电阻抗成像注入电流电阻抗成像（ACEIT）

注入电流电阻抗成像（ACEIT）是最早提出的且研究历史最长的成像方法。许多早期的文献将之称为电阻抗成像（EIT），后来随着各种成像方法的提出，有些学者为了将它与其他激励方式的电阻抗成像区分开来，故将之命名为注入电流电阻抗成像（ACEIT）。后来EIT概念的外延增大，表示所有的电阻抗成像。相对于其他方式的电阻抗成像而言，ACEIT起步较早，研究得比较充分。

ACEIT的原理是，根据人体内不同组织在不同生理、病理状态下具有不同的电阻抗，通过电极给人体施加小的安全驱动电流/电压，在体外测量电压/电流信号，并依据相应的快速重组算法重建人体内部的电阻抗分布或其变化的图像。

不同的电流注入模式使成像区域内部形成的电流分布不同，测量灵敏度不同，采集信号的信噪比不相同，最终成像质量也不同。常见的注入电流模式主要包括：临近驱动模式（adjacent driven pattern）、交叉注入模式（cross method）、相反注入电流模式（opposite method）和自适应注入电流模式（adaptive method）等。

电阻抗成像感应电流电阻抗成像（ICEIT）

感应电流电阻抗成像的原理是，它在被测目标的外围放置若干个激励线圈，对其施加交变电流，在空间产生交变磁场，从而在被测目标内激励出感应电流。测量被测目标表面电极间的电压差，并用此数据重构电导率扰动的分布，从而进行目标区域电导率的动态成像。

电阻抗成像磁共振电阻抗成像（MREIT）

针对常规电阻抗成像方法只能测量成像目标区域外周边信息的问题，加拿大多伦多大学的Zhang于1992在其题为“Electrical impedance tomography based on current density”的硕士论文中提出将EIT与磁共振电流密度成像（magnetic resonance current density image, MRCDI）结合的磁共振电阻抗成像方法。

磁共振电阻抗成像技术（MREIT）就是一种把磁共振成像技术（MRI）和EIT技术结合起来的新型阻抗成像技术。MREIT技术发展的基础在于磁共振能够检测注入电流激励磁场沿磁共振主磁场方向的分量。利用这一原理，就能够测量得到注入电流在成像目标内部激励的磁场分布，进而，由安培定律（Ampere’s Law）即 可以计算得到注入电流在成像目标内的电流密度分布，再结合成像目标边界电压分布，利用特定算法就能够重建成像目标体的阻抗分布，这就是MREIT技术的基本思想。

2005年，Ozparlak等提出感应电流磁共振电阻抗成像方法（induced current magnetic resonance-electrical impedance tomography, IC-MREIT），将非接触概念引入磁共振电阻抗成像方法。采用外部非接触线圈代替电极，将被测物放置于设计的几何中心位置，线圈通电后被测物处于交流一次磁场中，该一次磁场在被测物内部感应生成涡流产生二次磁场。二次磁场可由MRI设备测得，其中包含足够的信息用来重建图像。

电阻抗成像磁感应成像方法（MIT）

ICEIT采用电极测量成像目标体表面电压，依然存在因贴放大量电极而浪费时间和处理极不方便等困难。为此，Korjenevsky等人提出激励和测量全部采用线圈的非接触方式，通过测得的表面磁场重建电导率分布的磁感应成像方法（MIT）。应用于医学领域的磁感应成像方法的研究始于1993年，英国Swansea大学的Al-Zeibak等首次报道了用于医学的MIT实验系统，能够通过重构图像区分出脂肪与脱脂组织的轮廓和几何尺寸。

MIT的基本原理是，激励线圈产生频率的交变磁通密度，将成像目标体置于激励磁场中，成像目标区域内产生涡旋电场，由于区域内部包含导电介质，因此产生涡旋感应电流，该涡流同时会产生二次感应磁通密度并能改变原激励磁通密度的强弱和空间分布，在接收线圈上可以检测到相应的感应电压。通过检测到的测量线圈的感应电压的变化可以间接地反映导体的电导率分布，进行图像重构。由理论分析可知，二次感应磁通密度的实部由位移电流引起，与导体的介电常数有关，虚部由涡旋电流感生，与导体的电导率近似成线性关系。

电阻抗成像电磁阻抗成像（EMIT）

Levy等人提出了一种成像技术叫电磁阻抗成像（EMIT），既测量EIT的边界电压，又通过线圈记录外部磁场。他们通过数值模拟得出结论，附加的一小部分磁场的测量可以减小EIT问题的条件数，即改善了问题的病态性。

电阻抗成像电场电阻率成像（EFT）

还有另外一种完全非接触电阻抗成像方法——电场电阻率成像（EFT）[90]。这种成像方法采用与成像体非接触的电极激励交变电场，激励电极在成像目标体近表面产生感应电荷，而在远离电极的一面产生相反电荷，使得测量电压和激励电压之间的相移携带有成像目标体电阻率特性信息，进而可以建立相移与电阻率的对应关系，据此重构出成像体电阻率分布图像。

