超声心动图三维散斑跟踪(Three-dimensional Speckle Tracking Echocardiogram,3D-STE)技术是基于散斑跟踪及动态三维超声心动图开发的一项新兴技术。它通过跟踪动态三维超声心动图的三维散斑,获得心肌组织运动参数如运动轨迹、位移等,并评估心肌功能参数如应变、扭转角度等,对心肌功能的定量分析效果显著。已经在临床上成功应用的二维散斑跟踪成像(Two-dimensional Speckle Tracking Echocardiogram,2D-STE)技术不利用多普勒信息,不受超声波束入射角的影响,它通过对二维超声图像散斑的跟踪,获得心肌组织的运动特征。心脏是一个三维的立体结构,运动状态极其复杂,2D-STE技术局限于二维平面,当散斑运动到二维图像之外,跟踪效果会受到影响。而3D-STE技术是在三维空间内进行的,没有散斑的丢失,提高了跟踪的准确性。此外,在分析心肌的节段性运动时,3D-STE技术同时跟踪心肌的所有节段,减小了计算量,提高了跟踪效率,能更快的、更准确的评估对左心室心肌功能。散斑由超声波在组织和血液中传播时产生散射回波的干涉形成的。散斑是随机分布的,包括独特性和稳定性这两大特点,它的运动轨迹能够反映该位置心肌的运动情况。本文提出一种基于改进菱形搜索(Improved Diamond Search,IDS)算法的三维散斑跟踪方法。首先分析了判断三维块匹配散斑跟踪效果的三个标准。其次对各类经典搜索算法进行具体的理论研究与分析,并提出基于自适应与搜索步长相结合的改进菱形搜索算法,该算法根据图像之间的空间相互关联性,计算已完成搜索的附近体块的位移矢量来估计搜索步长。分别对经典算法和新算法进行仿真测试,并用定量评价指标客观分析其性能。最后利用三维仿真超声心动图STRAUS数据集对基于改进菱形搜索算法的三维散斑跟踪的理论可行性进行论证,并和基于传统菱形搜索的三维散斑跟踪方法进行对比。冠心病严重威胁人类健康,是人类死亡的主要原因,早期诊断并及时治疗有助于快速恢复人体健康。心肌组织的生物力学特征是诊断疾病的重要指标,提出基于超声心动图三维散斑跟踪的三维径向应变计算方法,自主实现心肌组织的三维径向应变测量,利用STRAUS数据集验证该测量方法的可靠性;并与二维径向应变进行对比,本文方法能更好地反映心肌形变。