Fundamental Sources of Error and Spectral Broadening in Doppler Ultrasound Signals

Analysis  of  the  signals,  spectra  and  error  bounds  for  Doppler  ultrasound  signals  is  challenging  and  involves  numerous  concepts  in  signal  analysis,  probability,  acoustics  andfluid  mechanics.  Nonetheless,  the  results  of  this  analysis  must  be  accessible  to  bothengineers  and  clinicians  who  work  with  ultrasound  technology.  The  engineer  who  designs,  builds  or  maintains  equipment  must  know  whether  specific  artifacts  are  fundamental  or  can  be  eliminated.  The  clinician  must  be  able  to  interpret  whether  specificsignal  features  accurately  represent  the  flow  field  or  result  from  limitations  of  Dopplerultrasound.  This  article  reviews  recent  advances  in  both  conceptual  and  numericalmodels  of  the  Doppler  ultrasound  process,  and  relates  these  advances  to  practical  aspects  such  as  spectral  broadening,  velocity  estimation  error  and  data  analysis  error.  Itthen  reviews  recent  innovations  in  system  implementation  and  signal  analysis  which  areindicative  of  the  future  potential  of  Doppler  ultrasound  instrumentation.