DE102005029564A1

DE102005029564A1 - Verfahren und System zum Abschätzen einer Zeitverzögerung für die Verwendung in der Ultraschallbildgebung

Info

Publication number: DE102005029564A1
Application number: DE102005029564A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Wayne Rigby; Steven Charles Waukesha Miller
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2006-02-02
Also published as: CN1714752A; KR101140482B1; CN100502789C; US7740583B2; JP2006015138A; US20060004287A1; KR20060048663A; JP4727319B2

Abstract

Geschaffen ist ein Verfahren zum Korrigieren einer Zeitverzögerung zwischen mindestens zwei Signalen in Ultraschallsystemen. Das Ultraschallsystem (10) weist einen Strahlformerprozessor (27) auf, der einen an das Transducerarray (18) gekoppelten Summierer (64) enthält und konfiguriert ist, um eine komplexe Operation an einer ersten Anzahl von Empfangssignalen durchführen, um ein Strahlsummensignal zu erzeugen; wobei jedes der Empfangssignale eine entsprechende Strahlformungsverzögerung und ein an den Summierer gekoppeltes komplexes Filter (66) aufweist, das dazu eingerichtet ist, das Strahlsummensignal in ein analytisches Signal zu transformieren. Der Strahlformerprozessor enthält ferner mehrere Korrelatorprozessoren (68), die an wenigstens ein entsprechendes Transducerelement und an das komplexe Filter gekoppelt sind, wobei jeder Korrelatorprozessor dazu eingerichtet ist, eine Korrelationssumme für wenigstens ein Empfangssignal zu berechnen, und wenigstens eine Zeitverzögerungsschätzfunktion, die geeignet ist, die Korrelationssumme wenigstens eines Empfangssignals entgegen zu nehmen, und die dazu eingerichtet ist, die entsprechende Zeitverzögerung unter Verwendung der Korrelationssumme abzuschätzen.

Description

HINTERGRUND
Die Erfindung betrifft ganz allgemein Bildgebungssysteme und insbesondere ein Verfahren und System zum Berechnen und Korrigieren von Zeitverzögerungen in einem Ultraschallbildgebungssystem.

Ultraschallsysteme enthalten ein Array von Transducerelementen, die dazu dienen, einen Satz von Schwingungsverläufen in ein Bildgebungsobjekt abzustrahlen und einen Satz von reflektierten Ultraschallsignalen aufzunehmen. Jeder Schwingungsverlauf wird mit einer relativen Zeitverzögerung abgestrahlt, die geeignet gewählt ist, um den abgestrahlten Nettoschwingungsverlauf mit einer gewünschten Gestalt in einer gewünschten Richtung und Tiefe zu fokussieren. In ähnlicher Weise wird jedes empfangene Signal individuell verzögert, um das Ansprechen des Systems auf eine reflektierte Energie für eine gewünschte Richtung und Tiefe und mit einer gewünschten Gestalt zu maximieren. Die verzögerten Empfangssignale werden aufsummiert und verarbeitet, um ein Bild des Bildgebungsobjekts zu erzeugen und auf einem Display wiederzugeben.

Die Sende- und Empfangszeitverzögerungen, die zusammengefasst als Strahlformungszeitverzögerungen bekannt sind, werden gewöhnlich unter der Annahme berechnet, dass das akustische Signal sich mit einer bekannten, konstanten Geschwindigkeit im Körper ausbreitet. Wenn diese Annahme nicht zutrifft, verschlechtert sich die Sende- und Empfangsfokussierung und es kommt zu einem Verlust an Bildauflösung und Kontrast.

Ein Weg, um diesen Verlust an Bildqualität zu reduzieren, basiert darauf, die Strahlformungszeitverzögerungen auf der Grundlage von Messungen der relativen Zeitverzögerungen der Empfangssignale einzustellen. Eine Messung dieser relativen Zeitverzögerungen lässt sich ohne weiteres durchführen, nachdem die Empfangsstrahlformungsverzögerungen auf diese angewandt sind. Falls die Annahme einer bekannten, konstanten Schallgeschwindigkeit zutrifft, werden die verzögerten Empfangssignale zeitlich angemessen übereinstimmen, d. h. die Ankunftszeitfehler werden gering sein. Falls die Annahme nicht zutrifft, werden die verzögerten Empfangssignale zeitlich nicht angemessen übereinstimmen; die Ankunftszeitfehler werden groß sein. Durch ein Einstellen der Strahlformungsverzögerungen für die Ankunftszeitfehler wird die Fokussierung verbessert und die Bildauflösung und der Kontrast gesteigert.

