Bilgisayar simülasyonu ile doppler ultrason işaretlerinden maksimum frekans zarflarının elde edilişi ve ilgili algoritmaların karşılaştırmalı analizleri

Abstract

ÖZET Çağımızda insan sağlığını çok yakından ilgilendiren Tıp Elektroniği konusunda çok ciddi araştırmalar yürütülmektedir. Özellikle kan akışının sağlıklı olup olmadığını tespit eden Doppler Ultrason sistemleri teşhise dayalı tıbbi uygulamalarda sıkça kullanılmaktadır. Bu projede amaç bilgisayar simulasyonu ile Doppler Ultrason işaretlerinin maksimum frekans zarflarının tespit edilmesine yarayan yeni algoritmaların denenmesi ve bilinenlerle karşılaştırılmasıdır. Kayan noktalı bir DSP kırmığı içeren bir DSP bordu vasıtasıyla hastanın karotid arterinden iki kanallı olarak kaydedilmiş olan sinyaller, sinyal işleme yöntemleri ile ikiye ayrılmış, FFT'si alınmak üzere kompleks işarete çevrilerek örneklenmiş, Hanning pencerelemeye tabi tutuduktan sonra da 512 nokta karmaşık FFT uygulanmıştır. FFT sonrası oluşan dosyalara MFZ algoritmaları teker teker uygulanarak her dosyanın Maksimum frekans noktası belirlenmiş, bu noktalar grafik üzerine yerleştirilince de MFZ elde edilmiştir Kullanılan bütün metodlar birbirlerine göre farklı uygulama alanlarına ve farklı sinyal türlerine göre üstünlük sağlamaktadır. Yüzde yöntemi dışındaki diğer yöntemler geniş bir sinyal/gürültü oranı aralığında kabul edilebilir sonuçlar vermektedir. Doppler Ultrason uygulamalarında üzerinde çalışılacak sinyal, frekans aralığı ve gürültü oranları göz önünde bulundurularak yöntem tespiti en uygunu olacaktır. Burada unutulmaması gereken bir diğer nokta da analizlerin hastalıklı insanlardan kaydedilmiş tümüyle gerçek, yüksek gürültü içeren sinyallerle yapılmış olmasıdır. Yöntemlerin geliştirildiği, grafiklerin ve analizlerin raporlandığı yazılım, Doppler işaretlerinin frekans analizleri ve sonogramların elde edilebilmesi için Windows ortamında çalışan yeni bir uygulama yazılımının başlangıç çalışması olarak gerçekleştirilmiştir.

SUMMARY Many researchs are performed on biyomedical electronics, and health care facilities in the 20. th century. Especially blood flow measurements by Doppler Ultrason devices gives qualitative interpretation on the nature of blood. Doppler Ultrasound use in study blood flow velocity waveforms in neonatal cerebral blood vessels. The aim of this project is detection of Maximum Frequency Envelope (MFE) from sonogram by using quantitative methods with computer simulation and comparison of the results of the different algorithms. All methods were implemented in real time using a floating point DSP board. Quadrature Doppler signals from a carotid artery were digitally stored and used for qualitative comparison of the four different methods. Two channel real datas are divided to two parts and then converted to complex signals. Complex signals are sampled with 20480Hz. Sampling frequency. After Hanning windowing operation 5 12 point complex FFT was applied. 512 segmented files are prepared for maximum frequency point detection. All algorithms were applied to these files and MFE drawn on the graphics. The results show that all methods have a similar performance. The results suggest that the best choice in any circumstances is likely to depend secondary factors, such as whether the signal to noise ratio of the Doppler signal changes significantly within a recording and whether the algoritm is to be supervised or has to function totally automatically. The produced software is an initiative beginning to a Windows based application for Doppler Ultrasound signal analysis.