三维心脏建模是医学图像分析领域中正在研究的热点课题。通过目前医学成像技术所获得的心脏序列图像来提取相关心脏结构参数,是判断心脏功能的重要依据。而心肌是非刚性的,在周期性搏动中可能会发生形变,包括位移、旋转、舒张与收缩等,所以心脏的运动形态是影响其相关参数估计的不可回避的因素。本文以CT断层图像中抽取出的心脏表面离散的三维数据点为基础,利用有限元方法的基本原理,建立心脏表面运动模型,为心脏诊疗的可视化奠定基础。本文研究了有限元建模方法的基本理论与技术,提出心脏表面恢复与重构的快速建立四面体网格的有限元心脏建模,以及利用有限元与生物力学原理构建了心脏表面运动的有限元方程。通过把心脏表面三角网格快速构建一组不相重叠的四面体网格单元,以满足有限元方法的单元应力矢量及单元节点位移矢量计算的需要。同时从心脏的三维表面恢复、应力应变分析和三维运动建模等方面着手,分析了心脏在收缩期相邻时刻的应力分布及形变情况,利用非刚体运动估计方法,结合心脏这种形变模型的各种约束条件,计算了各对应单元节点问的位移矢量变化,建立了心脏表面的生物力学模型,有效地模拟了心脏的表面运动。仿真实验表明,基于有限元方法的心脏表面运动模型能直观有效地反映心脏表面在整个心脏收缩舒张的应变分布和形变情况。