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电阻抗成像技术（Electrical Impedance Tomography, EIT）是根据人体内不同组织具有不同的电导率这一物理原理，通过给人体注入很小的安全电流，测量体表电位来提取人体内部电导特性的信息，重构出人体内部的电参数分布或其变化的图像为医学诊断提供有用信息。电阻抗成像技术通过配置于人体体表的电极阵，提取与人体生理，病理状态相关的电特性信息，既能反映解剖学结构，也可以给出功能性图像，还因其无创、无辐射、设备简单、成本低廉、可连续使用、不要求特殊使用环境等鲜明的特点而受到当今生物医学工程学界的广泛关注。但同时由于其成像在空间分辨率上与大多成像方式相比并不占优势，容易产生噪音、伪迹和扭曲，电极位置、接触阻抗对测量结果的影响，成像算法不够准确等因素，使得该技术还不能普遍地被应用。 论文首先仔细分析了电阻抗成像在临床应用中面临的诸多问题和不足，针对临床应用的特点，提出了一些新的思想和方法，以实现并改善三维电阻抗成像技术为目的，对三维电阻抗成像的电磁场正问题、重构算法、显示方式、测量硬件等方面进行了广泛研究，设计了多种实验模型，并开展了物理及初步临床实验，克服了电阻抗成像通往临床应用上的部分障碍。 针对传统的封闭式电阻抗成像适用范围小、电极定位困难，而开放式电阻抗成像分辨率低、探测深度小的不足，提出了交叉平面成像的思想，改善了成像效果，降低了计算量，以期使用于脑水肿及乳腺癌的诊断及监测。 本文建立了EIT正问题的数学模型及对交叉平面电阻抗系统的仿真研究，分析了场域内电导率变化、激励方式、剖分密度等对边界电位的影响，通过对多层颅骨模型内含异物的仿真，分析了该方式用于无创脑水肿动态监护的可行性为电阻抗成像的逆问题求解奠定基础。通过赋予先验信息的动态成像，结合灵敏度关系分析解决该病态问题和可能的雅可比矩阵的秩不足的问题，处理方法包括对高频分量截断，逆问题线性近似，并通过线性逼近来近似求得非线性问题的解等，以满足交叉平面电极图像重建的要求，为进行下一阶段的目标重构与目标体积评估等提供了依据。 针对该交叉平面电极阵列系统，设计了一套65个电极分布在半球面上，以高性能FPAG为核心，以数字方式实现的多频激励源的测量系统，开展了物理模型实验，包括对4个水平电极组平面和8个垂直电极组平面成像，并以此进行插值重构，其结果明显优于单一方向的成像，表现在目标的扭曲及拉伸程度减小，成像速度上与三维剖分成像相比明显提高，并且能够以此为基础进行目标的体积估计。本文还进行了平面电极组三维电阻抗成像，使用边界值提取和滤除的方法减少导致系统的噪声，避免了在重建的孔洞，突起和碎片，重建图像提供更多的信息，包括深度，体积，目标与背景间的电阻抗对比度等。 通过研究总结，提出了单通道，多频点，采用柔性电极的电阻抗成像系统。该系统具有灵活性强，可扩展性强，可以完成封闭式及开放式两种测量思路的各项功能，摒弃了以往的固定电极位置的模式，而采用了根据不同测量病灶，不同测量个体，而制定相应的测量范围，测量方式，从而很好地解决了由于个体差异产生的模型误差，并能够进行加密测量，满足了医护人员的多种述求。基于以上系统进行了包括，电极密度对测量结果的影响，目标物体体积估计，不同模型下的平面及三维成像等物理实验。数例初步的临床实验表明，对不同程度的脑出血，脑水肿，脑梗死，胶质瘤患者的检测，总体上患者的数据高于普通病例的数据，并寄以该系统来明确出血及多种原因形成的水肿，确定水肿位置和体积大小。 论文最后对研究工作进行了总结，给出了所完成的主要研究工作及取得的成果，指出了目前存在的问题，提出了一些不足之处及对本课题今后的研究展望。