进入21世纪,计算机科学技术的发展日新月异,并渗透到各个领域,促进了各行各业的发展。虚拟手术技术作为虚拟现实技术与现代医学等学科结合的产物,已经成为计算机领域研究的热点。虚拟手术系统可以在计算机屏幕上显示三维的软组织模型,医生可以利用这个系统进行虚拟手术训练、设计术前方案、术后效果预测以及引导手术实施等。本文主要研究虚拟手术系统中的形变模型,分析研究肺组织呼吸时表现的生理、力学特性,提取各种参数信息,提出基于医学图像的肺组织形变模型,为预测肺内肿瘤位置,引导支气管内窥镜手术奠定基础。本文首先研究医学图像的预处理技术,包括去噪技术、断层间插值技术和图像分割技术,得到肺组织数据。并基于Marching Cubes, (MC)算法,生成肺组织的三角面模型,对面模型进行简化、平滑等操作,以减少数据量,以此作为肺组织四面体空间模型的约束表面。基于三角面模型,提出一种快速不重叠的逐层生成四面体网格的算法,避免产生重叠的四面体,生成的规则的四面体单元,适用于有限元分析模型。最后研究肺组织的生理、力学的特性,根据这些特性构造基于连续介质力学模型的肺组织行为模型,通过调节参数,能够有效地模拟肺组织在呼吸时的形变,通过有限元方法进行计算求解。并对实验得到的形变结果提出验证方法。