心血管疾病发病急且具有很强的隐蔽性，是当今全世界发病率和死亡率最高的疾病。结合现代医学图像和数学方法对心脏进行建模和重构，可以无创客观地量化分析心脏的不同特征，增进对疾病机理的认识，以便更有效地诊断、治疗和预防疾病，尤其是在疾病的初期。　　心脏几何解剖学模型是心脏功能和动力学分析的基础，基于可变模型和统计模型的图像分割建模技术得到了广泛应用。因此，本文根据的心脏医学图像特点，引入统计模型中被广泛用于柔性体图像分割的主动形体模型，并对其进行改进与优化后用于心脏图像的分割和三维建模，并在此基础上构建了心脏的的四维模型数学表达。最后，还基于该模型进行了心脏功能参数的计算和心室动力学分析。主要工作和成果有:　　1.引入了图像不变特征——sift特征用于解决主动形体模型仍存在且急需解决的自动初始化问题和分割鲁棒性问题，并引入图形上下文描述符优化sift特征使其具有仿射不变性，用筛选后的特征点构成的关键点模型和关键点的关系模型来提高模型的初始定位精度。仿真实验中，采用经本文改进的模型对心脏的医学图像较好地实现了解剖学结构的分割，实现了模型初始位置的精确定位，提高了主动形体模型的最终分割精度，为后续的左心室的内外表面的三维重构奠定了良好的基础。　　2.在三维NURB表面模型的基础上，提出了可以用于描述心脏运动造成的心肌形变的4D-NURBS表面模型公式，实验结果表明，4D-NURBS曲面能更真实更连续地表示心动周期内左心室内外膜表面。同时，提出了一种基于矩阵表示的NURBS曲面积分的心脏体积极其变化的计算方法。该方法可以得到比传统方法更精确的心脏容积和容积变化，是心脏整体功能参数准确计算的基础。　　3.设计了一种根据心脏形变信息而非时间的心脏物理相位的直接划分方法，该方法结合了心动周期内心脏容积和长轴的变化规律，能够实现Tei指数的直接计算。同时，引入三次样条插值方法较好地还原了心肌点在整个心动周期的运动路径，并提出一个新的运动参数——心肌运动幅度，该参数和心肌点速度、加速度一起能更好地描述心脏的局部运动，反映病变早期运动状态的微小改变，因此更具有临床诊断价值。　　4.提出了一种以非均匀B样条表面模型迭代为基础的柔性体的连续位移场的计算方法，运用PCA法实现了心室壁肌纤维方向的定性估算。同时，以得到的连续位移场和纤维方向为基础，对左心室壁进行了应力应变估算和力学分析。仿真实验结果表明基于本文的方法得到的整个心动周期内的应力应变分布与变化规律与临床分析结论一致，同时对参数的定量对比分析表明应力应变与运动幅度，速度，加速度之间存在正相关关系。