电阻抗断层成像(EIT，也称为应用电位断层扫描)是一种成像技术，它利用解剖结构内的电学特性，通过对结构表面的测量得出该结构的电学特性。EIT是一种无创、非电离、实时、无不良副作用的功能性成像技术。EIT适用于任何年龄的患者，可以在床边连续进行，无需镇静。EIT可以实时生成肺通气、灌注和V/Q比值图-呼吸对呼吸和心跳对心跳的图像。与计算机化x射线断层扫描和正电子发射断层扫描等技术相比，EIT大约便宜1000倍，小1000倍，不需要电离辐射。此外，EIT原则上每秒可以产生数千个图像。其主要局限性是其空间分辨率低，并且-在医学领域-受试者之间的图像变异性大。通常使用一组电极将电流施加到受试身体或系统，并测量其他电极之间产生的电压，进行记录。为了获得合理的图像（至少一百张，最好是几千张），必须进行此类测量。
在医学领域，EIT研究最多的应用是胃排空和肺功能的测量（上图）。在工业领域，典型的应用是成像管道中的油和水的分布，以及成像混合容器中物质的流动。在某些方面，工业应用对EIT更有利，因为通常可以使用刚性的固定电极阵列。电极在人体上的固定是医学EIT面临的遗留问题之一。EIT产生组织内阻碍（或更常见的电阻率）分布或其随时间或频率变化的图像。体内广泛的组织类型之间存在较大的电阻率对比（高达约200:1）。因此，应该可以利用电阻率形成解剖图像。此外，正常组织和病理组织之间通常存在显著对比。例如，Grant(1923)发现，在1 kHz时，脑胶质瘤的电阻率约为正常组织的一半。为了测量电阻率或阻抗，电流必须在组织中流动，并测量产生的电压。该施加电流将被称为激励电流（低于电流路径）。在实践中，几乎所有的EIT系统都使用恒流源，并测量相邻电极对之间的电压差。为了获得具有良好空间分辨率的图像，需要进行多次此类测量。这可以通过对身体施加不同的电流分布，并重复电压测量来实现。根据测量集，图像重建技术生成断层图像。在数学上，已知的量是身体上某些点的电压和电流；未知的是身体内的阻抗或电阻率。在低频下，这些量通过Laplace方程相关：其中sigma是电导率（介电常数可以用复sigma表示，phi是电位，del是del算子。Sigma和phi是空间场，其量级是位置的函数。Phi也是σ的非线性函数。在实践中，拉普拉斯方程的解对测量中的噪声非常敏感，必须使用归一化技术。大多数体内图像是使用线性化、近似技术生成的。这些试图从已知的起始值找到电阻率微小变化的解决方案。直到最近，电阻率的变化是随着时间的推移而测量的，EIT图像本质上是生理功能。现在可以使用相同的重建技术，通过频率的成像变化产生解剖图像。实用的EIT系统：Sheffield Mark 1已经报告了许多实际的数据采集方案。为了说明，本节描述了Sheffield Mark 1系统（Brown和Seagar，1987），其操作相对简单。它要求16个电极均匀分布在身体周围的同一平面。EIT系统在50 kHz下对相邻的一对电极施加1-5 mA的恒定电流。在其它相邻配对之间测量电压（见下图）。然后，它将电流切换到另一对电极，并测量第二组电压。从携带电流的电极进行电压测量是不寻常的，因为穿过电极-皮肤电阻的电压降是未知的。因此，Mark 1系统可以进行13*16 = 208次测量，其中一半是独立的（另一半通过互惠关系与前者相关）。GE Research与学术合作伙伴合作开发了一种新颖的、同时多源的EIT。我们将其称为SMS-EIT。GE已经建立了具有32个独立通道的原型SMS-EIT系统。每个通道由单独的电流源和电压测量电路组成，用于驱动和测量在10 kHz工作频率下运行的信号。以每秒约20帧的速度采集数据，精度为16位。虽然存在其他EIT商业系统，但它们使用劣质方法，并在其电极阵列上复用单一（或双极）电流源。与电流源数量等于皮肤电极数量的SMS-EIT系统相比，单一源方法检测小不均匀性的能力显著较低。GE的SMS-EIT设计提供了更高的信噪比，除通气外，对图像肺灌注的灵敏度更高。无创实时肺监测和评估是许多高敏锐度护理条件未满足的需求：EIT的肺功能评估为小儿和新生儿提供了无辐射的替代方案。EIT可以作为一种小型的、由电池操作的便携式设备来实现，从而将持续的肺评估带到伤害点，用于民用或军用创伤应用。我们对SMS-EIT能力的信心是基于我们与临床伙伴从多个成人和新生儿受试者那里收集的数据。以下示例总结了GE Research收集和发布的关键成果。将32个市售ECG电极连接在健康人体受试者胸部周围的两个圆环中，间距大致相等。为了与呼吸和心动周期相关联，受试者通过呼吸速度描记器呼吸，使用呼吸面罩，右手放置脉搏血氧计进行PPG测量。SMS-EIT整体电导率数据与一名受试者的肺活量计和PPG数据之间的相关性如下图所示。整体SMS-EIT电导率与肺活量计波形以及PPG（屏气期间，仅心脏灌注信号发生变化）之间高度一致。SMS-EIT可显示不同身体姿势的时差灌注和通气图像（参考呼吸或心动周期的开始）的局部变化。来自3种不同身体姿势的实时重建灌注和通气图像如下所示。每个重建图像分2层显示。顶层和底层分别代表头侧和尾侧电极平面的电导率变化。灌注图像均使用相同的色标，通气图像使用另一个色标。红色表示从所选参考框架到所描述框架的电导率增加，蓝色表示电导率降低。从空气和血液空间位置的变化可以看出重力对肺的预期影响。SMS-EIT通气和搏动灌注图像与CT图像和患者病理生理学相关。我们收集了20例ICU患者的数据（10例男性，10例女性，年龄：49。±16.岁，BMI：23±5.5，胸围：94±13 cm，平均值±标准差）。通过估计肺部区域分配时的空气和血液分数，根据SMS-EIT图像计算新的VQ指数。区域VQ指数通过肺部四个象限的体素电导率总和计算：腹侧和背侧、左侧和右侧。未分析心脏区域（红色）和表面/中心区域（蓝色）。以下直方图突出显示了正常健康受试者和ICU患者右肺和左肺V/Q指数的区域差异（PT_04，CT如上所示）。SMS-EIT允许将通气和灌注的时间演变视为空间重建或特定区域内阻抗体素的时间波形。在下面的示例中，重建的参考点（时间t = 0）是呼气结束。重建下方是区域电导率波形，显示每个空间重建图像的时间点
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