二尖瓣装置的静态和动态形态量化分析对于先天性心脏病的病理研究、诊断治疗、手术规划和跟踪随访具有重要的临床价值和社会意义。近年来，实时三维超声心动图（RT3DE）以其便利、非侵入性、低辐射性和高时间分辨率的优势，能够直观形象地显示心内复杂解剖结构的形态和运动状况，是先天性心脏病临床诊断的最主要的诊断检测工具。同时，双源CT（DSCT）心血管成像技术以其时空分辨率较高、成像范围大的优势，可以显示增强后清晰的心内解剖结构，能够成为心脏建模和心血管虚拟内窥镜技术的基础。本课题根据上海交通大学医学院附属新华医院专家的建议和指导，利用其提供的RT3DE和DSCT数据，对二尖瓣装置的三维形态和运动的量化分析与心脏虚拟内窥镜应用进行了研究。　　本文的主要工作和创新如下：　　1）基于先验知识和局部上下文特征识别二尖瓣瓣环。采用主成分分析（PCA）对左心室形状训练集进行学习，核密度估计（KDE）算法进行非参数的形状建模。将先验形状和基于局部直方图拟合的活动轮廓模型在约束变分模型框架下相结合分割左心室。针对超声成像噪声、图像分辨率不高的特点和心脏解剖结构特性，本文设计了一种局部上下文特征。对二尖瓣瓣环特征点的局部上下文特征进行训练，采用逼近的加性最小核的支持向量机（SVM）分类器快速识别瓣环候选点。然后根据左心室与二尖瓣的空间位置约束确定最终的二尖瓣瓣环点。实验表明，该方法可有效分割左心室与二尖瓣瓣环，为进一步二尖瓣装置建模和多模态图像融合等应用研究打下基础。　　2）建立二尖瓣装置简化的形态数学模型。利用二尖瓣瓣环的最小二乘拟合平面建立一个二尖瓣装置的局部坐标系，补偿其整体和自身运动的影响，以利于其整体的计算机辅助测量。提取二尖瓣装置特征点，建立简化形态模型，估计其几何结构和功能描述参数，得到三维量化信息。通过对20组正常儿童样本和20组先天性返流儿童样本进行分析，初步证明此方法所建模型较准确地描述二尖瓣装置的形态结构，能够满足二尖瓣装置形态与功能的量化分析、病变诊断及其研究的需要。　　3）引入模式识别的特征选择和分类方法，对二尖瓣装置的形态功能参数进行分析。由于处于发育阶段的儿童心脏差异很大，首先探讨了二尖瓣装置形态功能参数的归一化问题。根据特征选择算法中常用的滤波和封装方法，采用相关系数、SVM权重向量的零阶和一阶特征，探索了二尖瓣装置几何形态参数关于返流诊断治疗的重要性排序。通过交叉验证，将二尖瓣装置的形态参数和身体尺寸参数用于辅助先天性心脏病诊断的SVM分类系统。实验表明，该分类系统对现有样本的平均准确率达到90.0％，对返流病症诊断有辅助参考价值，为医生提供了良好的辅助诊断和定量分析工具。　　4）基于DSCT体数据建立心脏虚拟内窥镜。该系统的路径规划采用三维欧式距离为权重的Dijkstra算法快速生成心脏内窥镜漫游路径。类似超声心动图检测技术中的二维显示方式的预诊断过程，利用规划路径信息，估算得到心脏疾病诊断的关键四腔切面的位置。基于GPU的三维纹理映射用于心脏全局实时显示模式，而基于CUDA的直接体绘制用于内窥镜显示模式。两种模式任意切换，便于用户得到更加清晰的心脏整体位置和内窥镜局部位置的对应关系。实验结果表明，该系统可以有效观测心内结构和诊断分析病灶。　　为了便于医生定性观察和定量分析二尖瓣装置的三维形态与运动特性，本课题编写了针对RT3DE和DSCT的可视化与分析软件，实现了二尖瓣装置的三维形态运动的测量分析及辅助诊断的功能。