Índices hemodinâmicos, obtidos através do sinal de ultra-som Doppler, visam quantificar a dinâmica do fluxo sangüineo a cada batimento. Os valores obtidos, porém, dependem da escolha do método de cálculo e de alguns parâmetros; a variabilidade resultante é investigada neste trabalho. Inicialmente, é apresentado o sistema desenvolvido, o qual permite estimar e exibir, em tempo-real, o espectro de potência de sinais Doppler ultrasônicos na forma de sonograma. A entrada do sistema é formada por sinais Doppler em quadratura, fornecidos por um equipamento ultra-sônico de onda contínua. Este sistema é formado por uma placa com circuitos para detecção direcional heterodina, filtragem e amplificação, uma placa de processamento, baseada no processador digital de sinais TMS 320C25, e um microcomputador padrão IBM-PC 386. A placa de processamento é responsável pela aquisição e estimativa espectral do sinal Doppler, tanto por transformada rápida de Fourier (FFT) como por modelagem auto-regressiva (AR). O sistema permite armazenar em disco trechos do sonograma para cálculo "off-line" dos seguintes índices hemodinâmicos: Índice de Pulsatilidade (PI), Índice de Resistência Periférica (RI) e Índice de Alargamento Espectral (SBI). A definição deles é baseada em envelopes de freqüência, calculados através de um limiar de densidade de potência, escolhido pelo usuário, que define a freqüência máxima de cada espectro. Os gráficos de PI e RI em função deste limiar apresentam um platô estável, onde o envelope também se mostrou visualmente aceitável. O gráfico de SBI não mostra tal platô, decrescendo com o aumento do limiar. Uma técnica de determinação automática do limiar foi implementada e, em geral, fornece níveis de limiar perto do inicio da faixa de platô para PI e RI. A fim de investigar a repetibilidade dos resultados, 5 sonogramas de 20 s de duração foram colhidos em duas artérias distintas (carótida comum direita e braquial direita) de indivíduos adultos normais. Os índices para cada batimento foram comparados usando-se o método estatístico de análise de variância (ANOVA) e, em todos os pacientes, diferenças estatísticas (p<10%) foram encontradas entre os blocos de dados. Finalmente, os índices calculados por FFT e modelagem AR foram comparados usando-se o teste 't' e apresentaram diferenças significativas (p<10%), porém suas séries temporais são parecidas. Embora o valor do nível de limiar possa ser estimado automaticamente, os índices parecem ser intrinsecamente variáveis e devem ser tratados com cuidado.

Haemodynamic indices calculated from ultrasound Doppler signals aim to quantify the blood-flow characteristics of each heart-beat. Their value however depends on the method and certain parameters chosen in their calculation; the resulting variability of the indices is investigated in the present paper. First the system developed is presented, which permits the real-time estimation and display of the Doppler signal power spectrum as a sonogram. The system's input are quadrature Doppler signals, provided by continuous-wave ultrasound equipment, and it comprises heterodyne detection, filter and amplifier circuits and a development board for digital signal processing, based on the TMS320C25 Digital Signal Processor, ali hosted in an IBMPC 386 compatible computer. The development board is responsible for the Doppler signal acquisition and spectral estimation, which can be performed either by FFT or Autoregressive (AR) modeling. The system also permits the storage of segments ofthe sonogram for post-processing and performs the calculation of the following haemodynamic parameters: Pulsatility Index (PI), Peripheral Resistance Index (RI) and Spectral Broadening Index (SBI). These indices use spectral envelopes derived from thresholding the power-spectral density, which define the maximum frequency. In a first study, this threshold value was varied: PI and RI showed a plateau of fairly stable results over a limited range ofthresholds, in which the spectral envelope was also found to be visually acceptable. The SBI showed no such plateau, decreasing with increasing threshold. An automatic technique for threshold determination was implemented and generally gave threshold leveis near the beginning of the plateau-range for PI and RI. In order to assess the repeatability of the results, five sonograms of 20 s duration were collected in the right common carotid and right brachial arteries of 7 normal adults. The parameters for each heart-beat were compared using analysis of variance (ANOVA) and in ali patients, statistically significant differences (p

Keywords

Doppler Ultrasound, Signal Processing, Haemodynamic Indices