虚拟手术作为虚拟现实技术的重要应用,在推动医学可视化和医学手术培训方面,具有重大意义和广阔前景。软组织切割仿真是虚拟手术中的关键技术之一,如何实现快速的模型切割和逼真的绘制效果,是当前生物医学工程领域极具挑战性的课题之一。点绘制是对三维扫描技术获得的模型表面采样点,进行直接绘制的技术。他抛弃了传统三维模型渲染管线中对三角网格模型的依赖。本文基于近些年快速发展的点绘制技术,利用点绘制方法在模型细节真实感绘制的优势,在保证仿真效率的同时,提高模型绘制质量。围绕该思想,本文主要开展了以下工作:1、针对切面采样点增长导致性能恶化的问题,提出一种自平衡多路Kd树的数据结构——BMKT,通过将表面采样点进行空间划分,将模型组织成平衡的空间层次结构。当有新的采样点加入到模型中时,基于节点的分裂和合并操作,保证节点的孩子数量在分支因子区间的可控范围内,实现动态平衡的节点插入。2、提出一套基于点模型的碰撞检测、切面绘制和拓扑控制方法。利用BMKT与手术刀前端的快速碰撞检测,跟踪切割位置,拟合光滑参数切面,并通过对参数曲面重采样,将覆盖切面的采样点插入到BMKT中,保证了点模型的均匀一致。利用模型内部仿真节点间的邻域关系构建模型拓扑无向图,来判断模型拓扑是否改变。提出一种基于欧几里得最优距离的启发式搜索算法——P*算法,当邻域节点间的连接关系被切面阻挡时,可以快速地判定模型拓扑一致性的改变。在上述算法的基础上,作者通过开发原型系统,对一块肝脏模型进行切割实验。实验结果表明,该套方法可实现对软组织的快速切割仿真。