The use of ultrasound pulsed Doppler systems has become increasingly popular due to the advantages of ease measurements of blood velocity, volume blood flow, and irregularities of the circulatory system. With 2-dimensional color flow mapping systems these values and irregularities can be measured However, the 2-D Doppler systems have several problems, such as range ambiguity, low signal to noise ratio, and slow frame rate. The mean frequency aliasing problem originating from the pulse repetition frequency is one of major limitations in pulsed Doppler systems. A conventional approach to resolving this problem is tracking the mean frequency close to and beyond the Nyquist frequency along the temporal axis. In this thesis, a new concept of tracking the mean frequency along the spatial axis is proposed. The proposed technique is fault tolerant by nature and more suitable for multigate and 2-D Doppler systems than conventional methods. The slow frame rate problem is resolved by using the spatial average which is a method to acquire more data samples for mean frequency estimation. In this thesis, spatial average method using the 2nd order sampling instead of quadrature sampling is also proposed. The simulation and experimental results show that the proposed methods have better performance than the conventional methods.
초음파 도플러 시스템이란 혈류의 속도, 혈류의 체적 및 순환기의 이상 유무를 측정할 수 있는 의료용 진단장치로 인체에 무해하며 실시간으로 측정할 수 있는 장점이 있다. 또한, 2차원 도플러 시스템은 이러한 임상학적 정보를 각각에 대응되는 색으로 표시해줌으로서 순환기계통의 이상을 판단하는데 많은 도움을 준다. 그러나 2차원 도플러 시스템은 range ambiguity, 매우 낮은 신호 대 잡음비 및 낮은 frame rate등의 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방법을 제시하고 그 방법의 유용성을 computer simulation 및 실험을 통하여 제시하였다.
이러한 문제점중에서 중심주파수 aliasing을 해결하는 새로운 방법을 제안하였다. 종래의 방법으로는 한점에서의 도플러 평균주파수의 시간적 연속성을 가정하고 이를 이용하여 aliasing을 검출, 교정하는 방법이 사용되나, 여기서는 도플러 평균주파수의 공간적 연속성을 가정하여 aliasing을 검출, 교정하였다. 이방법은 한 scan line에서의 평균주파수 추정의 오차가 그 scan line에만 국한되므로 오차의 누적이 없으며, 주어진 scan line을 따라 추정하므로 multigate 및 2-D 도플러시스템에 적합하다.
본 논문에서는 2-D 도플러 시스템의 또다른 제한점인 낮은 frame rate를 증가할 수 있는 방법을 제시하였다. 보다 정확한 평균주파수를 측정하기 위해서는 보다 많은 data를 필요로 하나 이경우 frame rate는 더욱 낮아지게된다. 그러나 본 논문에서는 2차 샘플링방식을 이용한 공간축상의 평균방법을 이용하여 많은 data를 얻으면서도 frame rate을 증가시킬수 있는 방법을 제시하고, 그 방식을 이용하여 실제 인체에서의 실험을 통하여 그 유용성을 보여주었다.