In der medizinischen Ultraschallbildgebung muss das Abschätzen von Ankunftszeitfehlern rasch, genau und verlässlich erfolgen. Es ist ebenfalls sehr erwünscht, dass die für die Verwirklichung der Berechnungshardware erforderlichen zusätzlichen Kosten möglichst gering sind.

Ein rasche Abschätzung ist gewünscht, da die Korrekturen der Strahlformung zügig aktualisiert werden müssen, da sich die vorzunehmenden Korrekturen ändern, während sich der Transducer bewegt, und zwar entweder während der Bediener die Sonde im Rahmen des normalen Scanvorgangs über den Patienten bewegt, oder aufgrund einer geringen Bewegung der Hand des Bedieners oder wegen einer Bewegung des Patienten oder aufgrund dessen Atmung.

Eine genaue Abschätzung ist gewünscht, um die Bildauflösung und den Kontrast zu verbessern, und um eine unerwünschte Verschlechterung der Bildqualität aufgrund der Einstellung von Strahlformungszeitverzögerungen unter der Verwendung falscher Zeitverzögerungsschätzwerte zu vermeiden. Strahlformungszeitverzögerungsfehler erzeugen in der Regel Artefakte in dem Bild, was zu falschen Diagnosen oder einer Verlängerung der Untersuchungszeit führen kann. Das Ausmaß an erzeugten Artefakten muss für die meisten Bediener ausreichend gering sein, um das Zeitverzögerungskorrekturmerkmal routinemäßig nutzen zu können und dadurch von dem Vorteil einer Verbesserung der Bildauflösung und des Kontrastes zu profitieren.

Das Fourierspektrum eines Ist-Signals, dessen Bandbreite nicht zu groß ist (wie für Ultraschallsignale typisch), weist zwei im Allgemeinen als Bänder bekannte verhältnismäßig isolierte Regionen mit nicht vernachlässigbarer Amplitude auf. Eines dieser Bänder ist um eine positive Frequenz zentriert, die als die "Träger"-Frequenz bekannt ist, und das andere Band ist um die der Trägerfrequenz gegenüberliegende negative Frequenz zentriert. Es existieren viele Verfahren zum Erzeugen des einem Ist-Signal entsprechenden Basisbandsignals, jedoch ist die gewünschte Nettowirkung, dass das negative Frequenzband unterdrückt wird und das positive Frequenzband hinsichtlich der Frequenz so verschoben wird, dass es in etwa um die Nullfrequenz zentriert ist. Zu beachten ist, dass das Basisbandsignal komplex ist.

Ein mit dem Basisbandsignal in Beziehung stehendes Signal ist das analytische Signal. Mathematisch wird das analytische Signal von einem Ist-Signal abgeleitet, indem dessen negative Frequenzkomponenten entfernt werden. In praktischen Systemen werden die negativen Frequenzkomponenten durch ein Filtern zwar unterdrückt, jedoch nicht völlig eliminiert. Das analytische Signal unterscheidet sich von dem Basisbandsignal, insofern als die positive Frequenzspektralbande hinsichtlich der Frequenz nicht nach unten verschoben ist, so dass sie bei der Nullfrequenz zentriert wird.

Ein Verfahren zum Abschätzen von Zeitverzögerungen zwischen zwei Ist-Signalen erfordert ein Umwandeln beider Signale in deren komplexe Basisbandform. Der konjugiert. komplexe Wert eines Basisbandsignals wird Abtastwert für Abtastwert mit dem anderen Basisbandsignal multipliziert und anschließend aufsummiert. Die Phase der sich ergebenden komplexen Zahl ist proportional zu dem Zeitverzögerungsfehler zwischen den zwei Signalen. Ein im Zusammenhang mit dem oben erwähnten Verfahren auftretendes Problem ist die Erfordernis einer Konvertierung beider Ist-Signale in deren komplexe Form. Ein Konvertieren von Signalen in deren Basisbandform verlangt ei ne großes und kostspieliges Filter. Da dieses Verfahren ein Konvertieren jedes Empfangssignals in dessen Basisbandform erfordert, ist es zu kostspielig. Es ist hilfreich, das oben erwähnte Verfahren, wie es im folgenden beschrieben ist, in Betracht zu ziehen. Seien S_B0(t) und S_B1(t) zwei Basisbandsignale, die jeweils eine Funktion der Zeit t sind. Zur Vereinfachung wird t als eine stetige Variable angenommen. In der Praxis werden die Signale über einen Satz von gleichmäßig beabstandeten Zeitintervallen, t[i] = i Δt, abgetastet, wobei Δt gleich dem Abtastzeitintervall ist.

