目前,心脑血管疾病已然成为人类健康的主要“杀手”,尤其是发生在冠状动脉血管上的相关疾病更是成为健康的主要威胁。因此,若将生物医学图像技术处理与计算血液流体动力学紧密结合作为冠脉血管疾病的辅助决策是非常必要的,不仅通过建立冠脉血管三维图像可为医学工作者提供直观、形象的病症分析,而且通过分析血管内血液与弹性管壁相互耦合效应可为医学工作者研究相关疾病病理提供理论基础与研究方法。在生物医学图像技术处理过程中可以利用不同造影角度形成的二维血管图像重构三维冠脉图像正确反应出血管的形状、病变程度、量化参数等信息,从而方便医学工作者直观、精确地对血管相关病变作出判断。针对噪声与低对比度影响冠脉造影血管提取精度的难题,本课题在充分综合冠脉造影图像自身特性后,根据冠脉造影图像序列对血管进行提取,通过区分冠脉造影图像序列中冠脉与背景点灰度变化趋势,采用高通频域滤波器对冠脉血管进行增强处理并降低背景点的噪声。然后,采用形态学的改进方法与阈值的相对比较继续增强血管、降低噪声影响并提取冠脉血管;利用形态学细化方法对已较精确提取出的冠脉血管进行骨架提取,并运用“8-链码”进行数学表达。然后,采用垂直线提取方法对冠脉血管直径进行提取;针对冠脉血管的三维建模,首先研究了造影系统的成像原理、造影角度、空间坐标变换以及三维重建所需参数,然后基于已知不同造影角度的冠脉造影图像平面上的血管骨架离散点求解出冠脉三维骨架离散点,随后,运用B样条拟合并插值出更多的三维骨架离散点,使血管三维骨架的可视化具有连续性。在判断冠脉血管具体病变的同时,也要通过计算血液流体动力学来研究冠脉血管相关病变的发病机理,这样才能为冠脉血管疾病的治疗起到辅助决策作用。其中,从冠脉血管三维建模中得到的有关血管的形状与具体量化参数等信息对计算血液流体动力学的研究起到至关重要作用。针对冠状动脉血管中血液流体力学研究,选取三种具有代表性的血管模型:锥形血管,局部狭窄血管,异径血管。根据流体弹性力学基本理论知识,简化流动血液的Navier-stokes方程和血管壁运动方程。运用相容拉格朗日-欧拉法建立血液流动与血管壁运动的耦合条件方程,并基于脉搏波波形、血管的形状,建立流动状态下血液速度的数学表达,结合血管壁运动方程推导血管壁所受压力与血管壁变形表达式。血液在异径血管中流动时由于其特性阻抗的存在会产生压力降,因此,异径血管各血管段的压力降是通过求取各管段的特性阻抗以及脉搏波速得到。本课题通过血管具体实例,分析了脉搏波在一个心动周期内血管相关的参数:半径、厚度、弹性模量,不同血压,压力降以及血管不同的狭窄程度对血管壁所受应力与变形的影响。为了验证理论部分的工作,采用Ansys有限元软件中的流固耦合模块,在给定特定值下进行数值模拟,并与理论部分比较,从而验证理论解的正确性。