近几年来,手术模拟技术作为手术训练、规划的有效手段,取得了很大的发展。手术模拟系统的目的,是提供给用户身临其境的真实感和完善的交互能力。其中,有限元方法逐渐被应用到手术模拟中来,很大程度上提高了手术模拟的真实感和实时性。本文中,作为研究载体的人体肾脏模型,是利用大型通用有限元软件ANSYS进行几何建模获得的。这种几何建模(包括网格划分)方法简单有效,避免了复杂繁琐的图像处理工作。作者在腹腔镜手术模拟系统的应用背景下,对软组织变形模拟方法进行了细致的研究。对应腹腔镜手术模拟系统的要求,作者在对腹腔内软组织的生物力学特性进行详细分析研究的基础上,选择了Ligament非线性粘弹性物理模型。采用合适的软组织弹性模量、泊松比、密度等物理参量来表征软组织的粘弹性、各向异性、非线性等生物力学特性,该方法能够有效仿真软组织在变形过程中所表现出的蠕变特性和非线性。通过调整参数,能够描述不同的力学特性,从而实现用一种模型对不同软组织进行仿真,以达到简化系统的目的。该方法为手术模拟中的软组织变形高精度仿真提供了有效的解决方案。本文以肾脏模型作为实例,对本文所提出的软组织变形模拟方法,在普通的微机上进行了仿真验证。实验结果表明,该方法在真实感和实时性两个方面都达到了预期的满意效果。