一文详解生物电阻抗断层成像技术
sciospec生物断层成像设备介绍
一、引言
近年来生物医学成像技术得到长足发展。其中，电阻抗断层成像(electrical impedance tomography, eit)是一种新颖的生物成像技术，基本原理是通过给生物组织施加安全电流（小于 5ma），在生物组织内形成电流场，测量物体表面的电压，分析电磁场在体内的响应，最后重构物体内部的电导率分布图像。
eit技术自诞生以来，便被视为临床医学中重要的辅助成像工具，尤其是在的生物的监测中，该技术目前已经发展到了与临床应用十分接近的阶段。eit的无创、无辐射、便携、可进行功能性成像等优点使其广泛应用于医学、地质勘探等成像领域。近期，国内外很多大型研究机构已经将eit技术应用于监测呼吸机诱发或伴随机械损伤的相关研究中。因此，利用 eit技术在生物组织的相关研究中变得尤为重要。而且，在与x-ct、核磁共振成像、超声波成像的对比中，eit成像成本低廉、操作简单以及对人体几乎没有损失，得到了众多研究者的青睐。
成像技术
成像特点 清晰度 成本 简易性 人体损伤性
x-ct 解剖成像 清晰 昂贵 复杂 损伤
核磁共振成像 解剖成像与功能性成像 清晰 昂贵 复杂 损伤
超声波成像 解剖成像与功能性成像 清晰 适中 简便 轻微
eit 功能性成像 模糊 低廉 便捷 轻微
表 1-1 对各种医学成像技术进行对比
二、eit 系统的组成
eit 系统主要由硬件平台以及软件成像算法构成，硬件平台主要负责数据测量，在正弦信号的激励下，从表面获取信号并解调出能反应生物组织电导率分布的数值，后期在软件重构成像算法中得到图像。
图1-1 eit的简要测量模型
上海昊量光电设备有限公司代理的德国sciospec公司的eit设备，为国内外科研院所提供了多种类型的设备，包括单通道、多通道的eis设备和不同电极的eit设备。我们的eit设备的特点如下：我们的eit设备以16电极为主，可以实现32、64、128以及256电极的测试，且是独立通道。测试时间快，实时传输帧率最高可达100fps，精度达到±100ppm。设备测试范围在100hz 到1mhz，测试精度可以达到±100ppm (at 25°c)，电流范围可以控制在100na到10ma，控制精度达到2.81μa。此eit设备还有医疗级isoioport隔离同步模块，医疗级隔离io接口，医疗级电源和医疗级等各种隔离保护的能力，来保障使用者安全使用。
设备详细参数如下：
激励和测试频率
频率范围 100hz 到1mhz
分辨率 40µhz @ 10khz
2mhz @ 10khz < f 500kh
绝对精度 ±100ppm (at 25°c)
温漂 ±10ppm
长期稳定性 ±5ppm first year
激励电流
电流范围 100na到10ma
分辨率 2.81μa
最大连续输出电流 50ma
规范电压 ±11v
测量时间
帧率 0.1-100fps
绝对时间精度 ±100ppm
帧到帧抖动 ±200ns
频率扫描设置
扫描类型 线性，对数，列表
扫描点 1-128
注入/激励模式扫描设置
模式数量 1-256
注入切换延迟 600μs（默认）
表 1-2
三、eit的使用方法展示
图1 设备前后面板，测试通道16*2
图2 实验过程，水缸以及插在水缸上的16个电极，可以支持32个通道
图2为现场测试，在我们连接好设备，打开软件，做好校准后，就可以用sciospec设备来测试生物的电阻抗，结果会以成像的形式展现给我们，从而更直观的将生物体内与电阻抗有关的特性（比如说病变）体现出来。以下展示利用eit设备测试不同物体的表现。
图3 实验数据界面展示
图4 在水缸中测量橘子实时阻抗图像展示
红色的部分勾勒出物体的大致形态，且红色部分会随着物体的变化而不断移动位置，这个变化的快慢取决于采集图像帧的速度。设备的通道数越多，成像的清晰度就会越高。
图5 特别设计的eit芯片，用于微流控测试
图6 利用eit芯片测试物体实时图像
四、总结
电阻抗断层成像技术相对其它的成像技术，具有自身的优势。在未来的生物成像领域研究中定会发挥巨大的作用。sciospec公司提供商用化的eit设备，设备性能优越，是研究者提供实验的高效武器，同时设备类型多种多样，针对不同客户的需求提供oem定制品。上海昊量光电作为sciospec在中国的独家代理，愿为科研工作者提供优质的服务。
您可以通过我们昊量光电的官方网站了解更多的产品信息，或直接来电咨询4006-888-532，我们将竭诚为您服务。
