心血管疾病是全世界范围内最常见的死因之一,在中国心血管疾病的发病人数逐年攀升,已经成为我国发病率和致死率第一的疾病,严重危害着人们的身体健康。随着医学技术的发展,运用微创介入手术的方式能够对大部分心血管疾病起到很好的治疗效果。由于心血管的结构复杂,合理的术前规划能够大大提升手术的成功率,降低存在的风险。血管的路径规划技术通过生成从手术入口到病变处的路径,能够帮助医生进行术前规划。因此,本文对三维血管的路径规划技术进行了研究,介绍了路径规划的关键技术血管中心线提取和狭窄检测的研究现状,并针对其提出了相应的算法与解决方案。在中心线的提取方面,本文提出了一种新颖的基于流体动力学的三维管状物体中心线提取算法。该方法采用有限体积法进行三维管状物体内的稳态流体计算,并提取其等压面。然后计算出每一个等压面的中心点作为构成中心线生成树的控制点,按压强大小顺序构建有向树,并对生成树结构进行优化,最后对控制点进行拟合,并将所有的生成树节点按序连接得到中心线。在血管的狭窄检测方面,在得到的生成树结构的基础上,运用伯努利定律进行血管的狭窄检测,根据各个控制点处的流速定义狭窄出入口和狭窄节点,并根据狭窄节点相对于狭窄出入口处的流速提升率计算其对应的狭窄率。实验结果表明,本文所提出的中心线提取算法以及狭窄检测算法是可行的。中心线检测算法拥有较好的鲁棒性,能够准确地从复杂血管中提取出平滑、单像素的中心线;而狭窄检测算法能够快速准确地检测出血管内存在狭窄的部分并计算狭窄率。在得到中心线和狭窄区域的基础上,采用生成树结构回溯,自动规划出一条从手术入口到病变位置(狭窄处)的路径,并采用导航相机视角优化算法,实现三维血管的内窥导航。