颅颌面骨作为人体颅骨的主要组成部分,不仅对面部支撑起到重要作用,还决定着脸型的基础结构,但是由于外伤和先天性颅颌面骨发育畸形等因素,常常会导致颌骨的功能异常和外形异常,从而造成患者的心理和生理障碍,因此需要颅颌面骨修复重建外科完成对颌骨的修复工作。传统的颌面手术医生大多依靠经验做出手术方案的设计,不能就术后面貌与病人进行沟通。采用虚拟现实(Virtual Reality, VR)技术的虚拟颌骨手术可以很好得通过颌骨面与软组织关系模拟出患者术后面貌,并且具有传统手术所不具备的可恢复性,可重复操作性等特征。本文通过对虚拟颌骨手术过程进行需求分析,根据虚拟颌骨手术中主要问题即软组织形变模拟问题,提出了使用CT图像重建适于虚拟颌骨手术的颌骨模型和软组织模型,使用弹簧模型和有限元模型分别解决软组织受力和形变问题的方法,然后对虚拟手术带来的可用性问题进行了分析,系统地介绍了三维交互技术的特点和任务,设计出一套以用户为中心的交互方案,采用了更符合人体感知和控制原理的三维鼠标作为辅助输入设备,解决了在三维空间中物体的精确移动问题。最后,文章给出了系统的详细设计过程和一些关键类的结构。本文的研究受到中科院计算机科学国家重点实验室开放课题基金项目(编号：SYSKF0704)、国家“八六三”高技术发展研究计划项目(编号：2006AA01Z328)、国家自然科学基金项目(编号：60873095)、西北大学研究生创新教育项目(编号：09YSY28)的资助。