DE102005011768A1

DE102005011768A1 - Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde und Ultraschalldiagnosevorrichtung

Info

Publication number: DE102005011768A1
Application number: DE200510011768
Authority: DE
Inventors: Shinichi Hino Amemiya
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2005-09-29
Also published as: JP2005253699A; US20050203412A1; KR100677024B1; KR20060043816A; CN1666715A

Abstract

Um die Formung eines gewünschten Ultraschallstrahls selbst dann zu ermöglichen, wenn eine Ultraschalllinie schräg in Bezug auf eine Symmetrieachse eines Wandlerarrays in einer Apertur ausgerichtet ist, wenn nämlich eine Ultraschalllinie bezüglich der Symmetrieachse (10c) eines Wandlerarrays in der Apertur schräg zu einer Seite hin gerichtet ist, wird eine den Wandlern zugewiesende Gewichtung derart eingestellt, dass sie in Bezug auf die Symmetrieachse (10c) asymmetrisch ist.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde sowie eine Ultraschalldiagnosevorrichtung und insbesondere ein Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde sowie eine Ultraschalldiagnosevorrichtung, die in der Lage sind, einen gewünschten Ultraschallstrahl zu formen, selbst wenn eine Ultraschalllinie schräg gerichtet ist in Bezug auf eine Symmetrieachse eines In-Apertur-Schallwandlerarrays (d.h. einer Anordnung von Wandlern, die in der Tat beim Senden und Empfangen von Ultraschall mitwirken. Wenn die Apertur kleiner ist als die Länge eines Wandlerarrays in einer Ultraschallsonde, entspricht die Apertur einem Abschnitt des Wandlerarrays in der Ultraschallsonde).

Es ist herkömmlich eine Ultraschalldiagnosevorrichtung bekannt, die zur Vergrößerung des gewählten Bildfelds (Field-of-View) vorgesehen ist, indem sie einen Kombinationsscannvorgang aus Linear- und Sektorscannmethoden oder Konvex- und Sektorscannmethoden durchführt (vgl. beispielsweise die Druckschrift zu der offengelegten japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2000-300560).

In der herkömmlichen Ultraschalldiagnosevorrichtung ist den Wandlern eine Wichtung zur Unterdrückung von Nebenkeulen zugewiesen, wie sie beispielhaft in 3 veranschaulicht ist, um eine Nebenkeule zu unterdrücken. Die Nebenkeulenunterdrückungswichtung ist symmetrisch in Bezug auf eine Symmetrieachse eines In-Apertur-Wandlerarrays festgelegt, was bei einer linearen oder konvexen Scannmethode keine Schwierigkeiten bereitet.

Wenn jedoch eine Sektorscannmethode zur Vergrößerung eines Field-of-View in Kombination eingesetzt wird, ist, da die Ultraschalllinie in Bezug auf die Symmetrieachse des In-Apertur-Wandlerarrays, wie in 2 veranschaulicht, beispielsweise zur linken Seite hin schräg gerichtet ist, der Abstand Dr von einem Wandler 10r, der auf der rechten Seite in Bezug auf die (an der Stelle eines Wandlers 10c verlaufenden) Symmetrieachse des In-Apertur-Wandlerarrays liegt, zu einem Fokus fo im Verhältnis zu einem Abstand Dl zwischen einem auf der linken Seite liegenden Wandler 10l und dem Fokus fo vergrößert. Somit ist die Ultraschallabnahme der Wandler in Bezug auf die Symmetrieachse des Wandlerarrays asymmetrisch, wie dies beispielhaft in 4 veranschaulicht ist.

Infolgedessen wird die den Wandlern zugewiesene Wichtung aus der Sicht des Fokus fo asymmetrisch, wie beispielhaft in 5 veranschaulicht, was zu dem Problem führt, dass ein gewünschter Ultraschallstrahl nicht geformt werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, ein Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde sowie eine Ultraschalldiagnosevorrichtung zu schaffen, die in der Lage sind, einen gewünschten Ultraschallstrahl zu formen, selbst wenn eine Ultraschalllinie gegen eine Symmetrieachse eines Wandlerarrays in der Apertur schräg gerichtet ist.

Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die Schritte aufweist, wonach: eine Sendeverzögerungszeit und eine Empfangsverzögerungszeit derart eingestellt werden, dass sie für Wandler, die sich an symmetrischen Positionen in Bezug auf eine Symmetrieachse eines In-Apertur-Wandlerarrays befinden, asymmetrisch sind, um eine Ultraschalllinie in Bezug auf die Symmetrieachse schräg auszurichten; und wenigstens entweder eine Sendeleistung und/oder eine Empfangsverstärkung, die den Wandlern zugeordnet ist bzw. sind, asymmetrisch eingestellt wird bzw. werden.

Entsprechend dem Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem ersten Aspekt wird, wenn der Abnahmewert in Bezug auf die Symmetrieachse des Wandlerarrays in der Apertur asymmetrisch ist, die den Wandlern zugewiesene Wichtung derart eingestellt, um asymmetrisch zu sein; deshalb ist es durch eine derartige Einstellung möglich, die Wichtung für die Wandler aus der Sicht des Fokus symmetrisch zu gestalten, um so in Wechselwirkung die Asymmetrie auszugleichen, wodurch ein gewünschter Ultraschallstrahl geformt wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschall sonde mit der vorerwähnten Konfiguration, das ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass für einen Wandler mit einer längeren Sendeverzögerungszeit und Empfangsverzögerungszeit entweder eine Sendeleistung und/oder eine Empfangsverstärkung vermindert wird.

Entsprechend dem Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem zweiten Aspekt wird, wenn der Abnahmewert in Bezug auf die Symmetrieachse des In-Apertur-Wandlerarrays asymmetrisch ist, die den Wandlern zugewiesene Wichtung asymmetrisch eingestellt, um die Asymmetrie aufzuheben; deshalb ist es möglich, die Wichtung für die Wandler, so wie der Fokus sie sieht, symmetrisch zu gestalten, wodurch ein gewünschter Ultraschallstrahl geformt wird.

Gemäß ihrem dritten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde mit der vorerwähnten Konfiguration, das ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass der Grad der Asymmetrie für eine höhere Frequenz des Ultraschalls vergrößert wird.

Wenn der Abnahmewert in Bezug auf die Symmetrieachse des In-Apertur-Wandlerarrays asymmetrisch ist, ist die Asymmetrie für eine höhere Frequenz des Ultraschalls größer, wie dies weiter unten erläutert ist.

Entsprechend dem Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem dritten Aspekt wird deshalb der Asymmetriegrad der den Wandlern zugewiesenen Wichtung für eine höhere Frequenz des Ultraschalls vergrößert. Somit kann eine Asymmetrie des Abnahmewertes aufgehoben werden, und es ist möglich, die Wichtung für die Wandler aus der Sicht des Fokus symmetrisch zu gestalten, so dass ein gewünschter Ultraschallstrahl geformt wird.

Gemäß ihrem vierten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde mit der vorerwähnten Konfiguration, das ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass der Asymmetriegrad für einen größeren Winkel der schrägen Richtung einer Ultraschalllinie in Bezug auf die Symmetrieachse erhöht wird.

Wenn der Abnahmewert in Bezug auf die Symmetrieachse des In-Apertur-Wandlerarrays asymmetrisch ist, ist die Asymmetrie für einen größeren Winkel der Schrägrichtung einer Ultraschalllinie größer, wie dies weiter unten erläutert ist.

Entsprechend dem Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem vierten Aspekt wird der Asymmetriegrad der den Wandlern zugewiesenen Gewichtung deshalb für einen größeren Winkel der schrägen Richtung einer Ultraschalllinie in Bezug auf die Symmetrieachse erhöht. Die Asymmetrie des Abnahmewertes ist somit aufgehoben, und es ist möglich, die Wichtung für die Wandler aus der Sicht des Fokus symmetrisch zu gestalten, wodurch ein gewünschter Ultraschallstrahl geformt wird.

Gemäß ihrem fünften Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde mit der vorerwähnten Konfiguration, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Sendeleistung durch Steuerung der Amplitude eines Wandleransteuerungsimpulses gesteuert wird.

Entsprechend dem Verfahren zur Steuerung einer Ultra schallsonde gemäß dem fünften Aspekt kann die Wichtung in Abhängigkeit von der Größe der Amplitude eines Wandleransteuerungsimpulses, der den Wandlern zugeführt wird, vorgegeben werden.

