Doppler işaretlerinin zaman frekans analizi

Abstract

ÖZET Doppler işaretleri tıpta damarlardaki kan akış bilgisinin elde edilmesi için kullanılır. Vücuda gönderilen ultrason işaretleri geri dönerken, damardaki kan akış hızıyla orantılı olan bir frekans kaymasına uğrar. Çeşitli algılayıcılarla alınan bu Doppler kayması işareti, zamanla değişen ve çok-bileşenli olan bir işarettir. Doppler işaretlerinin spektral analizi damarlardaki bu kan akış bilgisinin vücutta harabiyete meydan vermeden ortaya çıkarılmasında çok önemli rol oynamaktadır. Bu tezde bir dizi spektral ve zaman-frekans analiz yöntemleri incelendi. Bu yöntemleri sıralarsak bunlar: geleneksel FFT, parametrik modelleme yöntemleri, Wigner-Ville Dağılımı ve Choi-Williams Dağılımı olmaktadır. Her yöntemin avantaj ve dezavantajları incelenerek özetlendi. Sonuçların zaman ve frekans çözünürlüklerini iyileştirebilmek için çaba sarfedildi. WVD ve CWD gibi yeni analiz metodları ile ilgili yapılan Matlab simülasyonları ile bu yöntemler fiziksel olarak incelendi ve bu yöntemlerin bazı yeni özellikleri üzerinde araştırmalar yapıldı. Matlab çalışmaları esnasında gerek toolbox fonksiyonlarından, gerekse yazılan yeni fonksiyonlardan yararlanıldı. Uygulamada çalışabilir cihaz olarak Leicester Üniversitesi Medikal Fizik Bölümü'nde gerçekleştirilen cihaz ve bu cihazın çalışma prensipleri ele alındı ve incelendi. Ek bir çalışma olarak da sonogramdan çıkarılan maksimum frekans zarfını bölütleyen bir algoritma üzerinde çalışıldı. Zira maksimum frekans zarfından yararlı bir takım indislerin elde edilebilmesi için bu zarfın herbir çevriminin birbirinden ayrılması gerekmektedir.

SUMMARY Doppler signals are used to obtain blood flow information in medicine. When an artery is excited by ultrasound, moving blood reflects the ultrasound by changing its frequency. The difference between these two signals equals to Doppler shift. The Doppler shift signal is a time-varying and multicomponent signal. Spectra! analysis of Doppler signals are very important in non-invasive measurement of blood velocity distribution. In this thesis some of the spectral analysis methods such as traditional FFT, parametric modelling methods, WVD and CWD have been studied and compared. Advantages and disadvantages of all these methods have been studied and summarized. Efforts have been made to improve the temporal and frequency resolution of the results. Simulations for all the methods have been implemented using Matlab. As an example of a real time analyser, a work implemented in Leicester University Medical Physics Department has been shortly described. In addition, a slightly different study on the segmentation of individual beats of the maximum frequency envelopes obtained from Doppler sonograms have been discussed.