据世界卫生组织统计,由心血管疾病引起的死亡已经成为人类死亡的三大主要原因之一。医学研究表明,动脉粥样硬化(Atherosclerotic,AS)引起的易损斑块的破裂是导致急性心血管疾病的首要原因,但是,目前还没有有效的预测斑块破裂的工具。斑块的特性主要取决于其组成成分和几何形状,而这些又与血管壁的弹性性能相关,所以,研究血管壁的弹性性能对于早期发现和识别易损斑块预防心血管疾病的发生具有重要的临床意义。作为诊断心血管疾病的“金标准”的血管内超声(Intravascular Ultrasound,IVUS)技术能够提供血管横切面图像,对于血管壁形态和斑块位的置确定有一定作用,但是对于易损斑块的成分仍然不能判别,而一定的血压下,斑块会表现出与周围血管组织不同的弹性性状,因此,分析血管壁和斑块在血压作用下的反应可以评估易损斑块破裂的可能性。本文的主要研究工作包括:(1)针对IVUS图像所含噪声多为斑点噪声和高斯噪声一种去噪方法很难同时滤除这些噪声的问题,改进了一种结合中值滤波和多图像平均的综合降噪方法,该方法能够有效去除噪声并且保持图像平滑。另外,在此基础上改进了图像边缘提取算法,对内外膜边缘区域分别进行预分割,最后以边缘点的灰度亮度和统计概率分布作为约束代价函数计算,得到最终的边缘轮廓。(2)针对血管壁网格划分中血管腔中产生的无效三角形影响后续匹配及弹性计算精度的问题,提出了一种基于限制点集方法的血管壁网格划分方法,新增了点对之间角度的阈值作为筛选边缘点的标准,最后按照三角形中心点及边线间的位置关系删除位于血管腔内的无效三角形。并在此基础上采用一种基于B样条形变模型的匹配方法,针对传统归一化互相关的相似性测度可能会对孤立区域的计算带来误差的问题,增加了带有灰度权重的代价函数方法;最后的I-BFGS优化算法以较少的迭代次数计算Hessian矩阵来寻求最佳匹配点。(3)针对传统血管弹性估计多采用弹性模量或假体模拟的方法,其实验装置复杂并且结果精度难以保障的问题,本文充分利用IVUS图像信息,在不增加额外装置的前提下,根据已有的形变理论,提出了二维直角坐标系下以线元的位置变化代替面元形变的方法,成功推导出了小三角形单元条件下的格林应变计算公式并计算出相应的应变值,利用伪彩色编码将应变数值转换为对应的RGB颜色空间的值并填充到相应的小三角形单元。经过Photoshop图像处理软件的手动变形与计算结果的对比,证明本文所采用的一系列图像处理与弹性分析方法具有一定的可行性和准确性,能够为临床诊断治疗心血管疾病提供参考依据。