小儿先心病，是人们对小儿先天性心脏病的简称。据资料显示，患复杂性先心病的小儿中有50％会因未能及时作出准确的解剖判断和早期诊治而死于婴儿时期。 由于超声的无创性，它经常被用于婴幼儿的医疗诊断中，传统的二维超声心动图对于小儿先心病的诊疗提供了许多帮助。然而心脏是一个结构复杂的器官，检查者必须对一系列二维图像进行三维空间想象，不能满足复杂性先心病三维空间精确诊断的要求，而且难以形成标准在医生之间进行讨论和交流。 利用虚拟现实技术(VR)和科学可视化技术(Visc)，可以创建虚拟环境，使检查者可以在计算机提供的三维空间中，从心脏内的任意角度观察复杂先心病的病变。并可以加上血流速度信息，准确的显示心腔内的血流变化。 本课题同上海儿童医学中心和新华医院合作，主要研究医学超声心动图的可视化显示。本课题将虚拟现实技术和可视化技术运用到小儿先天性心脏病的超声图像诊断和术前预测中，为医生提供更直观的视觉感受，提高诊断和预测的准确性和可靠性。并建立和完善了可视化操作系统便于医生进行操作。 本论文的主要工作分为以下几个方面。 1．心腔血流的三维显示：将旋转型扇形探头(TTO)采集方式下得到的血流数据进行重建，并采用锥形箭头和矢量箭头模式进行显示。可以在任意角度同时观察的心脏结构和血液流动情况。 2．超声图像的预处理：为改善三维重建后的显示效果，采用RNWD(RobustNonlineal Wavelet Diffusion)滤波器对原始图像进行了滤波，并采用了一种新的方法：用FCM (模糊C均值分类方法)将滤波后的图像进一步分类成心腔和心肌后再进行绘制。 3．对于交互式虚拟内窥镜系统的改进和完善： 在之前的研究中，已经能够实现心脏图像的面绘制和体绘制显示，然而显示效果不够理想，并且显示速度也不够快。这里对于交互式内窥镜系统进行了一系列的改进和完善。 a) 首先，对于体绘制的显示模式进行了改进：增加了纹理映射绘制方式；增加梯度阈值的设定，大大改进了显示效果；增加了一系列参数，例如：光照，色度，透明度，灰度梯度等可调选项，供医生调节，以得到最好的显示效果。 1)其次，对于绘制的流程进行改进，一方面加快了显示速度，另一方面在刷新显示模式时视角不会变换，医生不至于迷失方向。并且大大缩短了心脏周期运动的显示时间。 2)最后，增加三个可以任意调节的切割平面对图像数据进行实时切割，可以做到实时切割实时显示。 本文的研究对象为随机选取的2005年6月至2006年8月上海儿童医学中心门诊或住院接受心脏超声检查的正常小儿10例，以及先心病患儿45例(共55例)。并进行了临床ROC(征Receiver Operating Characteristic)曲线分析。分析结果显示，三维超声可视化系统诊断结果的ROC曲线面积较大，三维超声虚拟显示相比二维超声显示对心内空间结构关系判断有较高的敏感性。