Audio Processing Algorithm Using Base Line Shift Method in Pulsed Doppler Systems

PW 도플러 시스템에서 Base Line 이동 기법을 이용한 오디오 신호 처리 방법

  • Published : 1999.06.01

Abstract

Conventional PW Doppler systems suffer from the ambiguity of measured blood velocities due to the spectrum aliasing when the corresponding Doppler frequencies are greater than the Nyquist frequency. Base-line shift is a customary method for dealiasing the Doppler spectrums. I lowever, Doppler audio signals still remain unchanged even when the base-line shift method is applied. This paper de scribes an method for dealiasing both the Doppler spectra and audio signals by using sampling rate expansion, frequency shifting, and filtering poerations. For undirectional flows, the method can increase the maximum detectable Doppler frequency from the Nyquist limit of one-half of the Pulse Repetition Frequency(PRF) to the PRF. Experiments with real data have been performed to verify the proposed method.

현재 널리 쓰이고 있는 PW 도플러 시스템 주파수가 나이퀴스트 주파수를 초과할 경우 스텍트럼 aliasing 현상에 의하여 정확한 혈류 속도의 측정을 할 수 없다는 문제점을 가지고 있다 . 도플러 스펙트럼의 aliasing 현상을 극복하기 위하여 통상적으로 기준선 (Base Line) 이동기법을 사용하고 있으나 도플러 오디오 신호는 aliasing 된채로 남게 된다. 이 논문에서는 주파수 천이 및 필터링 기법들을 적절히 적용하여 기준선 이동시 도플러 스텍트럼과 오디오 신호의 aliasing 현상을 함께 제거할 수 있는 기법을 제안한다. 제안된 방법은 단방향 혈류 성분을 검사하는 경우 aliasing 현상 없이 측정 가능한 도플러 주파수를 나이퀴스트 주파수의 두배인 PRF 까지 증가되도록 한다. 실제 시스템에서 얻어진 신호를 이용하여 제안된 방법을 실험적으로 검증하였다.

Keywords

References

  1. Digest 7th conf. Med. Biol. Engrg. A Directional Doppler Flow Meter F. D. McCleod
  2. IEEE Trans. Sonics and Ultrason v.SU-17 Pulsed Ultrasonic Doppler Blood-Flow Sensing Baker D. W.
  3. IEEE Trans. on UFFC. v.42 no.2 A New Pulsed Wave Doppler Ultrasound System to Measure Blood Velocities Beyond the Nyquist Limit H. J. Nitzpon(et al.)
  4. Doppler Ultrasound, Physics, Instrumentation, and Clinical Application D. H. Evans;W. N. McDicken;R. Skidmore;J. P. Woodcock
  5. Journal of Hewlett-Packard Extraction of Blood Flow Information Using Doppler-shifted Ultrasound L. I. Halberg;K. E. Thiele
  6. IEEE Trans. Biomed. Eng. v.BME-21 no.3 Theoretical analysis of the CW Doppler ultrasonic flowmeter W. R. Brody;J. D. Meindl
  7. IEEE Eng. Medicine and Bio. Magagine Doppler Ultrasound J. M. Reid
  8. Digital Signal Processing-Principles, Algorithms, and Applications(3rd Ed) John G. Proakis;Dimitris G. Manolakis
  9. Prentice Hall Signal Processing series Multirate Systems & Filter Banks P. P. Vaidyanathan