神经电活动的检测、影像、处理、解读、应用是一个意义重大、前景广阔的研究领域。本学位论文受到江苏省研究生科技创新计划项目、国家留学基金委留学联合培养项目、东南大学优秀博士学位论文基金、培育基金的资助，以国家863项目和国家自然科学基金项目为背景，面向脑、神经功能疾病的检测、BCI技术及运动功能康复训练的共性问题，开展神经电信号建模分析与三维影像技术研究。　　 本文在回顾总结神经电信号分析的研究历史、现状、发展趋势的基础上，开展了前沿探索性的研究工作。　　 提出了一种具有侧向抑制机制的神经系统放电模型，研究生物神经系统的神经放电特性及内部机理。分析了侧向抑制作用下神经系统放电“刺激—兴奋—传导—效应”的节律特性，研究成果发表于ModernPhysicsLettersB2012，26(1):1150001SCI。接着研究小世界HR神经网络的同步特性，研究表明通过随机断边重连机制可以提高神经放电脉冲同步，研究成果发表于ModernPhysicsLettersB.2009，23(11):1405-1414SCI。之后研究神经网络的随机共振行为。研究表明神经元通过小世界互联协作可以大大的增强随机共振，反映了神经系统特有的主动抑制噪声机制，研究成果发表于InternationalJournalofModernPhysicsB，2008，22(30):5365-5373SCI。最后通过理论分析和数值仿真的方法研究正反馈对随机共振的作用，提出了通过增加正反馈环提高系统的随机共振，理论分析和数值仿真结果表明双稳态系统的随机共振可以通过增加正反馈环得到有效稳定的提高，研究成果发表于InternationalJournalofModernPhysicsB2012，26(3):1250019SCI。上述研究成果可望为探索理解神经系统的“刺激—兴奋—传导—效应”特性及内在机理提供理论参考，为神经信号检测、提取、解读、功能神经电刺激提供理论依据，为改进神经系统对外部刺激的响应或增强目标操作的效果提供技术方法。　　 提出了一种基于离散小波包变换的脑电信号分析方法，提取用于医学诊断的四种基本节律的波形，并进一步讨论如何得到能够捕捉节律变化的量化特征参数如单个导联上δ,θ,α,β节律的频带能量比例，以及介绍它在临床诊断上的应用。经过对临床确诊病例数据的分析检验，其分析结果和临床确诊结果吻合得很好，表明应用小波包变换分析脑电波是一种有效的方法，可以提取得到精确的、直观的、量化的特征参数作为诊断依据，以实现脑电图系统智能远程定量分析诊断。此外，这种方法也为其他生物医学信号如心电、肌电的处理与分析提供有益的参考。研究成果发表于JournalofSoutheastUniversity(NaturalScienceEdition)，2008，38(6):996-999EI。提出了一种新颖的运动意识脑电波的特征提取方法。通过谐波小波变换提取运动想象相关脑电波α节律以及通过双谱分析获取高阶统计信息。在国际上公开的GrazBCI数据集的试验结果表明用这种方法提取的两类运动想象任务特征的分离性非常明显。通过性能一般的LDA分类器评估了它的性能表现。识别正确率达90％。这种方法为脑-机接口系统的特征提取提供了一种有效的新途径。研究成果发表于InternationalJournalofWavelets,MultiresolutionandInformationProcessing2010,8(3):373-384SCI,EI,IF1.3。　　 提出了一种利用单极性超声脉冲进行超声电流密度影像、由表面声电信号重构内部三维电流密度分布的影像方法。仿真结果表明用这种方法可以影像重构非均匀导电媒体中复杂的三维电流密度分布。研究成果发表于PhysicsinMedicineandBiology，2011，56:3825-3842SCI，EI,IF2.829。由于单极性超声脉冲探头需要特殊研制，目前在市场上可以买到的超声探头一般为双极性超声脉冲探头，因此解决双极性超声脉冲电流密度影像的重构问题将大大推动超声电流密度影像技术的发展。提出了一种从一般声电信号方程求出电流密度分布的解逆重构方法。根据由表面电极采集的声电信号，通过维纳反卷积解耦分离电量信息和超声波，之后通过逆投影解出本原的电流密度分布。这种解逆重构算法对于使用双极性超声脉冲或单极性超声脉冲进行超声电流密度影像都适用。仿真结果表明这种重构算法是可行的，可以用来影像非均匀导电媒体中复杂的电流密度分布。仿真结果还表明，这种影像方法在常见的系统参数下是可行的，算法对噪声不敏感。研究成果发表于IEEETransactionsonBiomedicalEngineering,2012,inpress(录用)SCI,EI,IF2.278,PhysicsinMedicineandBiology，2012，inpress(录用)SCI，EI，IF2.829。最后，根据进行基于声电效应的检测、成像研究、实验验证的需要，我们设计了声电效应检测影像实验平台。实验平台可以根据需要灵活设置测试的方式，可以进行连续长时间自动测试。在研制的实验平台上，我们检测到了声电信号，在一定的范围内，声电信号的幅值随着超声强度、电流强度的增大而增大。研究成果已经申请国家发明专利2项(201010603187.6;201110338067.2)。这一研究为神经通道上的神经电活动三维实时成像提供了有效的技术方法。