來「電擊」一下，你就知道得病沒有

人生最幸運的事，莫過於在對的時間、對的地點遇到對的人。

人生還有一件幸運的事，就是在對的年齡、對的部位長對的體脂。

圖片來自網路

體脂，這個詞對於小夥伴們來說，應該不是神馬新鮮玩意了。今天小編準備從體脂入手聊聊，時下生物醫學工程界比較時髦的一種技術——電阻抗成像技術(Electrical impedance tomography, EIT)。

Excuse me? 什麼是電阻抗?

我們知道，人體成分可以大致分為脂肪組織和非脂肪組織兩類。脂肪是無水物質，是電的不良導體。脂肪組織越多，對電流的阻值越大，(非嚴格意義上)電阻抗越大。非脂肪組織包括骨骼和肌肉，其含有大量水和電解質，對電流的阻值小，導電性好，電阻抗小。可以這麼理解，脂肪，導電性差；不是脂肪的地方，導電性好。

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言歸正傳，EIT 是一種無創的以人體內部的電阻抗分布為目標的，重建體內組織圖像的技術。人體是一個大的生物電導體，各組織、器官均有一定的電阻抗，當人體表面加入一定的安全電流（通常小於5毫安）時，體內不同的電阻抗分布就會在體表產生不同的電壓。

所以，EIT 技術實際上就是：通過人體特定部位注入已知電流來測量在體表所引起的電壓，利用所測量的電流電壓信息，依照一定的重建演算法，計算出人體內部各組織、器官在電場作用下所呈現的電阻抗分布，利用計算機產生斷層圖像。

人體胸腔肺通氣電阻抗成像（圖片來源於網路）

該技術具有無損、無創、無輻射（此「三無」非彼「三無」）、低成本、實時性強以及便攜性等優點，因而在醫學臨床監護等領域有著誘人的應用前景，尤其在對肺通氣監測方面具有不可比擬的優勢。

EIT 圖像重構方法按照成像方式分為動態成像和靜態成像。動態成像，就好比青蛙的眼睛，對運動的昆蟲能明察秋毫，但昆蟲一旦靜止，它就「目中無物」。相反，靜態成像能直接識別昆蟲，至於昆蟲是動還是不動，這並不重要。因此，靜態成像具有更廣闊的應用前景。

EIT 技術研究已歷時約四十餘年，在動態成像方面的技術更為成熟，已經在比如肺通氣的檢測和監視等方面有了醫學應用。但是，EIT 獲得高質量的靜態成像仍存在極大挑戰。比如要受制於其對微弱信號的採集、重構演算法門檻較高等等。而肺癌、乳腺癌等疾病的篩查恰恰需要通過靜態成像的方式來實現。

近期，中國科大杜江峰院士領銜的中科院微觀磁共振重點實驗室團隊就在這方面探索出了新方法。

科研人員開發了一種新的靜態重構演算法，大大提高了 EIT 圖像的空間解析度，成功實現了物理模型上的高分辨圖像重構。該研究成果使得開展臨床醫學中高分辨電阻抗成像成為可能，有望推動 EIT 技術向更為實用的應用方向發展，例如乳腺癌、肺癌早期篩查等。

隨著技術難關的一步一步攻克，我們相信在不久的將來，EIT 技術將廣泛應用於醫療體系之中，為人類的健康做出巨大的貢獻。不僅如此，通過結合人工智慧，EIT 技術具備進入人機交互領域的潛力。例如，依靠人體表面肌肉電信號和慣性原件技術，通過裹在人體身上的感測器來監測手指牽引的相應肌肉群，並依靠相應的演算法翻譯、轉化成相應的信號輸出，建立起生物信號在醫學和健康領域以外的創新型應用。

作者：劉東

來源：中國科學技術大學