鉴于脊柱外科矫正手术具有较高的医疗风险,为了有效地防范或降低手术风险发生的几率,利用计算机虚拟现实技术开展脊椎外科矫正的术前计划、模拟、训练等工作正在被提到当代计算机辅助医学的议事日程之中。本文针对计算机虚拟脊椎矫正手术中的部分关键技术,重点开展了包括CT图像预处理、三维体数据重构、椎骨分离以及椎骨间碰撞检测等方面的研究。并在完成上述关键技术的研究基础上实现了一个初级版本的计算机虚拟脊椎矫正平台。本文研究的主要内容包括:1.针对椎骨CT图像的特点从滤波、增强和二值化三个方面对图像序列进行预处理。对传统的中值滤波进行优化,不仅有效的消除了噪声,加强了图像的边缘信息,而且与传统方法相比提高了运算效率。2.对表面绘制和体绘制两种绘制方法的常用算法进行研究与实现,从而为椎骨的分离和虚拟矫正过程提供精确的操作对象。3.针对椎骨分离过程中遇到的问题,提出了一种椎骨自动识别分离算法。该算法以三维重构后的体数据为输入对象,不需要人工的选取种子点便可以直接从脊椎体数据中分离出具有相似灰度值的每块椎骨模块。4.实现了碰撞检测功能。分析当前已有的碰撞检测技术,对多种碰撞检测算法进行研究与对比,针对虚拟手术过程中椎骨具有刚性的特点,详细介绍并实现了适合椎骨间碰撞检测需求的OBB算法。5.依据以上的研究,本文设计实现了计算机虚拟脊椎矫正手术操作平台的初级版本“VRSpineRe1.0”。该系统主要具有CT图像预处理、三维体数据重构、椎骨组织分离以及碰撞检测等功能。该虚拟脊椎矫正平台可以让医生在进行脊椎物理矫正手术实施之前,真实并可重复地模拟手术过程的构想变成现实,这样不仅提高了手术的成功率和准确性,而且使手术成本得到了降低。