Gemäß ihrem sechsten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde mit der vorerwähnten Konfiguration, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Sendeleistung durch Steuerung der Impulsweite des Wanderansteuerungsimpulses gesteuert wird.

Entsprechend dem Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem sechsten Aspekt kann die Wichtung in Abhängigkeit von der Länge der Impulsweite des den Wandlern zugeführten Wandleransteuerungsimpulses vorgegeben werden.

Gemäß ihrem siebten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde mit der vorerwähnten Konfiguration, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ultraschallsonde durch eine lineare Ultraschallsonde mit Wandlern gebildet ist, die in einer geraden Linie angeordnet sind, und dass die lineare Ultraschallsonde dazu verwendet wird, um ein virtuell konvexes Scannen durchzuführen.

Entsprechend dem Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem siebten Aspekt kann die vorliegende Erfindung auf einen Kombinationsscannvorgang aus Linear- und Sektorscannschemata angewendet werden.

Gemäß ihrem achten Aspekt ist durch die vorliegende Erfindung das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschall sonde mit der vorerwähnten Konfiguration geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ultraschallsonde durch eine konvexe Ultraschallsonde mit Wandlern gebildet ist, die in einer Kreisbogenform angeordnet sind, und dass die konvexe Ultraschallsonde dazu verwendet wird, um ein Offset-Konvex-Scannen durchzuführen.

Entsprechend dem Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem achten Aspekt kann die vorliegende Erfindung auf einen Kombinationsscannvorgang aus Konvex- und Sektorscannmethoden angewendet werden.

Gemäß ihrem neunten Aspekt ist durch die vorliegende Erfindung eine Ultraschalldiagnosevorrichtung geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aufweist: eine Ultraschallsonde mit mehreren darin angeordneten Wandlern; ein Ultraschalllinienrichtungs-Steuerungsmittel zur Einstellung einer Sendeverzögerungszeit und einer Empfangsverzögerungszeit in einer asymmetrischen Weise für Wandler, die in Bezug auf eine Symmetrieachse eines In-Apertur-Wandlerarrays an symmetrischen Stellen liegen, um eine Ultraschalllinie in Bezug auf die Symmetrieachse schräg auszurichten; und Wichtungssteuerungsmittel zur Einstellung wenigstens entweder einer Sendeleistung und/oder einer Empfangsverstärkung, die den Wandlern zugeordnet ist bzw. sind, in einer asymmetrischen Weise.

Entsprechend der Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß dem neunten Aspekt kann das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem ersten Aspekt auf geeignete Weise implementiert werden.

Gemäß ihrem zehnten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung die Ultraschalldiagnosevorrichtung mit der vorerwähnten Konfiguration, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Wichtungssteuerungsmittel für einen Wandler mit einer längeren Sendeverzögerungszeit und Empfangsverzögerungszeit entweder eine Sendeleistung und/oder eine Empfangsverstärkung verringert.

Entsprechend der Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß dem zehnten Aspekt kann das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem zweiten Aspekt auf geeignete Weise implementiert werden.

Gemäß ihrem elften Aspekt schafft die vorliegende Erfindung die Ultraschalldiagnosevorrichtung mit der vorerwähnten Konfiguration, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Wichtungssteuerungsmittel den Asymmetriegrad für eine höhere Frequenz des Ultraschalls vergrößert.

Entsprechend der Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß dem elften Aspekt kann das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem dritten Aspekt auf geeignete Weise implementiert werden.

Gemäß ihrem zwölften Aspekt schafft die vorliegende Erfindung die Ultraschalldiagnosevorrichtung mit der vorerwähnten Konfiguration, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Wichtungssteuerungsmittel für einen größeren Winkel der schrägen Richtung einer Ultraschalllinie in Bezug auf die Symmetrieachse den Asymmetriegrad vergrößert.

Entsprechend der Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß dem zwölften Aspekt kann das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem vierten Aspekt auf geeignete Weise implementiert werden.

Gemäß ihrem dreizehnten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung die Ultraschalldiagnosevorrichtung mit der vorerwähnten Konfiguration, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Sendeleistung durch Steuerung der Amplitude eines Wandleransteuerungsimpulses gesteuert wird.

