针对互信息仅考虑两幅图像相应像素的灰度信息以及B样条变换模型存在形变场奇异点的问题，提出一种基于P样条和局部互信息的非刚性医学图像配准方法。该方法以局部互信息为相似性测度，采用P样条变换模型模拟待配准图像的几何形变，使用三次插值算法对图像像素进行赋值，结合对大规模参数优化效率高的LBFGS算法优化配准参数。较传统的B样条变换模型和互信息，提出的方法除计算时间外，其他三项指标更优，均方误差下降了89.25%，归一化互信息提高了11.04%，相关系数提高了5.64%。实验结果表明，该方法有效地提高了配准的精度。