Parallel Computing in Time-Frequency Distributions for Doppler Ultrasound Blood Flow Instrumentation

Abstract

La estimación espectral del la señal Doppler generada por el flujo sanguíneo, es una técnica no-invasiva utilizada para la detección de padecimientos cardiovasculares. La velocidad del flujo sanguíneo así como la turbulencia pueden ser determinados mediante la medición de la frecuencia espectral media y el ancho de banda respectivamente. Los métodos típicos de estimación espectral utilizan algoritmos basados en la Transformada de Fourier para estimar la respuesta espectral de una señal. Esta práctica común adolece de una limitada resolución en frecuencia cuando se utiliza en señales no-estacionarias. El trabajo presentado aquí describe algunos métodos alternativos basados en distribuciones tiempo-frecuencia desde el punto de vista de la clase de Cohen. Cuatro casos de distribución son evaluados: Wigner-Ville, Choi Williams, Bessel and Born Jordan. Se ha formulado un distribución discreta para cada caso y se propone un criterio para determinar la interacción entre las componentes espectrales de la señal. Se han formulado expresiones discretisadas simplificadas para la implementación de las distribuciones, lo cual ha resultado en una reducción en la complejidad computacional comparada con las definiciones originales. Una estrategia general para realizar el cómputo paralelo de las distribuciones es propuesto, implementado y evaluado utilizando un sistema paralelo basado en una arquitectura de procesadores digitales de señales (DSP´s). Los resultados son aplicados al desarrollo de un analizador de espectros en tiempo real para una aplicación de instrumentación Doppler ultrasónica de flujo sanguíneo.