腰椎穿刺是临床上常见的一种诊疗操作，对医师的经验要求较高。近年来，从国外兴起的超声辅助引导的腰椎穿刺术已被证明在便于医师上手的同时还能减轻患者的痛苦。
　　本文的研究目标是探索一种快速、准确、面向腰椎部位超声的重建算法用于超声引导下的腰椎穿刺手术，具体研究内容包括：结合Freehand三维超声技术，搭建实验用的数据采集系统，并就实验系统的空间位置信息转换矩阵进行了推导，然后就三维重建展开研究。
　　现有的超声图像重建方式可分为体重建与面重建两种，两种方式各有优劣。现有的体重建技术比较成熟，所以本文将研究重点放在现有算法的选取上。综合有关研究现状，结合本文目标系统对快速重建的需要，预选了体素最近邻、距离加权、平方距离加权、线性插值及中值滤波插值等五种算法作为实验对象。设计了骨骼模型重建实验、CIRS模型重建实验和理想图形重建实验等三个实验对这五种算法进行了较为全面的客观对比。在骨骼模型重建实验和CIRS模型重建实验中计算了平均插值误差用于比较重建精度，并测量了重建时间。在理想图形重建实验中，通过考察灰度值分布来客观比较边缘保持能力，通过计算峰值信噪比来比较噪声抑制能力。依据实验结果，线性插值是这五种算法中较合适的重建算法。
　　鉴于部分面重建效果极大依赖目标影像边缘轮廓信息的精准提取，因此本文提出一种基于自适应阈值的超声边缘提取算法，在提取边缘的同时，有效降低噪声干扰。在得到的边缘信息基础上获取点云模型并基于点云模型实现三维可视化的重建方案。通过验证实验，定量评价了算法的重复性与可靠性。综合两方面实验结果，本文所提出的算法在保证重建结果的可靠性的同时，还具备重建速度快，可实时化重建的特点，为后续超声图像引导的腰椎穿刺辅助机器人的研究提供坚实的技术支撑。