经颅电刺激是无创调控大脑的一种重要手段,对于认识脑、保护脑有重要的科学意义和临床应用价值。已有研究表明,经颅电刺激在人脑中产生的电场分布是影响其调控效果的重要因素,但由于难以获取经颅电刺激的在体实测数据,不同干预参数下经颅电刺激在脑内产生的电场分布特性依旧不清楚,其生物物理学特性还有待研究。目前不同刺激参数下脑内的电场分布主要通过电场仿真模型来预测,但模型的预测性能并未得到充分评估与验证,此外,如何改进与优化现有模型还需要进一步研究。针对上述几个关键问题,本文结合可广泛空间采样的微创立体定向脑电（s EEG）技术,重点展开以下几个方面的研究:1)在体测量经颅电刺激在人脑中产生的电场分布,研究不同刺激参数下脑内电场的生物物理特性;2)利用在体测量数据,对现有电场仿真模型的性能进行系统性的评估与验证;3)从组织电导参数及组织分割两个方面对电场仿真模型进行改进与优化。本文首先构建了常规经颅电刺激电场仿真模型,并结合琼脂水模和s EEG电极,离体验证了电场测量方法的可行性与有效性;而后利用临床癫痫志愿者植入的s EEG电极,在体测量了不同参数电刺激下的脑内电场分布,深入研究了电刺激强度、频率（交直流）、波形、电极组合等刺激参数对电场分布的影响,充分验证了经颅电刺激建模所采用的准静态假设的合理性,同时证明了经颅电刺激产生电场的稳定性和重复性;进一步结合在体测量数据,展示了仿真模型对于不同年龄、性别的人群都具有较好的预测准确性,在大脑存在软化灶、脑实质切除、颅骨缺损这三类器质性变化的情况下,常规电场仿真模型仍具有良好的泛化性,还在体验证了电极优化方法的有效性;最后以实测数据为基准,从组织参数和组织结构两方面,分别提出个体电导率优化、融合MRI与CT的精确组织分割这两类模型优化方法,提升了仿真模型的预测性能。本文主要创新点如下:1)针对经颅电刺激所产生的脑内电场,开展了系统性的在体测量研究。通过临床s EEG电极在体实测不同刺激参数下经颅电刺激在脑内产生的电场分布,建立了经颅电刺激在体实测电场公开数据库,系统性地验证了准静态假设的合理性,尤其解决了等强度t DCS和t ACS产生电场差异的争议,为用于电极优化方法的线性可加性假设提供了在体实测数据支撑。2)结合在体测量数据,全面评估和验证了经颅电刺激仿真模型的准确性与泛化性。结合在体电场实测数据验证了电场仿真模型对不同性别、年龄人群的预测准确性。针对大脑软化灶、脑组织切除、颅骨缺损等特殊个体情况,也证明了仿真模型具有良好的泛化性能。3)提出了基于组织电导参数与组织分割的仿真模型优化方法,提升了模型预测性能。结合电场在体实测数据,从组织参数和组织结构两方面,分别提出个体电导率优化、融合MRI与CT的精确组织分割这两类优化方法,改进提升了电场仿真模型的预测性能。