电阻抗成像磁探测电阻抗成像（MDEIT）

磁探测电阻抗成像（MDEIT）通过贴在成像目标体的成对电极，向成像目标体注入一定频率的交变电流，然后用某种形式的接收装置，例如感应线圈、超导量子干涉仪（SQUID）等，测量注入电流在成像目标体外产生的磁场，根据表面磁场的反问题求解获得产生磁场的电流分布，进而从电流分布重构出电导率分布图像。

综上所述，电阻抗成像（EIT）主要包括注入电流电阻抗成像方法（ACEIT），感应电流电阻抗成像方法（ICEIT），磁共振电阻抗成像方法（MREIT）和电磁阻抗成像（EMIT），磁感应成像方法（MIT），电场电阻率成像方法（EFT）和磁探测电阻抗成像（MDEIT）。它们的激励方式和传感接收方式各不相同，见表1。

表1 EIT各种方法的激励和传感方式的比较

各种核成像技术的共同原理是利用与核辐射有关的物理量在被测对象中的衰减规律或分布特性，获取被研究对象内部的详细信息，然后利用计算机对这些信息进行高速处理，最终重建被研究物体的内部图像。各种核成像技术的信息获取部分，包括所依赖的物理原理以及具体的测定方法，可有所不同，但它们的数据处理部分，则都基于计算机信息处理和图像重建技术。

①XCT。其原理基于物体对X射线的吸收特性。当一束强度为I₀的X射线穿过密度为ρ、厚度为D的均匀物体后，其强度被减弱为I，则

I=I₀e^－μρD

式中μ为该物体对X射线的质量吸收系数。若为非均匀物体，则上式变为

I=I₀e^{－∫μ(x)ρ(x)dx}

使物体绕由X射线源及探测器组成的装置旋转360°时，并在每一定角度处测定该物体某个断层面的透射强度，即可求得ln(I/I₀)值，称为该角度的密度投影值。借此可获得由所有角度组成的密度投影矩阵，对此矩阵求解，可给出各点的密度，从而确定该断层内不同组分以及缺陷的具体位置和尺寸，最终绘出被研究物体的断层图像。XCT一般由射线源（医用CT用X射线管、工业CT用电子加速器或高强度同位素源）、探测器、准直器、扫描装置、电子学系统和计算机等组成。

②PET。其原理基于正电子与电子的湮没效应。当正电子与电子相遇时，两者质量湮没并产生方向相反的一对能量各为511KeV的γ射线，配合符合测量技术，可探测正电子湮没事件。PET装置主要部分为正六边形的探测环，探测器主要用锗酸铋（BGO）晶体，它不易潮解，密度高，对511KeV的γ射线线性衰减系数为0.92厘米^－1，因此探测效率高。缺点是发光衰减常数较大，从而导致时间分辨率差，也影响了成像的空间分辨率。为此，可选用碘化铯晶体，其发光时间极短，仅2.5纳秒（BGO为300纳秒），足以区别两条湮没γ射线到达相对应的两个探测器的时间差，从而大大提高了空间分辨率，使图像十分清晰。

③NMR–CT。其原理基于测定非零自旋原子核的核磁共振电磁信息。人体中存在的氢原子核便是最简单的非零自旋核，因此NMR–CT在医学诊断中极为有用。它采用磁场强度相同的静磁场和梯度磁场，以确定核磁信号产生点的空间位置，主要由产生静磁场的主磁体、梯度线圈、射频线圈、核磁共振谱仪以及图像重建与显示系统所组成。NMR–CT成像速度快，可实现三维空间成像，也可用不同的角度作两维空间的断层图像。除了可给出非零自旋核密度的信息外，也可提供非零自旋核的周围介质的情况，显示生化功能和代谢过程等信息。随着磁场强度的提高，除了可测定¹H外，还有可能测定¹³C、¹⁵O、¹⁹F、²³Na和³¹P等核素，从而提供更多的信息。NMR–CT对软组织的分辨率好，特别适用于脑组织的诊断（见核医学）。

④SPECT。有两种类型，一类为多探头环型，与PET和XCT相似。另一类为γ照相机型，用通用的γ相机围绕人体旋转进行全身或有限部分的取样，实现断层显像。常用的放射线核素为^99mTc，以特定的化学形式进入人体后蓄积在待研究的脏器或组织中，然后用旋转型γ照相机测定由^99mTc发射出的γ射线强度，借助数学方法变换成图像。SPECT由于价格低廉、使用方便，因此已广泛用于临床诊断中。

⑤CST。是利用康普顿散射效应（见康普顿效应）实现断层图像显示的方法。它是基于入射γ光子与电子的康普顿散射作用，在某一给定散射角的散射光子的强度，取决于康普顿散射作用的概率。当入射光子能量和散射角确定时，散射光子的强度只与发生散射处的电子密度相关，由此可推断被研究物体的质量密度和分布。具体方法是将入射光子束与散射光子束均准直，两者的交点即为被研究物体内的“聚焦元”，使入射和散射两部分沿物体上下或左右移动，这样就可获取整个物体的密度信息，最后用计算机处理绘出断层图像。由于CST装置无须对被测物体作360°旋转，因此适用于大型物体的检测，如机场跑道，房屋构件、大型混凝土部件等。

初中 物理

1.二.光/2.光的反射。