生物電阻抗斷層成像（Electrical Impedance Tomography，EIT）技術是一種新型醫學功能成像技術，它的原理是在人體表面電極上施加一微弱的電流，並測得其他電極上的電壓值，根據電壓與電流之間的關係重構出人體內部電阻抗值或者電阻抗的變化值。

由於該方法未使用核素或射線，對人體無害，因此可以多次測量重複使用，且成像速度快，具有功能成像等特點，加之其成本較低，不要求特殊的工作環境，因此電阻抗斷層成像是一種理想的、具有誘人應用前景的無損傷醫學成像技術，在 20 世紀末迅速成為研究熱點。目前，一些商用的電阻抗斷層成像裝置已在臨床開展應用。

但是，電阻抗斷層成像裝置的硬體設定通常龐大且昂貴，並需要複雜的演算法來破譯資料。因此，目前電阻抗斷層成像裝置的應用侷限於醫院等專業醫療領域，用於監測人體某一部分的內部結構，如肺功能和癌症檢測等。

在過去的幾十年裡，隨著廉價電子產品、3D 列印技術和開源 EIT 影象庫的出現和發展，使得更多領域的人也可以便捷地將電阻抗斷層成像裝置應用於觸覺感知、手勢識別，在健康領域則多應用到運動醫學和家庭護理當中，這些場景展現了低成本開發電阻抗斷層成像裝置的市場潛力。

但對於目前來說，設計可穿戴裝置仍然是一個挑戰：由於每個人的肌肉和骨骼都存在著細微差別，能夠私人定製可穿戴裝置使之與個體肌肉相匹配，是一大挑戰。

近期，麻省理工學院計算機科學和人工智慧實驗室（CSAIL）釋出了一款新的工具包，能夠讓使用者自主設計出可以檢測肌肉運動的健康感應裝置，降低了設計和製造可穿戴裝置的門檻。該論文最終發表在計算機人機互動領域國際頂級會議 ACM UIST 2021上。

圖 | 快速組裝私人訂製的 3D 列印 EIT 穿戴裝置四部曲

該工具包（EIT-kit）是一種電阻抗斷層掃描工具包 ，可在 EIT 裝置開發的不同階段為使用者提供支援。該工具包包括：1） 3D 編輯器，用於自定義監測成像的設定以及電極分佈設定；2） 全新設計的 EIT 感測主機板，支援不同的測量設定，並提供可調節的交流注入電流以提高訊號質量；3）自動校準訊號並促進資料收集的微控制器庫；4）支援移動裝置的影象重建庫，用以在手機等裝置上視覺化資料。

圖 | 使用工具包製成的用於肌肉健康監測的 EIT 裝置

“EIT-kit”3D 編輯器允許使用者輸入 EIT 裝置引數並將其匯出到 3D 印表機進行組裝。”專案主要研究者，MIT CSAIL 博士候選人朱均逸稱。

透過使用電阻抗斷層成像，由該工具包製成的裝置可以測量內部傳導率，以判斷肌肉是否被啟用或放鬆。大多數可穿戴裝置只能感知運動，而 EIT 裝置可以感知實際的肌肉活動。該團隊構建了一個原型，可以感知受試者大腿的肌肉拉傷和張力，讓他們能夠監測受傷後的肌肉恢復情況。文章中他們還展示了其他用途，如手勢識別、分心駕駛監測等。

圖 | 執行手勢識別功能的 EIT 裝置

目前，該團隊正在與哈佛醫學院以及麻省總醫院（MGH）合作使用這些裝置，幫助患者進行康復訓練。

朱均逸表示，其科研目標、標是開發快速功能原型技術（rapid function prototyping techniques）和新型感測技術並應用於個人健康領域。“我相信在未來，每個人都可以根據自己的體型和需求私人定製能夠進行健康監測和互動感測的裝置。”