• norsk
    • English
  • English 
    • norsk
    • English
  • Login
View Item 
  •   Home
  • Fakultet for medisin og helsevitenskap (MH)
  • Institutt for sirkulasjon og bildediagnostikk
  • View Item
  •   Home
  • Fakultet for medisin og helsevitenskap (MH)
  • Institutt for sirkulasjon og bildediagnostikk
  • View Item
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Quantitative Doppler analysis using color flow imaging and adaptive signal processing

Karabiyik, Yücel
Doctoral thesis
View/Open
Fulltext not avialable (Locked)
URI
http://hdl.handle.net/11250/2454296
Date
2017
Metadata
Show full item record
Collections
  • Institutt for sirkulasjon og bildediagnostikk [1013]
Abstract
Kvantitative Doppler-m˚alinger fra farge-Doppler ved bruk av adaptiv

signalprosessering

Medisinsk ultralyd er et viktig verktøy i obstetrikk for ˚a vurdere mors helse

og fosterets utvikling gjennom svangerskapet. Doppler-ultralyd brukes for ˚a

estimere blodstrømshastigheter og i svangerskap kan Dopplerm˚alinger fra blant

annet navlesnoren avsløre risikosvangerskap. Ultralydskannere er relativt billige og

svangerskapsultralyd er et vanlig tilbud til gravide i industrialiserte land, mens det i

utviklingsland er mangel p˚a b˚ade ultralydskannere og kvalifiserte operatører.

M˚alet gjennom doktorgradsarbeidet har vært ˚a utvikle Doppler-metoder som kan

effektivisere arbeidsflyt og gi kvantitative Dopplerm˚alinger automatisk, spesielt for

uerfarne operatører. Metodene skal være implementerbare ogs˚a p˚a billige, uvanserte

skannere som ofte er aktuelle for utviklingsland. Farge-Doppler brukes i dag som en

kvalitativ metode som visualiserer blodstrøm. I dette arbeidet har de kvantitative

mulighetene til farge-Doppler blitt undersøkt, spesielt med tanke p˚a nøyaktighet og

bilderate. N˚ar flere avbildningssekvenser brukes samtidig (duplex/triplex mode),

synker bilderaten drastisk, noe som kan motvirkes ved ˚a avbilde et mindre omr˚ade

og bruke mindre data til hastighetsestimering. For ˚a unng˚a triplex-sekvenser, ble det

dermed først undersøkt om adaptiv spektralestimering kunne brukes til ˚a estimere

middelhastigheten til blodstrømmen slik som i farge-Doppler. Det ble vist at dette

kunne gjøres selv uten ˚a m˚atte filtrere bort vevssignalet først, noe som ga mer

nøyaktige hastighetsestimat for de lavere blodstrømshastighetene som ellers ville blitt

ødelagt av vevsfilteret ved bruk av farge-Doppler.

For ˚a effektivisere arbeidsflyt og unng˚a duplex/triplex-sekvenser, er det deretter

utviklet en metode som gir hastighetsspekter fra alle punkt i farge-Dopplerbildet ved

hjelp av adaptiv spektralestimering og romlig midling. I tillegg ble det utviklet

en metode for ˚a estimere envelopen til hastighetsspektrene for ˚a lettere finne

maksimumshastigheter og relevante Dopplerindekser.

Den siste metoden som er presentert i dette doktorgradsarbeidet prøver˚a minimere

spredning i hastighetsspekteret for˚a unng˚a overestimering av maksimumshastigheter.

Metoden gir hastighetsspekter av høy kvalitet basert p˚a f˚a datapunkt som er forenelig

med farge-Doppler. En ultralydskanner med en kombinasjon av metodene som er

presentert i denne avhandlingen, vil oppn˚a en forbedret farge-Doppler-metode med

mulighet for kvantitative blodstrømsm˚alinger. Metoden vil være enkel ˚a ta i bruk og

kan redusere variasjoner i m˚alinger og mellom operatører.
 
Medical ultrasound is an essential tool used routinely in obstetrics for assessing

fetal and maternal health. In particular, Doppler ultrasound and estimation of

relevant Doppler indices are crucial for identifying high risk pregnancies. Technological

advancements have made ultrasound systems relatively cheap and available for the

general population in developed countries. Due to economic hardship in developing

countries, however, both ultrasound scanners equipped with Doppler capabilities and

qualified personnel in the field of obstetrics are lacking.

The work presented here is aimed at providing Doppler methods that can

facilitate efficient work flow and automated quantitative analysis, in particular for the

inexperienced user, and that can be implemented on low/mid-end ultrasound scanners.

Specifically, the quantitative abilities of color flow imaging (CFI) were investigated,

where the accuracy of blood velocity estimation and trade-off towards frame rate was

investigated. The time-sharing approach in duplex and triplex imaging modes, where

acquisition of data for each mode is interleaved, limits the amount of available data for

blood velocity quantification. This decreases the frame rate, robustness of the velocity

estimates and the region where the velocities are estimated. A method that employs

adaptive spectral estimation methods was proposed for mean velocity estimation in

CFI without prior clutter filtering. It was shown that the method could decrease the

bias of the estimates in the transition region of the clutter filters where low blood

velocity estimates are corrupted.

In order to avoid switching between the scanning modes during examination,

and to provide quantitative analysis of the blood flow anywhere on the color flow

image, a method was proposed where the velocity spectra are estimated using

adaptive spectral estimators by utilizing 2-D spatial averaging. In addition, a spectral

envelope estimation method was developed to estimate the maximum velocities and

provide Doppler index estimation. The methods were evaluated with string phantom

experiments and in vivo acquisitions; it was shown that robust estimates could be

achieved with limited number of available samples as in conventional CFI (8-16).

Finally, a method to decrease spectral broadening in quantitative analysis was

proposed to alleviate overestimation of maximum velocities. The method requires

fewer samples than previous methods to achieve high spectral resolution and can

potentially be used with conventionally acquired CFI data. A system that combines

all the proposed methods can provide improved mean velocity estimates and more

easy-to-use analysis with a potential to decrease intra/inter-observer variability.
 
Publisher
NTNU
Series
Doctoral theses at NTNU;2017:227

Contact Us | Send Feedback

Privacy policy
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Service from  Unit
 

 

Browse

ArchiveCommunities & CollectionsBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsDocument TypesJournalsThis CollectionBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsDocument TypesJournals

My Account

Login

Statistics

View Usage Statistics

Contact Us | Send Feedback

Privacy policy
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Service from  Unit