Entsprechend der Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß dem dreizehnten Aspekt kann das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem fünften Aspekt auf geeignete Weise implementiert werden.

Gemäß ihrem vierzehnten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung die Ultraschalldiagnosevorrichtung mit der vorerwähnten Konfiguration, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Sendeleistung durch Steuerung der Impulsweite des Wandleransteuerungsimpulses gesteuert wird.

Entsprechend der Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß dem vierzehnten Aspekt kann das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem sechsten Aspekt auf geeignete Weise implementiert werden.

Gemäß ihrem fünfzehnten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung die Ultraschalldiagnosevorrichtung mit der vorerwähnten Konfiguration, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ultraschallsonde durch eine lineare Ultraschallsonde mit Wandlern gebildet ist, die in einer geraden Linie angeordnet sind.

Entsprechend der Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß dem fünfzehnten Aspekt kann das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem siebten Aspekt auf geeignete Weise implementiert werden.

Gemäß ihrem sechzehnten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung die Ultraschalldiagnosevorrichtung mit der vorerwähnten Konfiguration, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ultraschallsonde in Form einer konvexen Ultraschallsonde mit Wandlern ausgebildet ist, die in einem Kreisbogen angeordnet sind.

Entsprechend der Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß dem sechzehnten Aspekt kann das Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde gemäß dem achten Aspekt auf geeignete Weise implementiert werden.

Mit dem Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde und der Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein gewünschter Ultraschallstrahl selbst dann geformt werden, wenn eine Ultraschalllinie in Bezug auf eine Symmetrieachse eines In-Apertur-Wandlerarrays schräg ausgerichtet wird. Somit ist die Bildqualität verbessert.

