肝肿瘤恶性作为高发癌症疾病,严重威胁了人民的健康和生活,而人体腹部解剖结构复杂,各种病症发病率很高,通过计算机辅助介入手术的研究来推动肝脏区域各类疾病的诊断和治疗是具有重要意义的。本文先设计了肝肿瘤射频消融术中的计算机辅助介入手术虚拟导航系统的技术流程,通过分析常用分割算法的优缺点,设计实现了腹部三维医学图像的皮肤、骨骼、肿瘤以及血管分割算法,并对肝肿瘤射频消融术软件系统进行了设计实现,在软件系统上实现了需要的各种分割算法功能。本文的创新之处在于,针对传统区域生长法进行腹部医学图像骨骼分割时获取不到完整骨骼组织的问题,用初步分割的图像与原图像作对比,通过检测遗漏区域种子点进行迭代区域生长,使用自检测迭代区域生长法进行骨骼分割算法效果更好;此外,针对传统水平集曲线演化可能会停滞于局部极值点以及出现演化速度较慢的问题,提出了基于窄带形态学梯度修正水平集的肝肿瘤分割算法,利用形态学梯度修正方法和窄带法改进水平集法,提高了算法的运行速度和分割精度。本文的主要研究工作如下:(1)针对肝肿瘤射频消融术,设计了计算机辅助介入手术虚拟导航系统的技术流程,通过实验分析了常用医学图像分割算法的优缺点,包括阈值法、区域生长法、水平集法、边缘检测法,设计了手术虚拟导航系统的三维医学图像分割模块,包括皮肤、骨骼、肿瘤以及血管分割算法。(2)完成了皮肤、骨骼、肿瘤以及血管分割算法的设计实现与实验分析,包括基于边缘追踪的皮肤分割算法,基于自检测迭代区域生长的骨骼分割算法、基于窄带形态学梯度修正水平集的肝肿瘤分割算法以及基于Hessian矩阵和多种子点孤立连接的血管分割算法。其中通过利用检测迭代的方法改进了传统的区域生长法,又利用形态学梯度修正和窄带法改进了水平集方法,并通过实验对比验证了算法的实用性。(3)对肝肿瘤射频消融术的计算机辅助介入手术虚拟导航系统进行了设计实现。包括系统功能模块设计,系统核心功能设计与实现,系统界面设计实现,并对基本功能以及算法功能进行了实现与测试。