生物医学电阻抗成像技术(Biomedical electricalImpedanceTomography,EIT)作为一种无损的、功能性的、实时监控的医学影像技术,在未来的医学影像应用中有着无限的发展空间。其生物医学理论基础是根据人体不同组织器官在不同生理病理状态下具有不同阻抗特性以及阻抗分布状态特点。通过在生物体体表配置一定数量的电极并施加安全频率下的电压/电流激励,测量其体表电压数据,根据生物体不同组织/器官的电特性,经过图像重建算法以断层图像的形式重构出生物体内部阻抗特性的变化及其分布情况,进而获取生物体内部生理/病理信息。EIT具有非侵入式、安全无辐射、成本低、速度快、可实时连续监测等优势,成为临床医学影像技术的有力补充手段。本文主要针对人体胸腔呼吸过程中的三维图像重建方法进行研究。从人体三维胸腔建模入手,以提取轮廓方式构建三维仿真模型,提高了模型准确性与匹配度;研究了三维EIT系统的电极层间距优化问题,得到有效的优化参数,提高了成像质量;对不同剖面进行断层成像,获取了更为丰富的图像信息;开发了MATLAB GUI图像仿真平台,提供了实时连续监测平台。论文开展了三维模型仿真试验与人体肺呼吸试验,通过构建三维模型所求得灵敏度矩阵,进行图像重建,获得不同断层的呼吸过程图像。本文主要创新点如下:(1)提取人体胸腔轮廓,构建人体胸腔模型。本文利用3D光学扫描系统对健康男性志愿者的胸腔外部轮廓扫描得到人体胸腔轮廓模型;通过志愿者的肺X片获取人体肺部生理结构信息,由SolidWorks软件仿构造出一定比例尺寸的肺器官结构模型;最后对构建好的模型在其尺寸比例与位置分布方面做出优化,使其接近最真实的生理结构分布;(2)搭建了三维正问题模型,进行逆问题求解并优化参数。对模型不同剖面进行断层成像并分析图像重建结果;对两层16电极的层间距进行优化,在不同电极层间距的模式下成像,通过正问题求解流线图与图像重建结果的评价指标,最终得出当电极层间距为8cm时成像效果最佳;将上述所得二维断层图像进行三维立体重构,使得三维胸腔边界轮廓更加清晰,内部结构信息更为丰富;(3)开发了基于MATLAB GUI的图像重建仿真平台。利用GUIDE工具设计了一套针对肺呼吸三维图像重建的用户界面系统,该系统操作简便,实现了数据处理与图像设置一体化操作,将基于MATLAB的共轭梯度图像重建算法嵌入其中,为实时连续监测提供了直观有效的用户界面。