Die vorliegende Erfindung kann dazu verwendet werden, um die Bildqualität bei der Durchführung einer aus Linear- und Sektorscannmethoden oder aus Konvex- und Sektorscannmethoden kombinierten Scanntechnik zu verbessern.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein die gesamte Konfiguration veranschaulichendes Blockschaltbild einer Ultraschalldiagnosevorrichtung entsprechend einem Beispiel 1.
2 zeigt eine beispielhafte Darstellung zur Veranschaulichung eines Abschnitts eines Wandlerarrays und einer Schaltung in einer Sende-/Empfangsgruppe, die zwei Wandlern zugeordnet ist, entsprechend dem Beispiel 1.
3 zeigt einen Graphen, der für die Wandler eine Wichtung zur Nebenkeulenunterdrückung veranschaulicht.
4 zeigt einen Graphen, der einen Abnahmewert für die Wandler veranschaulicht.
5 zeigt einen Graphen, der die Wichtung für die Wandler veranschaulicht, wie sie von einem Fokus aus ohne Anwendung der vorliegenden Erfindung ersichtlich ist.
6 zeigt eine graphische Darstellung unter Veranschaulichung der den Wandlern gemäß dem Beispiel 1 zugewiesenen Wichtung.
7 zeigt einen Graphen unter Veranschaulichung der Wichtung für die Wandler aus der Sicht des Fokus, wenn die vorliegende Erfindung angewendet wird.
8 zeigt ein erläuterndes Blockschaltbild unter Ver anschaulichung eines Abschnitts eines Wandlerarrays und einer Schaltung in einer Sende-/Empfangsgruppe, die zwei Wandlern zugeordnet ist, entsprechend einem Beispiel 2.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist nun in größerer Einzelheit unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Es sollte erwähnt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist.
[Beispiel 1]
1 zeigt ein Blockschaltbild der gesamten Konfiguration einer Ultraschalldiagnosevorrichtung entsprechend einem Beispiel 1.
Die Ultraschalldiagnosevorrichtung 100 weist eine Ultraschallsonde 1 mit einer hohen Anzahl darin angeordneter Wandler, eine Sende-/Empfangsgruppe 2 zur Ansteuerung der Ultraschallsonde 1, um Ultraschall in ein Objekt auszustrahlen, Echos aus dem Inneren des Objektes zu empfangen und empfangene Signale auszugeben, eine Signalverarbeitungsgruppe 3 zur Verarbeitung der empfangenen Signale, um Ultraschallbilddaten zu generieren, einen DSC (digital scan converter, digitaler Scannwandler) 4 zur Steuerung der Anzeige eines Ultraschallbildes, eine Displaygruppe 5 zur Darstellung eines Ultraschallbildes, eine Bedienungsgruppe 6 für einen Bediener, der Anweisungen etc. liefert, und eine Steuerungsgruppe 7 zur Steuerung des Betriebs der Ultraschalldiagnosevorrichtung 100.
In dem Beispiel 1 ist eine lineare Ultraschallsonde als die Ultraschallsonde 1 zugrundegelegt.
2 zeigt ein erläuterndes Blockschaltbild, das einen Abschnitt eines Wandlerarrays 10 in der Ultraschallsonde 1 sowie eine Schaltung in der Sende-/Empfangsgruppe 2 veranschaulicht, die zwei Wandlern 10l und 10r zugeordnet ist.
Die beiden Wandler 10l und 10r befinden sich an symmetrischen Positionen in Bezug auf eine Symmetrieachse Ax eines Wandlerarrays in der Apertur Ap. Der Wandler 10c liegt an einer Stelle der Symmetrieachse Ax.
Eine Sendeimpulsausgabegruppe 20 gibt einen Sendeimpuls P ab.
Amplitude/Pulsweite modifizierende Schaltungen 21l und 21r verändern die Amplitude und Pulsweite des eingeleiteten Sendeimpulses P unter der Steuerwirkung einer Wichtungssteuerungsgruppe 22.
Sendeverzögerungsschaltungen 23l und 23r verzögern den Sendeimpuls P, der die modifizierte Amplitude und Pulsweite aufweist, zeitlich unter der Steuerung einer Ultraschalllinienrichtungs-Steuerungsgruppe 24.
Ansteuerungsschaltungen 25l und 25r geben Wandleransteuerungsimpulse Pl und Pr basierend auf dem verzögerten Sendeimpuls P mit der modifizierten Amplitude und Pulsweite ab.
S/E- (Sende-/Empfangs-) Schalter 26l und 26r übertragen die Wandleransteuerungsimpulse Pl und Pr zu den Wandlern 10l und 10r, die sich im Sendebetrieb befinden, sowie Echosignale, die an den Wandlern 10l und 10r detektiert werden, an Vorverstärker 27l und 27r im Empfangskanal.
Die Vorverstärker 27l und 27r verstärken die Echosignale.
Empfangsverzögerungsschaltungen 28l und 28r verzögern die verstärkten Echosignale zeitlich unter der Steuerwirkung der Ultraschalllinierichtungs-Steuerungsgruppe 24.
Verstärkungsschaltungen 29l und 29r mit variabler Verstärkung verstärken die verstärkten und verzögerten Echosignale unter der Steuerung der Wichtungssteuerungsgruppe 22.
Die Echosignale an den eine variable Verstärkung aufweisenden Verstärkungsschaltungen 29l und 29r werden in einer (nicht veranschaulichten) Addiererschaltung addiert, um ein empfangenes Signal zu bilden.
