求。在此背景下,本文针对基于体素和位置动力学的肝脏虚拟手术系统,进行了如下研究:（1）在几何建模方面,本文引入基于器官分割云平台的建模系统,将复杂的建模过程简化为浏览器平台的“一键式”操作,用户可以通过上传CT影像重建出真实的器官模型用于手术模拟,提高了系统的实用性与真实性。（2）在软组织建模方面,本文提出了基于体素和位置动力学的软组织建模方法。该方法对规格随机和质量随机的几何模型具有良好的兼容性,构建出的软组织模型能够实现快速、稳定且视觉可信的形变效果。同时,本文针对模型特点,提出了基于射线的碰撞检测与基于带权位移量的反馈力计算方法,为系统的交互功能提供了理论支撑。（3）在切割仿真方面,本文提出基于粒子剔除的电刀切割方法,并初步构建了针对体素的热传导模型。实验表明,本文方法较好地模拟了电刀切割中的体积去除现象,同时切割效果与形变效果较为统一,能够实现高自由度的渐进式电刀切割仿真。此外,本文设计了用于估算肝脏残余体积的可视化工具,方便用户进行切割路径的规划。（4）在上述研究的基础上,本文构建了一套肝脏虚拟手术系统。基于该系统,本文使用真实的CT数据进行右半肝切除术的模拟仿真。实验表明,本系统在易用性、器官形变等方面主观评价较高,同时系统的操作响应速度达到毫秒级水平,平均运行帧率超过90Hz的设备渲染上限,能够提供流畅且稳定的模拟效果,说明该系统可以作为常规手术训练教学的有力补充。