Browsing by Author "Leiria, A."
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- A framework for blood flow analysis and researchPublication . Ruano, Maria; Da Cruz Silva Andrade Madeira E Carvalho De Moura, Maria Margarida; Leiria, A.; Garcia, F.; Moreno, E.A framework to support research and clinical applications on ultrasound Doppler blood flow signals' analysis was created by integration of several subsystems into a portable computer application. Several alternatives of the different subsystems were integrated allowing the comparison amongst them. Aiming initially the study of carotid artery blood flow signals, the framework is being extended to encompass different vases -such as the mean cerebral artery - and some cardiac valves -such as the aortic and mitral valves. Developed upon Debian Linux distribution, but portable to other operating systems, the application components considered were built from open source software.
- Adaptive system for blood flow estimationPublication . da Cruz Silva Andrade Madeira e Carvalho de Moura, Maria Margarida; Leiria, A.; Ruano, M. GraçaAdaptive estimation of blood flow signals is performed resorting to a framework developed to support research on Doppler blood flow signals' analysis. Real time spectral estimation methods, real time performance evaluation and run-time adjustment of the estimation methods parameters are bound together allowing the system to adapt itself to varying signal characteristic that are caused by physiological reasons.
- Adaptive system for blood flow estimationPublication . da Cruz Silva Andrade Madeira e Carvalho de Moura, Maria Margarida; Leiria, A.; Ruano, M. GraçaAdaptive estimation of blood flow signals is performed resorting to a framework developed to support research on Doppler blood flow signals' analysis. Real time spectral estimation methods, real time performance evaluation and run-time adjustment of the estimation methods parameters are bound together allowing the system to adapt itself to varying signal characteristics that are caused by physiological reasons.
- Spectral analysis of embolic signalsPublication . Leiria, A.; Ruano, M. GracaOs parâmetros espectrais do sinal Doppler são usados na caracterização de fluxo sanguíneo. No caso particular do fluxo em artéria cerebral média, a caracterização pode incluir a detecção e classificação de embolias. Para este efeito pretende-se estudar o desempenho de métodos de análise espectral, nomeadamente os que tenham demonstrado bons resultados quando aplicados a sinais Doppler em outras artérias. Para melhor quantificar o desempenho dos estimadores espectrais, é necessário conhecer à priori as características particulares do sinal, facto que se pretende como objectivo final deste estudo. No sentido de disponibilizar sinais-referência para a análise do desempenho dos estimadores espectrais na detecção de embolias, foi desenvolvido um simulador de sinais de artéria cerebral média, com e sem embolias. Como entradas do simulador são utilizadas curvas médias extraídas de sinais clínicos, recorrendo a um algoritmo criado para o efeito, o Sequential Phase Shift Averaging. São também definidas pelo utilizador características dos êmbolos, tais como, velocidade, dimensão efectiva e potência devolvidas pela instrumentação ultra-sónica. Durante este estudo considerou-se o fluxo sanguíneo caracterizado por quatro parâmetros espectrais: frequência máxima, frequência média, raiz quadrada de meia largura de banda, e, variação da potência ultra-sónica ao longo do tempo; este último como sendo o mais relevante para a identificação e diferenciação dos êmbolos. Recorrendo aos sinais simulados, e, analisando os espectros dos sinais de fluxo sem embolias, verifica-se que a Short Time Fourier Transform estima melhor os parâmetros espectrais referidos do que a distribuição tempo-frequência de Choi- Williams ou o método paramétrico tempo-frequência de Covariância Modificada. A análise de espectros de sinais simulados de fluxo com embolias demonstra uma performance idêntica entre os métodos de análise temporal e a Short Time Fourier Transform, esta na versão em que o espectro do ciclo cardíaco é composto por elevada taxa de sobreposição de espectros de segmentos desse ciclo. Esta condicionante associada à constatação de que uma mesma embolia é captada distintamente consoante iii o local do ciclo cardíaco em observação induziu a criação de uma nova representação espectral. A representação proposta, de nome Space-frequency representation, permite a identificação visual da passagem do êmbolo pela janela de observação ultra-sónica. A pesquisa da existência do êmbolo é feita em função da velocidade sanguínea máxima instantânea, e a visualização da potência ultra-sónica por ele retornada é dimensionada adaptativamente de acordo com a relação espaço-frequência instantânea calculada. Esta metodologia permitirá introduzir vantagens significativas no diagnóstico clínico da circulação do fluxo sanguíneo em artéria cerebral média.
- Time, time-frequency and displacement-frequency analysis of embolic signalsPublication . Leiria, A.; da Cruz Silva Andrade Madeira e Carvalho de Moura, Maria Margarida; Ruano, M. Graça; Evans, D. H.The characteristics of a new method, the displacement-frequency representation, prompted the study of its use for the analysis of embolic blood flow signals. This paper reports the comparison of displacement-frequency and time-frequency methods with time domain methods, in the characterization of emboli. The study was performed on clinical signals derived from gaseous and particulate embolic events. The results obtained with the different approaches were compared. The conclusions of this study provide encouragement for the use of displacement-frequency domain processing for this kind of analysis.
- Time-variable blood flow averaged waveformsPublication . Leiria, A.; da Cruz Silva Andrade Madeira e Carvalho de Moura, Maria Margarida; Evans, D. H.; Ruano, M. GraçaThe computation of the average of random signals is addressed in this article. These averaging techniques are particularly relevant for Doppler blood flow clinical evaluation and research that usually accesses clinical indicators related to maximum and mean frequency, bandwidth and power variation over time. A novel technique is presented and compared to one previously described in the literature (Kitney and Giddens, "Analysis of blood velocity waveforms by phase shift averaging and autoregressive spectral estimation'', J. Biomech. Eng., 105, 398 - 404, 1983.). While the latter method is an iterative one, which sometimes does not converge, the former is a sequential technique, guaranteeing convergence. Clinical Doppler blood flow signals were averaged using both methods and the resulting waveforms were evaluated against the original signals, emphasising the impact on the relevant spectral parameters. The results obtained showed that, except for the maximum error in the computation of power variation over time, the errors produced are reduced by the proposed new algorithm.