Durch Steuerung der Verzögerungszeit durch die Ultraschalllinienrichtungs-Steuerungsgruppe 24, wird die Position eines Fokus fo eines Ultraschallstrahls bestimmt. Die Richtung des Fokus fo, wie sie von einem Schnittpunkt des Wandlerarrays 10 mit der Symmetrieachse Ax zu sehen ist, bildet die Richtung einer Ultraschalllinie. Der Winkel der Richtung einer Ultraschalllinie in Bezug auf die Symmetrieachse Ax im Gegenuhrzeigersinn bildet den Sende-/Empfangswinkel θ. Die Tiefe d des Fokus fo ist der Abstand von dem Schnittpunkt zwischen dem Wandlerarray 10 und der Symmetrieachse Ax zu dem Fokuspunkt fo längs der Symmetrieachse Ax.
Unter Kennzeichnung der Frequenz des Ultraschalls als F [MHz], eines Abnahmekoeffizienten als α [dB/MHZ·cm] und des Abstandes zwischen einem Wandler in der Apertur Ap und dem Fokus fo als D [cm] ist die Abnahmerate At [dB], die diesem interessierenden Wandler entspricht, durch die folgende Gleichung gegeben: At = F × α × D,wobei der Abnahmekoeffizient α 0,3 – 0,6 beträgt.
Wenn der Abstand von dem Schnittpunkt des Wandlerarrays 10 mit der Symmetrieachse Ax zu dem interessierenden Wandler als L bezeichnet wird (wobei der Abstand in einer Richtung von dem Schnittpunkt zu dem Fokuspunkt fo als positiv definiert ist), ergibt sich:
und somit
4 zeigt einen Graphen unter Veranschaulichung des relativen Wertes der Abnahme- oder Abklingrate At von Wandlern mit F = 10 [MHz], α = 0,5, θ = 30°, d = 5 [cm] und einer Aperturweite W = 20 [mm].
Die Abnahmerate At des Wandlers 10c ist als 1,0 festgelegt.
Wie aus 4 ersichtlich, ist die Abnahmerate At der Wandler in Bezug auf die (dem Wandler 10c zugeordnete) Symmetrieachse Ax des Wandlerarrays asymmetrisch.
Falls den Wandlern eine Wichtung zur Nebenkeulenunterdrückung zugewiesen ist, die in Bezug auf die Symmetrieachse des Wandlerarrays symmetrisch ist, wie in 3 veranschaulicht, wird die Wichtung für die Wandler aus der Sicht des Fokus fo asymmetrisch, wie in 5 veranschaulicht, so dass ein gewünschter Ultraschallstrahl nicht geformt werden kann.
Die Wichtungssteuerungsgruppe 22 steuert dann wenigstens eine der Größen Amplitude des Wandleransteuerungsimpulses, Pulsweite des Wandleransteuerungsimpulses und/oder Verstärkung der Verstärkerschaltung mit variablem Verstärkungsfaktor, um den Wandler, wie beispielhaft in 6 veranschaulicht, die Wichtung derart zuzuweisen, dass die Asymmetrie der Abnahmerate At der Wandler ausgeglichen wird.
Infolgedessen wird die Wichtung für die Wandler aus der Sicht des Fokus fo symmetrisch, wie in 7 veranschaulicht, womit ein gewünschter Ultraschallstrahl geformt wird.
Eine Differenz ΔAt der Abnahmerate At für einen Wandler, der sich an einer in Bezug auf die Symmetrieachse Ax symmetrischen Position befindet, ist unter Verwendung der vorerwähnten Gleichung für die Abnahmerate At wie folgt gegeben:
Wie aus der Gleichung ersichtlich, ist die Asymmetrie des Abnahmewertes At für eine höherer Frequenz F größer. Somit wird der Grad der Asymmetrie der Wichtung, die den Wandlern zugewiesen wird, für eine höhere Frequenz F erhöht.
Darüber hinaus ist die Asymmetrie des Abnahmewertes At für einen größeren Sende-/Empfangswinkel Θ größer. Deshalb wird der Asymmetriegrad der den Wandlern zugewiesenen Gewichtung für einen größeren Sende-/Empfangswinkel θ erhöht.
Entsprechend der Ultraschalldiagnosevorrichtung 100 nach Beispiel 1 kann ein gewünschter Ultraschallstrahl selbst dann geformt werden, wenn eine Ultraschalllinie in Bezug auf die Symmetrieachse Ax eines Wandlerarrays in der Apertur Ap schräg ausgerichtet ist.
[Beispiel 2]
Wie in 8 veranschaulicht, kann die vorliegende Erfindung auch, wie im Beispiel 1, auf einen Fall angewendet werden, in dem eine konvexe Ultraschallsonde als die Ultraschallsonde 1 eingesetzt wird.
Es können viele stark unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung gestaltet werden, ohne den Gegenstand und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsformen, wie sie in der Beschreibung offenbart sind, beschränkt ist, sondern lediglich in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Um die Formung eines gewünschten Ultraschallstrahls selbst dann zu ermöglichen, wenn eine Ultraschalllinie schräg in Bezug auf eine Symmetrieachse eines Wanderlarrays in einer Apertur ausgerichtet ist, wenn nämlich eine Ultraschalllinie bezüglich der Symmetrieachse eines Wandlerarrays in der Apertur schräg zu einer Seite hin gerichtet ist, wird eine den Wandlern zugewiesene Gewichtung derart eingestellt, dass sie in Bezug auf die Symmetrieachse asymmetrisch ist.

