在正颌外科手术中,由于传统的二维手术计划方法不能全面反映颅面三维结构变化情况,从而影响了医生制定精确的手术方案和准确预测手术后的治疗效果。针对此问题我们开发了一种三维虚拟手术计划系统,它利用计算机生成的三维模型帮助医生模拟手术的过程,预测手术的效果,选择合理的手术方案。本文主要介绍了我们开发的正颌外科虚拟手术计划系统并讨论了与之相关的体视化技术以及虚拟手术中的碰撞检测问题。我们的虚拟手术计划系统是基于体视化技术的。体视化技术是关于体数据的处理、操作和显示的技术。在本文中我们着重讨论了体视化技术中的体数据分割和重建问题。在体数据分割中我们分别讨论了基于阈值和基于区域的分割方法。我们利用阈值分割可以很好地从CT图像重建的体数据中分割出骨组织;在基于区域的分割方法中,我们采用了一种基于体素段的三维种子填充算法,它比传统的填充算法需要更少的内存空间和运算时间。在体数据表面重建部分我们讨论了切片级重建和体素级重建两种方法,重点讨论了等值面提取算法。针对Marching Cubes 算法对分割后的二值体数据提取等值面不平滑的问题,提出了一种采用体数据膨胀的平滑方法。碰撞检测问题是虚拟手术中的一大难点。在本文中我们介绍了虚拟手术中碰撞检测的特点,以及解决碰撞检测问题的基本方法。讨论了软组织切割过程的碰撞检测,并针对骨组织运动的碰撞检测分别采用表面模型和体积模型进行了实验,提出了一种基于体积模型的碰撞检测方法。在开发系统的过程中我们采用了结构化的设计方法,系统被分为几个功能模块。在本文中我们着重介绍了整个系统的组成框架、数据结构、以及各个模块的功能与实现方法。重点讨论了三维交互和截骨模拟的实现。最后,对未来的工作提出了一些改进的方法和研究方向。