人体肝脏的数字化模型是数字医学和图像分析领域的研究热点之一,近年来备受研究者的关注。肝脏数字化重建的目的是将医学成像获取到的数字图像通过计算机技术实现可视化,为肝病的临床诊断和治疗提供直观、立体的参考依据,为进一步研究肝脏解剖和肝外科虚拟手术提供依据,具有重要的学术意义和临床应用价值。本文在回顾国内外医学图像三维重建技术相关文献的基础上,根据腹部肝脏CT图像自身的特点和肝胆外科的应用需求,分析了医学图像处理和三维重建技术相关问题,结合肝脏解剖结构的特点提出了一系列肝脏解剖结构的数字化重建方法,较好的解决了目前肝脏切除术和移植术在术前不清楚肝脏内部解剖结构,无法测量血管、病灶及肝段体积等问题,为计算机辅助手术系统提供现实依据。论文的主要工作包括:(1)分析了CT图像的DICOM图像格式以及与通用的BMP图像格式之间的转换问题,对腹部CT图像作格式转换、灰度变换以增强图像、去除脉冲噪声等图像预处理工作,为后序处理的效率和精度打好基础。(2)分析了比较了目前主要的图像分割算法,针对医学图像对比度小、肝脏与其他组织部分边界不明、血管系统众多以及数据量大等特点,在阈值分割的基础上提出了多套管道系统提取的方法。(3)针对肝脏内部管道结构常见的变异和个体肝脏结构与大小之间的差异问题,提出一种基于医生指导的交互式肝脏功能段划分方法。首先,由医生指定血管分支的切分点,算法自动计算出一个垂直于该支血管的平面切分血管树,然后根据划分好的血管分支以加窗的空间最小距离划分方法自动划分肝功能段。该方法既能以医生的指导来划分肝段,又能较快较好地重建出解剖性数字肝脏的数据集。而且,医生在血管树可视化的基础上观察指导,清楚明了,操作简单。(4)为辅助肝外科手术规划,利用VC2005和VTK可视化工具包,设计开发出一个交互式手术辅助系统,展示肝脏模型,可以设置察看肿瘤、血管、各肝段的形态结构和体积大小、模拟切除病灶所在功能段后的剩余肝脏的血液回流及功能代偿情况,设置颜色和透明度等功能。论文对上述方法进行了实验,结果表明:本文所提出的方法是有效的,在一定程度上解决了肝外科手术辅助诊断中的肝脏解剖结构的数字模型的重建问题。