(1)

1: Ultraschallsonde
2: Sende-/Empfangsgruppe
3: Signalverarbeitungsgruppe
4: DSC
5: Displaygruppe
6: Bedienungsgruppe
7: Steuerungsgruppe
100: Ultraschalldiagnosevorrichtung

(2 & 8)

P: Sendeimpuls
20: Sendeimpulsausgabegruppe
22: Wichtungssteuerungsgruppe
24: Steuerungsgruppe für die Ultraschalllinienrichtung
Pr, Pl: Wandleransteuerungsimpuls
10r, 10c, 10,: Wandler
10: Wandlerarray
Ap: Apertur
D: Abstand
d: Tiefe
fo: Fokus
Ax: Symmetrieachse des In-Apertur-Wandlerarrays

Richtung der Ultraschalllinie

(3)

: Wichtung für die Nebenkeulenunterdrückung
: Wandler
: Aperurweite W = 20 mm

(4)

: Abnahme-/Abklingwert
: Wandler
: Aperturweite W = 20 mm

(5 & 7)

: Wichtung am Fokus
: Wandler
: Aperturweite W = 20 mm

(6)

: Wichtung beim Senden/Empfang
: Wandler
: Aperturweite W = 20 mm

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde, das die Schritte aufweist: Einstellung einer Sendeverzögerungszeit und einer Empfangsverzögerungszeit derart, dass sie für Wandler, die sich in Bezug auf eine Symmetrieachse eines Wandlerarrays in einer Apertur an symmetrischen Positionen befinden, asymmetrisch sind, um eine Ultraschalllinie schräg in Bezug auf die Symmetrieachse auszurichten; und Einstellung entweder einer Sendeleistung und/oder einer Empfangsverstärkung, die den Wandlern zugeordnet ist bzw. sind, in einer asymmetrischen Weise.
Verfahren zur Steuerung einer Ultraschallsonde nach Anspruch 1, wobei für einen Wandler mit einer längeren Sendeverzögerungszeit und Empfangsverzögerungszeit entweder eine Sendeleistung und/oder eine Empfangsverstärkung verringert wird.
Ultraschalldiagnosevorrichtung, die aufweist: eine Ultraschallsonde mit mehreren darin angeordneten Wandlern; eine Ultraschalllinienrichtungs-Steuerungsvorrichtung zur Einstellung einer Sendeverzögerungszeit und einer Empfangsverzögerungszeit, derart, dass diese für Wandler, die sich an in Bezug auf eine Symmetrieachse eines Wandlerarrays in einer Apertur symmetrischen Positionen befinden, asymmetrisch sind, um eine Ultraschalllinie schräg in Bezug auf die Symmetrieachse auszurichten; und eine Wichtungssteuerungsvorrichtung zur Einstellung entweder einer Sendeleistung und/oder einer Empfangsverstärkung, die den Wandlern zugeordnet ist bzw. sind, in einer asymmetrischen Weise.
Ultraschalldiagnosevorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Wichtungssteuerungsvorrichtung für einen Wandler mit einer längeren Sendeverzögerungszeit und Empfangsverzögerungszeit wenigstens entweder eine Sendeleistung und/oder eine Empfangsverstärkung verringert.
Ultraschalldiagnosevorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Wichtungssteuerungsvorrichtung den Asymmetriegrad für eine höhere Frequenz des Ultraschalls erhöht.
Ultraschalldiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Wichtungssteuerungsvorrichtung den Asymmetriegrad für einen größeren Winkel der schrägen Richtung einer Ultraschalllinie in Bezug auf die Symmetrieachse erhöht.
Ultraschalldiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Sendeleistung durch Steuerung der Amplitude eines Wandleransteuerungsimpulses gesteuert ist.
Ultraschalldiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die Sendeleistung durch Steuerung der Impulsweite des Wandleransteuerungsimpulses gesteuert ist.
Ultraschalldiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Ultraschallsonde durch eine Linear-Ultraschallsonde mit Wandlern gebildet ist, die in einer geraden Linie angeordnet sind.
Ultraschalldiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Ultraschallsonde durch eine konvexe Ultraschallsonde mit Wandlern gebildet ist, die in einem Kreisbogen angeordnet sind.