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一、引言
近年来生物医学成像技术得到长足发展。其中，电阻抗断层成像(electrical impedance tomography, eit)是一种新颖的生物成像技术，基本原理是通过给生物组织施加安全电流（小于 5ma），在生物组织内形成电流场，测量物体表面的电压，分析电磁场在体内的响应，最后重构物体内部的电导率分布图像。
eit技术自诞生以来，便被视为临床医学中重要的辅助成像工具，尤其是在的生物的监测中，该技术目前已经发展到了与临床应用十分接近的阶段。eit的无创、无辐射、便携、可进行功能性成像等优点使其广泛应用于医学、地质勘探等成像领域。近期，国内外很多大型研究机构已经将eit技术应用于监测呼吸机诱发或伴随机械损伤的相关研究中。因此，利用 eit技术在生物组织的相关研究中变得尤为重要。而且，在与x-ct、核磁共振成像、超声波成像的对比中，eit成像成本低廉、操作简单以及对人体几乎没有损失，得到了众多研究者的青睐。
成像技术
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x-ct 解剖成像 清晰 昂贵 复杂 损伤
核磁共振成像 解剖成像与功能性成像 清晰 昂贵 复杂 损伤
超声波成像 解剖成像与功能性成像 清晰 适中 简便 轻微
eit 功能性成像 模糊 低廉 便捷 轻微
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二、eit 系统的组成
eit 系统主要由硬件平台以及软件成像算法构成，硬件平台主要负责数据测量，在正弦信号的激励下，从表面获取信号并解调出能反应生物组织电导率分布的数值，后期在软件重构成像算法中得到图像。
图1-1 eit的简要测量模型
上海昊量光电设备有限公司代理的德国sciospec公司的eit设备，为国内外科研院所提供了多种类型的设备，包括单通道、多通道的eis设备和不同电极的eit设备。我们的eit设备的特点如下：我们的eit设备以16电极为主，可以实现32、64、128以及256电极的测试，且是独立通道。测试时间快，实时传输帧率最高可达100fps，精度达到±100ppm。设备测试范围在100hz 到1mhz，测试精度可以达到±100ppm (at 25°c)，电流范围可以控制在100na到10ma，控制精度达到2.81μa。此eit设备还有医疗级isoioport隔离同步模块，医疗级隔离io接口，医疗级电源和医疗级等各种隔离保护的能力，来保障使用者安全使用。
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激励和测试频率
频率范围 100hz 到1mhz
分辨率 40µhz @ 10khz
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绝对精度 ±100ppm (at 25°c)
温漂 ±10ppm
长期稳定性 ±5ppm first year
激励电流
电流范围 100na到10ma
分辨率 2.81μa
最大连续输出电流 50ma
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测量时间
帧率 0.1-100fps
绝对时间精度 ±100ppm
帧到帧抖动 ±200ns
频率扫描设置
扫描类型 线性，对数，列表
扫描点 1-128
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模式数量 1-256
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三、eit的使用方法展示
图1 设备前后面板，测试通道16*2
图2 实验过程，水缸以及插在水缸上的16个电极，可以支持32个通道
图2为现场测试，在我们连接好设备，打开软件，做好校准后，就可以用sciospec设备来测试生物的电阻抗，结果会以成像的形式展现给我们，从而更直观的将生物体内与电阻抗有关的特性（比如说病变）体现出来。以下展示利用eit设备测试不同物体的表现。
图3 实验数据界面展示
图4 在水缸中测量橘子实时阻抗图像展示
红色的部分勾勒出物体的大致形态，且红色部分会随着物体的变化而不断移动位置，这个变化的快慢取决于采集图像帧的速度。设备的通道数越多，成像的清晰度就会越高。
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