经颅直流电刺激（Transcranial Direct Current Stimulation,TDCS）是一种非侵入性的脑刺激技术,利用紧贴在头皮上的电极向大脑注入直流电流,实现对大脑皮层兴奋性的改变,对大脑功能产生一定的影响。近年来,这项技术广泛应用于脑卒中、抑郁症、精神障碍等神经和精神类疾病的治疗和康复,以及脑功能认知干预等脑科学研究之中,因而得到了迅速的发展。但目前的经颅直流电刺激技术刺激范围广,难以实现精准的靶点刺激。为了提高刺激的聚焦性,即实现对单一或多个目标脑区的精准靶点刺激,需要对电极参数和刺激方式作进一步优化研究。同时随着人口老龄化以及人们对身心健康的关注,越来越多的人选择社区或居家康复理疗。大型公司生产的电刺激设备价格比较昂贵,因此价格低廉、操作简便、小巧轻便的经颅电刺激系统也成为目前需求的重点。本文构建了四层球模型和真实头模型,利用有限元方法,对经颅直流电刺激进行了仿真研究和参数优化,同时在仿真和优化的基础上,对经颅电刺激进行了系统设计。主要工作如下:（1）分析经颅直流电刺激的工作原理,建立数学模型,分析有限元方法在仿真中的应用,建立四层球模型和真实头模型,利用有限元软件对经颅直流电刺激进行仿真研究,计算大脑中电场的大小和空间分布。（2）对经颅直流电刺激进行各种电极参数和刺激方式的优化。采用四层球模型,在电流幅值、电极间距、电极面积和电极形状的参数方面进行仿真优化,通过调整电极参数来提高刺激聚焦性;采用真实头模型,分别对传统大面积矩形电极刺激、高清晰度环形电极刺激、基于导联网络电刺激和阵列式电极刺激这几种刺激方式在不同的电极参数下进行仿真,采用大脑的有效刺激区域像素面积百分比作为刺激聚焦性指标,对比分析各刺激方式和各电极参数下的有效刺激区域,得出了能提高刺激聚焦性和实现多靶点刺激的刺激方式和电极参数。（3）进行经颅电刺激的系统设计。分别对信号发生模块、控制模块、显示模块和电源模块进行设计,进行软件仿真和系统搭建,能够输出正弦波、矩形波和三角波等交流电流信号和低强度的直流电流信号,满足安全性、便捷性、准确性的要求。