| Vorwort des Reihenherausgebers | 6 |
| Geleitwort | 7 |
| Zusammenfassung | 10 |
| Inhaltsverzeichnis | 12 |
| Abkürzungsverzeichnis | 16 |
| 1 Einführung | 18 |
| 1.1 Hintergrund und Stand der Technik | 19 |
| 1.2 Veröffentlichungen | 22 |
| 1.3 Gliederung | 23 |
| 2 Bioimpedanzmessungen | 24 |
| 2.1 Elektrische Impedanz | 24 |
| 2.2 Bioimpedanz und der Elektroden-Hautübergang | 25 |
| 2.2.1 Zwei-Elektroden-Messung | 31 |
| 2.2.2 Vier-Elektroden-Messung | 32 |
| 2.2.3 Gleichtaktspannungen | 33 |
| 2.3 Messwertaufnahme | 34 |
| 2.3.1 Abtastung | 35 |
| 2.3.2 Monofrequente Anregungen | 37 |
| 2.3.3 Breitbandanregungen | 37 |
| 2.3.4 Einfrequenz-Demodulation | 40 |
| 2.3.5 Mehrfrequenz-Demodulation auf Basis der Diskreten Fouriertransformation (DFT) | 42 |
| 2.3.6 Digital-Analog- / Analog-Digital-Umsetzung | 44 |
| 2.4 Mögliche Messprinzipien | 46 |
| 2.4.1 Strom- oder Spannungsanregung | 47 |
| 2.4.2 Messung des Anregungsstroms | 48 |
| 2.4.3 Vier-Elektroden-Bioimpedanzmessung mit asymmetrischer Stromeinspeisung und -Messung | 49 |
| 2.4.4 Gleichtaktfreie Strom- und Spannungsmessung | 50 |
| 2.4.5 Symmetrische Stromeinspeisung zur gleichtaktfreien Spannungsmessung | 51 |
| 2.4.6 Symmetrische Stromeinspeisung mit Transformator | 52 |
| 2.5 Einflüsse auf die Messunsicherheit | 53 |
| 2.5.1 Abschätzung der Messunsicherheit der Vier-Elektroden-Messung | 54 |
| 2.5.2 Abschätzung des Gleichtaktfehlers | 55 |
| 2.5.3 Quantisierungsrauschen | 56 |
| 2.5.4 Überabtastung | 59 |
| 2.5.5 Jitter | 61 |
| 2.5.6 Der Einfluss von Einschwingvorgängen auf das Messergebnis | 62 |
| 2.6 Regulatorische Anforderungen | 64 |
| 3 Elektroimpedanztomographie (EIT) | 66 |
| 3.1 Physikalische Modellierung | 66 |
| 3.2 Messstrategien | 67 |
| 3.2.1 Statische und Differenzbildgebung | 68 |
| 3.2.2 Messprotokolle und die Anzahl der möglichen Transferimpedanzen | 69 |
| 3.3 Messwertaufnahme | 72 |
| 3.3.1 Kategorisierung von EIT-Systemen | 73 |
| 3.3.2 Vereinfachtes Ersatzschaltbild eines seriellen EIT-Systems | 75 |
| 3.3.3 Benötigte Messzeit | 76 |
| 3.3.4 Leistungsbewertung | 78 |
| 3.4 Rekonstruktion der Leitwertverteilung | 80 |
| 3.4.1 Vorwärtsproblem | 83 |
| 3.4.2 Inverses Problem | 85 |
| 4 Bioimpedanzmesssystem (BMS) | 90 |
| 4.1 Anforderungsanalyse | 90 |
| 4.2 Grundlegende Systemarchitektur | 92 |
| 4.3 Anregungsgenerierung | 97 |
| 4.3.1 Generierung des digitalen Anregungssignals | 98 |
| 4.3.2 Generierung des Konstantstroms | 99 |
| 4.3.3 Mögliche Anregungsströme und damit messbare Impedanzen | 104 |
| 4.4 Messwertaufnahme | 105 |
| 4.5 Getriebener Kabelschirm | 107 |
| 4.6 Firmware und Interface-Software | 109 |
| 4.7 Systemverifikation | 113 |
| 4.7.1 Elektrisches Ersatzschaltbild | 114 |
| 4.7.2 Theoretische und messtechnische Abschätzung des Signal-Rausch-Abstandes | 118 |
| 4.7.3 Der Einfluss des FIR-Filters vor der FFT | 121 |
| 4.7.4 Kalibrierung | 122 |
| 4.7.5 Verbesserung der Schirmung | 123 |
| 4.7.6 Langzeitstabilität und Standardabweichungen | 125 |
| 4.8 Messungen | 127 |
| 4.8.1 R + R || C – Phantom | 127 |
| 4.8.2 Bioimpedanzmessung an einer Kartoffel | 128 |
| 4.8.3 Messungen zur zeitlich veränderlichen Bioimpedanz | 130 |
| 4.8.4 Erfassung von realen Elektroden-Haut-Übergangsimpedanzen (ESI) | 134 |
| 4.9 Abschließende Bewertung | 140 |
| 5 Mehrfrequenz-EIT-System | 142 |
| 5.1 Anforderungsanalyse | 142 |
| 5.2 Grundlegende Systemarchitektur | 143 |
| 5.3 Multiplexing | 147 |
| 5.4 Systemverifikation | 150 |
| 5.4.1 Theoretische und messtechnische Abschätzung des Signal-Rausch-Abstandes | 152 |
| 5.4.2 Abschätzungen zur Genauigkeit | 153 |
| 5.4.3 Messung der Kanalabweichungen | 156 |
| 5.4.4 Messtechnische Verifizierung der Genauigkeit | 157 |
| 5.5 Messungen | 161 |
| 5.5.1 Aufbau und Messung eines Mikrotankphantoms | 161 |
| 5.5.2 Aufbau und Adaption eines Tankphantoms | 164 |
| 5.5.3 Signalqualität am Tankphantom mit 16 Elektroden | 168 |
| 5.5.4 Signalqualität am Tankphantom mit 32 Elektroden | 172 |
| 5.5.5 Differenzbildgebung am Tankphantom | 174 |
| 5.5.6 Messungen am Thorax | 177 |
| 5.6 Abschließende Bewertung | 183 |
| 6 EIT-System basierend auf Aktivelektroden | 187 |
| 6.1 Anforderungsanalyse | 187 |
| 6.2 Systemarchitektur | 188 |
| 6.2.1 Aktivelektrode | 191 |
| 6.2.2 Aktivelektroden-Controller und Bussystem | 193 |
| 6.3 Abschließende Bewertung | 196 |
| 7 Zusammenfassung und Ausblick | 198 |
| Literaturverzeichnis | 201 |
