虚拟医疗是一个通过虚拟现实技术产生视觉效果,生成逼真的虚拟医疗场景的技术,操作者利用力反馈设备操作虚拟模型进行实验操作从而产生力觉效果,继而利用现代医学知识进行操作,是虚拟现实技术和现代医学结合产生的交叉学科技术。虚拟医疗系统可以广泛应用于手术培训、手术预演、远程手术等领域。虚拟系统的应用,一方面大大节省了人力、物力的投入和浪费,它可以进行反复操作,进行绿色化操作,另一方面大大降低了在手术风险性和不可避免性,在医疗领域发挥重要作用。碰撞检测是基于力反馈设备虚拟医疗系统的重点和难点。除了碰撞的严密性和实时性要求外,还应满足操作者在视觉和力觉的真实感感受,即虚拟三维模型的真实性和力觉效果的真实性。本文主要针对基于力反馈设备的虚拟医疗系统中三维模型的碰撞检测和力反馈效果进行了研究,根据八叉树数据结构改进包围盒树的构建和更新,设计并且实现基于力反馈设备的三维医学模型碰撞检测系统,实现了碰撞检测的实时性检测和真实力反馈。（1）根据基于力反馈设备的虚拟医疗系统的基本构成元素,确定虚拟医疗系统的总体结构、程序设计结构、系统的软硬件组成。（2）模型建模。几何建模方面,本文采用视觉渲染工具OPENGL建立、显示虚拟器官及虚拟手术设备。物理建模方面,采用弹簧-质点-阻尼器模型,为反馈力计算提供有效的物理模型。（3）本文通过优化包围盒、八叉树结构算法实现精确碰撞检测。通过比较几种包围盒的建立、更新方法,采用OBB包围盒作为主要包围盒,球体包围盒作为辅助包围盒;通过比较空间分割方法,采用八叉树数据结构的方法,对包围盒树结构进行划分,降低树的层数,减少三维模型在运动过程中数据结构更新计算造成的数据冗余,提高碰撞检测的精确度和反应度。同时根据时空相关性和延迟特性,优化包围盒树的遍历更新,大量的减少了无用数据的计算,减少数据的存储量,提高了数据的读取速度,有效提高实验时的流畅度。（4）在力觉反馈设备的作用下,操作虚拟手术刀模型进行碰撞检测,碰撞时计算反馈力,并反馈给操作者,实现碰撞反馈。实验证明,本实验的基于力反馈设备的虚拟医疗系统,增加了碰撞检测的速度和准确度,减少了数据结构冗余,大大降低了运动过程中的数据计算和数据更新,并在力反馈下实现运动,满足视觉和力觉的要求。