心脏二尖瓣的静态及动态形态定量分析对于心脏瓣膜疾病的诊断和手术规划具有重要的临床意义。近年来,三维超声心动图由于能直观形象地再现心脏二尖瓣复杂的空间结构及运动状况,使二尖瓣形态定量测量成为可能。我们与上海儿童医学中心合作,利用实时三维超声心动图对二尖瓣形态,尤其是心脏二尖瓣环和瓣膜的三维运动测量和分析进行了研究。并编写了三维超声心动图的实时可视化,和心脏二尖瓣三维运动测量及计算机辅助诊断软件。本文的主要贡献点在于:1)本文提出二尖瓣环“最佳参考平面”用于辅助分析二尖瓣三维运动。二尖瓣在心脏中的运动由两部分组成,首先,二尖瓣在心脏中随胸腔的肺呼吸做整体运动,然后二尖瓣按心跳周期在左心室作为一个阀门,对血流做打开和关闭动作。本文基于实时三维心脏超声图像,提出二尖瓣环“最佳参考平面”用于消除二尖瓣整体运动的影响,并对二尖瓣在心动周期内运动提供一个可靠和理想的测量参考平面。我们估计出二尖瓣环运动参数,得到了运动中二尖瓣环三维量化信息。通过对31组病例分析,初步证明此方法所建模型较准确反映患者的二尖瓣环的运动,能满足二尖瓣环运动分析研究的需要。2)引入模式识别的方法,分析不同二尖瓣样本的运动差异。由于儿童的心脏处于发育阶段,为了将二尖瓣环的运动的测量参数用于临床,需要将这些参数归一化。本文引入模式识别分析的分类方法,探索将基于左心室容积的归一化方法引入到二尖瓣环运动测量参数的分析中。实验表明,这个方法使正常儿童与重度反流儿童二尖瓣环运动测量参数有很好的特异性。对患儿病症的诊断有提示作用,也就是说,为医生提供了良好的辅助诊断功能和定量分析方法。3)针对二尖瓣环曲线描述匹配问题,提出了一种等长曲线夹角链码方法描述重建出来的二尖瓣环三维形态。传统的二尖瓣环描述方法,主要包括二尖瓣环周长,二尖瓣环面积,二尖瓣环高高点距离等参数。本文提出的等长曲线夹角链码具有平移、拉伸和旋转的不变性等优点。通过试验分析,初步证明此方法可以刻画患者的心脏二尖瓣环的运动形态,能满足二尖瓣环三维描述和分析研究的需要。4)为了方便医生定性观察和定量测量二尖瓣三维运动情况,我们编写了三维超声心动图的实时可视化,心脏二尖瓣环和瓣膜的三维运动测量及计算机辅助诊断软件。首先通过人机交互方式提取出二尖瓣环的特征点,并根据位置关系对特征点排序,然后利用非均匀有理B样条曲线建立二尖瓣环三维形态模型,最后编程实现二尖瓣环的动态显示和运动定量分析。