电阻抗断层成像(electrical impedance tomography，EIT)是一种根据生物组织的电阻抗特性来形成人体内电阻抗断层图的技术，与传统医学成像技术相比，首先它可以实现功能成像；其次不使用核素或射线，对人体无害，可以重复使用。目前这一新型技术受到国内外临床医学与生物医学界的广泛重视，成为研究的热点之一。 在脑EIT 成像研究中，由于脑组织受高电阻率的颅骨和低电阻率的脑脊液的包绕，头部电阻抗断层成像检测时电流从头皮分流，因此头部EIT 信号提取的难度要远高于常规EIT。为研究颅骨等因素对头部EIT 研究的影响，根据颅骨等的电导率分布制作颅骨模型并用于EIT 研究。目前国内外研究头部EIT 成像模型实验时用到的颅骨模型都是均匀电导率分布的模型，根据相关组织阻抗的基础测量中发现颅骨不同位置的电导率不一致，含有板障层的厚颅骨电导率较不含板障层的薄颅骨电导率大，最大相差3-4 倍的这一现状，本研究研制了新型的头部物理模型并进行了相关的系列实验研究工作，主要有： 1) 非均匀电导率颅骨EIT 物理模型实验研究为研究颅骨电导率的非均匀性分布对EIT 成像的影响，分别制作电导率均匀分布和非均匀分布的颅骨物理模型用于EIT 模型实验，对比分析颅骨电导率非均匀分布对成像结果的影响。选用上海硬石膏作为制作均匀电导率颅骨模型的材料，选用上海硬石膏和贺利氏石膏作为制作非均匀电导率颅骨模型的两种不同材料。制作的非均匀电导率物理模型为半球形，内径185mm，壁厚5mm，电导率较高部分和电导率较低部分的电导率分别为0.014s/m 和0.0032s/m，面积之比为3：1；制作的均匀电导率物理模型与非均匀模型大小、形状一致，电导率为0.014s/m。分别用两种颅骨物理模型进行EIT 目标成像，对比结果显示：相对于均匀电导率颅骨模型，在非均匀电导率模型内成像目标远离电导率较低一侧，且所在位置边界电压扰动量相对降低，因此说明颅骨模型的电导率非均匀分布对扰动目标成像定位有影响。 2) 高精度的半球形头部阻抗物理模型实验装置的制作和实验为进一步评价颅骨电阻率对EIT 成像结果的影响，特别是对模型中扰动位置的定位的精确性的影响，我们制作了高精度的半球形头部阻抗物理模型实验装置（新型头物理模型）。和原有的简单半球形头部阻抗物理模型实验装置（原有头物理模型）相比：新型头物理模型的滑动轴和旋转轴带有刻度标尺，使成像目标定位精度更精确，最小精确到1mm；新型头物理模型设计有支撑和固定颅骨物理模型的结构，可在实验过程中确保颅骨模型不会发生偏移。本实验应用新型头物理模型，在颅骨模型和脑模型电阻率五种比值的情况下对比EIT 成像结果。对比结果表明，在成像目标定位精确到毫米级的情况下，存在颅骨模型相对于无颅骨模型来说，目标成像更加远离边界；颅骨模型的电阻率越大，成像越模糊。 3) 脑出血时脑脊液代偿机制对EIT 成像的模型仿真研究已知血液的电阻率低于脑实质，在课题组近期的EIT 动物脑出血模型实验中，动物脑部出血后的EIT 结果显示对应区域电阻抗升高，因此推测EIT结果是由于颅内出血使周围脑脊液重新分布，引起脑部电阻抗分布变化的综合结果。为验证这一推测，同时为探索脑脊液对脑EIT 成像的影响规律，设计了颅内出血物理模型并进行了实验验证。通过三种圆柱形（直径分别为Ф8.5mm，Ф16mm，Ф26mm；高均为30mm）的扰动目标模拟出血点在脑脊液排开与未排开两种模型中成像（其中脑脊液排开模型中脑脊液的体积变化为10cm 3 ），从0-1 电极的边界电压变化量的比较可以看出，直径为8.5mm 和16mm的扰动目标（出血点）的0-1 电极边界电压变化量在三层电极测量中均为正值，表明电阻抗升高；而直径为26mm 的扰动目标（出血点）的0-1 电极边界电压变化量在第三层电极测量中为负值，表明电阻抗降低。因此可以初步证明：当颅内出血时，如果脑脊液受出血影响而重新分布的话，会影响成像结果。 4）头部EIT 电极帽（带）的制作及成像实验头部EIT 成像主要应用于长期监护，电极移动会引起伪差，影响成像结果。在EIT 实验中对于电极位置的稳定性要求较高。电极带是电极系统的支撑部分，起到固定电极、保护导线、传导信号等作用，是电极系统中必不可少的组成部分之一，在长期监护中起到重要作用。本文中通过材料实验选取松紧带作为制作头部EIT 监护的电极帽材料，并通过按压人颈动脉实验验证电极帽的可靠性。在按压左、右侧颈动脉时，造成大脑内血液分布发生改变，在头部EIT 监护可以反映出变化。在监护实验过程中（约3 小时），人体佩戴电极帽无不舒适感，电极帽位置没有发生改变。由此可以证明：松紧带式电极带（帽）能够应用于头部EIT 监护。 5）EIT 定标电路板的设计及实验目前我们课题组设计的EIT 系统的成像精度和稳定性仍然缺乏一个具体的标准来判断，因此我们设计一个两层结构，56 个单元，25 个节点的EIT定标电路板来评估系统的精度和稳定性。按照生物复阻抗的阻容模型设计定标板的每个网络单元，电路板中每个网络单元均有一个开关并联一个50Ω电阻，通过开关的通断来模拟扰动目标的电阻抗升高或降低。定标电路板两两电极之间的电阻均值为520.64Ω，标准差σ=0.217Ω。 脑成像本身是EIT 研究中的一个难点问题，本研究根据颅骨电导率的非均匀性制作仿真颅脑模型并用其进行EIT 实验，研究颅骨电导率非均匀分布的影响，目前为止未见相关报道。在本文中，我们制作了新型头物理模型实验装置并用于脑出血时脑脊液代偿机制的EIT 成像模型仿真研究。制作了头部EIT 电极帽（带）并且应用于人脑供血变换的EIT 成像实验。设计EIT 定标电路板并且用于评估EIT 系统。为EIT 技术的临床应用打下基础。