Das oben beschriebene Verfahren bildet eine komplexe Korrelationssumme 'C', indem es das Produkts eines Basisbandsignals und des konjugiert komplexen Werts des anderen Basisbandsignals, wie in der folgenden Gleichung gezeigt, integriert.

Wie allgemein bekannt, kann das Integral über die Zeit (wie es in Gleichung 1 gezeigt ist) allerdings auch als das Integral über die Frequenz der Spektren der beiden Signale dargestellt werden:

In Gl. (2) steht A_B1(f) für die Fouriertransformation des Basisbandsignals S_B1(t), und A*_B0(f) für den konjugiert komplexen Wert der Fouriertransformation des Basisbandsignals S_B0(t).

Das oben beschriebene Verfahren zum Abschätzen einer Zeitverzögerung ist in der Regel genau, wenn die verglichenen Signale durch verhältnismäßig einheitliche zufällige Streuobjekte erzeugt sind. Ein diesbezügliches Beispiel im menschlichen Körper ist eine Leberregion, die keine hellen arteriellen Wände oder große, nahezu reflexionsfreie Blutgefäße aufweist. In der Praxis ist eine derartige Region von gleichmäßigen Streuobjekte nicht immer verfügbar. Als Folge hiervon können die Zeitverzögerungsschätzwerte verfälscht sein, insbesondere, wenn stark reflektierende Streuobjekte vorhanden sind, die mit der gewünschten Scanrichtung nicht fluchten. Ein stark reflektierendes, von der Achse abweichendes Streuobjekt erzeugt in dem Transducer ein Signal, das einen Ankunftszeitfehler aufweist, der sich über das Array hinweg linear ändert. Falls eine derartiges Signal zum Berechnen des Zeitverzögerungsfehlers verwendet würde, würde ein Korrigieren des beobachteten Ankunftszeitfehlers den Strahlformer fälschlicherweise in Richtung des Streuobjekts lenken.

Demzufolge besteht ein Bedarf nach einem Verfahren und System in Ultraschallsystemen, um Zeitverzögerungen genau abzuschätzen, während die Kosten und die Abmessung des Systems minimiert werden.

KURZBESCHREIBUNG

Zusammenfassend ausgedrückt ist gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Korrigieren der Strahlformungs zeitverzögerungen zwischen mindestens zwei in einem Ultraschallsystem akquirierten Empfangssignalen geschaffen. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Summieren von mindestens zwei Empfangssignalen, um ein Referenzsignal zu erzeugen, Berechnen des analytischen Signals, das dem Referenzsignal entspricht, und Bewerten des Zeitverzögerungsfehlers für jedes Empfangssignal durch Vergleichen des analytischen Signals mit dem entsprechenden Empfangssignal. Zu dem Verfahren gehört ferner der Schritt, die Strahlformungszeitverzögerungen unter Verwendung der geschätzten Zeitverzögerungsfehler zu korrigieren.

