1;Vorwort des Reihenherausgebers;6 2;Geleitwort;7 3;Zusammenfassung;10 4;Inhaltsverzeichnis;12 5;Abkürzungsverzeichnis;16 6;1 Einführung;18 6.1;1.1 Hintergrund und Stand der Technik;19 6.2;1.2 Veröffentlichungen;22 6.3;1.3 Gliederung;23 7;2 Bioimpedanzmessungen;24 7.1;2.1 Elektrische Impedanz;24 7.2;2.2 Bioimpedanz und der Elektroden-Hautübergang;25 7.2.1;2.2.1 Zwei-Elektroden-Messung;31 7.2.2;2.2.2 Vier-Elektroden-Messung;32 7.2.3;2.2.3 Gleichtaktspannungen;33 7.3;2.3 Messwertaufnahme;34 7.3.1;2.3.1 Abtastung;35 7.3.2;2.3.2 Monofrequente Anregungen;37 7.3.3;2.3.3 Breitbandanregungen;37 7.3.4;2.3.4 Einfrequenz-Demodulation;40 7.3.5;2.3.5 Mehrfrequenz-Demodulation auf Basis der Diskreten Fouriertransformation (DFT);42 7.3.6;2.3.6 Digital-Analog- / Analog-Digital-Umsetzung;44 7.4;2.4 Mögliche Messprinzipien;46 7.4.1;2.4.1 Strom- oder Spannungsanregung;47 7.4.2;2.4.2 Messung des Anregungsstroms;48 7.4.3;2.4.3 Vier-Elektroden-Bioimpedanzmessung mit asymmetrischer Stromeinspeisung und -Messung;49 7.4.4;2.4.4 Gleichtaktfreie Strom- und Spannungsmessung;50 7.4.5;2.4.5 Symmetrische Stromeinspeisung zur gleichtaktfreien Spannungsmessung;51 7.4.6;2.4.6 Symmetrische Stromeinspeisung mit Transformator;52 7.5;2.5 Einflüsse auf die Messunsicherheit;53 7.5.1;2.5.1 Abschätzung der Messunsicherheit der Vier-Elektroden-Messung;54 7.5.2;2.5.2 Abschätzung des Gleichtaktfehlers;55 7.5.3;2.5.3 Quantisierungsrauschen;56 7.5.4;2.5.4 Überabtastung;59 7.5.5;2.5.5 Jitter;61 7.5.6;2.5.6 Der Einfluss von Einschwingvorgängen auf das Messergebnis;62 7.6;2.6 Regulatorische Anforderungen;64 8;3 Elektroimpedanztomographie (EIT);66 8.1;3.1 Physikalische Modellierung;66 8.2;3.2 Messstrategien;67 8.2.1;3.2.1 Statische und Differenzbildgebung;68 8.2.2;3.2.2 Messprotokolle und die Anzahl der möglichen Transferimpedanzen;69 8.3;3.3 Messwertaufnahme;72 8.3.1;3.3.1 Kategorisierung von EIT-Systemen;73 8.3.2;3.3.2 Vereinfachtes Ersatzschaltbild eines seriellen EIT-Systems;75 8.3.3;3.3.3 Benötigte Messzeit;76 8.3.4;3.3.4 Leistungsbewertung;78 8.4;3.4 Rekonstruktion der Leitwertverteilung;80 8.4.1;3.4.1 Vorwärtsproblem;83 8.4.2;3.4.2 Inverses Problem;85 9;4 Bioimpedanzmesssystem (BMS);90 9.1;4.1 Anforderungsanalyse;90 9.2;4.2 Grundlegende Systemarchitektur;92 9.3;4.3 Anregungsgenerierung;97 9.3.1;4.3.1 Generierung des digitalen Anregungssignals;98 9.3.2;4.3.2 Generierung des Konstantstroms;99 9.3.3;4.3.3 Mögliche Anregungsströme und damit messbare Impedanzen;104 9.4;4.4 Messwertaufnahme;105 9.5;4.5 Getriebener Kabelschirm;107 9.6;4.6 Firmware und Interface-Software;109 9.7;4.7 Systemverifikation;113 9.7.1;4.7.1 Elektrisches Ersatzschaltbild;114 9.7.2;4.7.2 Theoretische und messtechnische Abschätzung des Signal-Rausch-Abstandes;118 9.7.3;4.7.3 Der Einfluss des FIR-Filters vor der FFT;121 9.7.4;4.7.4 Kalibrierung;122 9.7.5;4.7.5 Verbesserung der Schirmung;123 9.7.6;4.7.6 Langzeitstabilität und Standardabweichungen;125 9.8;4.8 Messungen;127 9.8.1;4.8.1 R + R || C - Phantom;127 9.8.2;4.8.2 Bioimpedanzmessung an einer Kartoffel;128 9.8.3;4.8.3 Messungen zur zeitlich veränderlichen Bioimpedanz;130 9.8.4;4.8.4 Erfassung von realen Elektroden-Haut-Übergangsimpedanzen (ESI);134 9.9;4.9 Abschließende Bewertung;140 10;5 Mehrfrequenz-EIT-System;142 10.1;5.1 Anforderungsanalyse;142 10.2;5.2 Grundlegende Systemarchitektur;143 10.3;5.3 Multiplexing;147 10.4;5.4 Systemverifikation;150 10.4.1;5.4.1 Theoretische und messtechnische Abschätzung des Signal-Rausch-Abstandes;152 10.4.2;5.4.2 Abschätzungen zur Genauigkeit;153 10.4.3;5.4.3 Messung der Kanalabweichungen;156 10.4.4;5.4.4 Messtechnische Verifizierung der Genauigkeit;157 10.5;5.5 Messungen;161 10.5.1;5.5.1 Aufbau und Messung eines Mikrotankphantoms;161 10.5.2;5.5.2 Aufbau und Adaption eines Tankphantoms;164 10.5.3;5.5.3 Signalqualität am Tankphantom mit 16 Elektroden;168 10.5.4;5.5.4 Signalqualität am Tankphantom mit 32 Elektroden;172 10.5.5;5.5.5 Differenzbildgebung am Tankphantom;174 10.5.6;5.5.6 Messungen am Thorax;177 10.6;5.6 Ab