经颅直流电刺激(Transcranial Direct Current Stimulation,TDCS)是一种用于人类大脑刺激的无创伤、非侵入性技术,在TDCS的相关研究中,可以分为临床实验和计算机建模仿真分析,由于后者的绝对安全性、高效性以及低成本,计算机仿真是目前研究TDCS所用最多的方法。建立一个适用于TDCS仿真分析的真实的人体头部有限元模型,是实现TDCS仿真分析的前提和关键。本文首先介绍了TDCS的历史发展背景、研究现状、生理机制、基本原理以及仿真的数学模型。要建立头部有限元模型,前提是要有较为准确的图像分割,不同的人体组织对应的导电特性具有一定的差异性。通过查阅头部解剖学结构的相关资料,结合头部主要组织在MR成像中的信号特点,确定了分割目标,即将头部MR图像分割为头皮、颅骨、脑脊液、脑灰质、脑白质、空气部分和眼球七个部分。在图像分割部分,首先通过非局部均值算法对头部MR数据进行去噪处理,然后通过Mimics软件中的Livewire工具分割出空气部分、眼球以及颅骨和头皮。对于颅脑部分,则使用自动选择种子点以及引入了核密度估计的区域增长算法,改善了手动选择种子点以及手动设置阈值造成的欠分割或过分割问题。对于分割后的七个部分,用软件3-matic按照一定的有限元网格划分原则对模型进行网格划分和优化,得到七个部分的有限元模型,最后通过相关的模型质量验证以及适用性评价,结果表明本文建立的头部模型对于TDCS的仿真研究具有较强的适用性。