胎头方位是产程中的一个重要参数,胎头方位异常是导致头位难产的一个主要原因。胎头方位的异常影响孕产妇和新生儿的健康,密切关注产程进展,在产程中清晰认识胎头方位状态,对减少孕产妇和新生儿并发症、不必要的剖宫产手术具有重要意义。临床上最常见的胎头方位检查方法是阴道指检,但是当胎儿头部水肿、骨性标志不清晰时,医生难以判断出正确的胎头方位。二维超声检查可以将胎儿和骨盆的解剖结构以二维影像的方式实现可视化,但是二维超声显示的是某个切面的解剖结构信息,需要医生在超声图像上分辨胎头和骨盆的解剖特征,然后在脑海中构建胎头与骨盆的空间位置关系,才能判断出胎头方位,仍然是一项费时费力的工作。这两种检查方法都严重依赖于医生的临床经验,主观性较强。因此,在产程中及早识别胎头方位,判断胎方位异常仍然存在较大难度。针对以上问题,本论文提出了一种基于自由臂三维超声成像技术的胎头方位测量新方法,并研究自由臂三维超声成像技术的关键技术和胎头方位测量方法,设计实验进行验证。首先,搭建了融合二维超声和电磁定位的自由臂三维超声系统实验平台,并进行软件系统的设计。基于此系统,研究了自由臂三维超声探头的标定方法,设计了包含多个标记点的标定模型,自动化的标定算法,并对标定结果进行精确度验证。通过多次试验表明本标定方法只需要采集少量的(1-3幅)超声图像就可以获得准确的标定结果,标定结果具有可靠性。然后,基于自由臂三维超声技术,利用特征点坐标映射和基于奇异值分解的特征点重建骨盆的方式对骨盆进行定位,采用特征点向量的方式对胎头进行定位,接着使用求解夹角的方式描述胎头方位。基于胎头方位标准装置的定量实验结果表明基于自由臂三维超声的胎头方位测量方法平均角度偏大,但是处于可接受范围之内。Bland-Altman一致性分析表明基于自由臂三维超声技术的胎头方位测量结果与参照具有高度一致性,所有的点均落在一致性范围之内,说明基于自由臂三维超声技术的胎头方位测量方法具有较高的准确性。脑中线模式和眼眶模式的定性实验结果表明基于自由臂三维超声技术的胎头方位测量能够进行有效的测量,满足多种测量模式。实验分析表明本文提出的新方法为定量描述胎头方位提供了准确可靠的测量手段,对产程的安全导航、帮助科学地分娩决策具有实用价值。