电阻抗断层成像(Electrical impedance tomography,EIT)通过置于人体体表的电极阵列,施加微小的电流激励,测量边界响应,重建人体内部的电阻抗分布图像,具有无损伤、功能成像和医学图像监护三大突出优势。EIT方法学研究在于探索EIT成像原理,希望影响因素最少,其测量系统通常是理想化的,具有最高的检测灵敏度和最佳的信噪比。实用化EIT测量与理想仿真时的理想条件差别很大。检测灵敏度和噪声水平是实用化EIT检测系统的两个关键因素。基于EIT方法学研究和实用化EIT系统的差异,本文对实用化EIT系统的构建和评价方法进行了深入的研究。　　 (1)实用化EIT系统与激励模式的研究。基于对理想条件下16电极系统的8种激励模式的EIT测量数据结构的分析,以不同检测灵敏度和信噪比的模拟实用化EIT系统,仿真研究了不同激励模式下,不同检测灵敏度的EIT系统对不同深度位置目标的成像效果。结果表明,间6激励,间3激励和相邻激励模式对不同检测灵敏度的系统各具有优势。不同激励模式下的EIT测量数据结构,可作为实用化系统的构建和评价指标,指导不同应用目标的实用化EIT系统选择恰当的激励-测量模式,以获取令人满意的图像。也可在确定的激励-测量模式条件下,估算或评价该实用化系统所需达到的最低性能指标,指导、验证硬件系统的设计与构建。　　 (2)实用化EIT系统与测量模式的研究。相邻激励一相邻测量模式下待测信号小,对测量系统检测灵敏度和信噪比要求高。采用交叉测量(CMP),通过增加间隔较大电极间的电压值测量,以可信度较好的大电压值测量取代或补充可信度较差的小电压值测量,改善整体数据的可信度和有效性,在一定程度上可降低对实用化EIT系统检测灵敏度和信噪比的要求。本文在分析CMP原理的基础上,总结CMP构建三原则,并提出了3种新的CMP,CMP-13a,CMP—13b,CMP-25,进行了不同检测灵敏度和不同噪声水平模拟实用化EIT系统条件下,3种CMP,AMP和CMP-48的EIT仿真成像的对比研究与评价。结果表明,本文提出的3种CMP可在实用化EIT系统条件下,在提高系统实时性的同时,获得较好质量的重建图像。　　 (3)实用化EIT系统与图像重建算法研究。基于作者研发的EIT-GUI软件平台,采用有限元法研究了EIT图像重建正问题。针对不同检测灵敏度和信噪比的模拟实用化EIT系统,采用多种算法,等位线反投影算法(LBP),Tikhonov正则化算法和Tikhonov-Noser组合正则化算法,Landweber迭代算法,牛顿-拉夫逊算法进行EIT图像重建,研究了不同算法对实用化EIT系统成像效果的影响。结果表明,本文的5种算法中,Tikhonov-Noser组合正则化算法无论是从成像质量,抗噪性能,还是稳定性上都显示出优于其他算法的性能。　　 (4)三维EIT图像重建与三维EIT系统测试和评价方法研究。初步研究了同层电极相邻激励-相邻测量模式下3D-EIT图像重建方法。设计了一个四层的空间电阻网络,模拟EIT成像中的三维被测场域。通过选定单元与相邻单元的并联电阻值,可改变场域中少数几个单元的电导率,设置三维EIT均匀场与非均匀场模式。计算场域电导率的变化可给出对应于装置设置的均匀场和非均匀场标准图像。将实际的三维EIT系统与本装置连接,进行激励、测量,并进行三维图像重建,可实现对待测三维EIT系统的性能测试和重建图像定量评价。