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医学图像处理与分析是在医学、物理学与计算机科学等学科基础上发展起来的一门学科，其包括图像分割、图像配准、三维可视化、网格处理、有限元分析与虚拟仿真手术等。随着现代计算机科学技术的发展，医学图像处理与分析技术越来越多地受到人们的重视，并已被广泛应用于临床，辅助医生进行分析研究、诊断与治疗等。
本文设计与开发集医学图像分割、图像配准、三维可视化、网格处理、有限元分析与虚拟仿真手术等功能于一体的医学图像处理与分析软件，其不仅可以用于实际临床应用，也可用于测试新改进的算法。
文中各章节将以开发系统为主线，依次研究与改进图像分割、三维可视化、网格处理、有限元方法与虚拟手术中相关算法与实现相应模块。为有效提高图像分割的效率与质量，本文提出了一套由图像裁剪、图像预处理、图像分割与图像后处理等四步走的处理方法及严格质量把关技术与流程。文中还详细描述三维可视化技术并开发出功能齐全的可视化系统，并且提供一套从医学图像到有限元网格的实用健壮建模系统，为有限元生物力学分析与虚拟手术仿真奠定基础。同时文章从软件开发角度阐述连续介质力学、非线性有限元方法与生物力学模型等理论知识，并设计与开发出一套基于生物力学模型的有限元分析软件，可用于生物医学类的有限元力学分析。此外，本文还讨论、设计与改进虚拟仿真手术中形变、切割、针穿刺与拉钩等算法，并实现一套功能较为全面且能够胜任实际医疗仿真的虚拟手术仿真软件系统。