In noch einem Ausführungsbeispiel ist ein Ultraschallsystem zum Korrigieren einer Zeitverzögerung geschaffen. Das Ultraschallsystem enthält ein Transducerarray mit einem Satz von nach einem Muster angeordneten Arrayelementen, wobei jedes der Elemente getrennt ansprechbar ist, um während eines Sendemodus einen Ultraschallenergiepuls hervorzubringen, und um in Reaktion auf eine auf ein Bildgebungsobjekt auftreffende Schwingungsenergie während eines Empfangsmodus ein Echosignal zu produzieren. Das Ultraschallsystem enthält ferner einen an das Transducerarray gekoppelten Sender, der dazu dient, während des Sendemodus an jedes der Arrayelemente einen gesonderten Sendesignalpuls mit einer entsprechenden Senderzeitverzögerung anzulegen, so dass ein gerichteter Sendestrahl erzeugt wird, und einen an das Transducerarray gekoppelten Empfänger, der dazu dient, während des Empfangsmodus das Echosignal abzutasten, das durch jedes der Arrayelemente während des Auftreffens der Schwingungsenergie auf dem Bildgebungsobjekt erzeugt wird, und jedem der Echosignalabtast werte eine gesonderte entsprechende Empfängerzeitverzögerung aufzuprägen, um während eines ersten Akquisitionszyklus eine erste Anzahl entsprechender Empfangssignale zu erzeugen. Das Ultraschallsystem enthält ferner einen Strahlformerprozessor, der einen an das Transducerarray gekoppelten Summierer aufweist, der konfiguriert ist, um mindestens zwei Empfangssignale zu summieren, um ein Referenzsignal zu erzeugen. Jedes der Empfangssignale weist eine entsprechende Empfängerzeitverzögerung auf. Der Strahlformerprozessor enthält ferner ein an den Summierer gekoppeltes komplexes Filter, das dazu eingerichtet ist, das Strahlsummensignal in ein analytisches Signal zu transformieren, und mehrere Korrelatorprozessoren, die jeweils an wenigstens ein entsprechendes Transducerelement und das komplexe Filter gekoppelt sind, wobei jeder Korrelatorprozessor dazu eingerichtet ist, eine Zeitverzögerung abzuschätzen, indem das analytische Signal mit jedem einem jeweiligen Empfangssignal entsprechenden Ist-Signal verglichen wird. Der Strahlformerprozessor ist ferner konfiguriert, die Strahlformungszeitverzögerungen des Sendens und Empfangens für jedes einem jeweiligen Empfangssignal entsprechenden Transducerelement zu korrigieren.

In noch einem Ausführungsbeispiel ist ein Ultraschallsystem zum Berechnen von Strahlformungszeitverzögerungen geschaffen. Das Ultraschallsystem enthält einen Transducerarray mit einem Satz von nach einem Muster angeordneten Arrayelementen, wobei jedes der Elemente getrennt ansprechbar ist, um während eines Sendemodus einen Ultraschallenergiepuls hervorzubringen, und um in Reaktion auf eine auf ein Bildgebungsobjekt auftreffende Schwingungsenergie während eines Empfangs modus ein Echosignal zu produzieren. Das Ultraschallsystem enthält ferner einen an das Transducerarray gekoppelten Sender, der dazu dient, während des Sendemodus an jedes der Arrayelemente einen gesonderten Sendesignalpuls mit einer entsprechenden Senderzeitverzögerung anzulegen, so dass ein gerichteter Sendestrahl erzeugt wird. Ein an das Transducerarray gekoppelter Empfänger, der dazu dient, während des Empfangsmodus das Echosignal abzutasten, das durch jedes der Arrayelemente während des Auftreffens der Schwingungsenergie auf dem Bildgebungsobjekt erzeugt wird, und jedem der Echosignalabtastwerte eine gesonderte entsprechende Empfängerzeitverzögerung aufzuprägen, um eine Anzahl entsprechender Empfangssignale zu erzeugen. Das System enthält ferner einen Strahlformerprozessor, der dazu eingerichtet ist, eine Amplitude eines jeden einem jeweiligen Empfangssignal entsprechenden Abtastwerts und die Summe der Amplituden der Empfangssignale für einen Satz von Abtastwerten zu berechnen; wobei der Strahlformerprozessor ferner konfiguriert ist, um eine Zeitverzögerung zwischen den beiden Empfangssignalen durch Vergleichen eines Strahlsummensignals mit einem Empfangssignal abzuschätzen, und der Strahlformerprozessor ferner dazu eingerichtet ist, die Strahlformungszeitverzögerungen für jedes einem jeweiligen Empfangssignal entsprechenden Transducerelement zu korrigieren.

In noch einem Ausführungsbeispiel ist ein System zum Korrigieren einer Zeitverzögerung zwischen mindestens zwei in einem Ultraschallsystem akquirierten Empfangssignalen geschaffen. Das System enthält Mittel zum Summieren von mindestens zwei Empfangssignalen, um ein Referenzsignal zu erzeu gen, und Mittel zum Berechnen des dem Referenzsignal entsprechenden analytischen Signals. Das System enthält ferner Mittel zum Abschätzen des Zeitverzögerungsfehlers für jedes Empfangssignal durch Vergleichen des analytischen Signals mit dem entsprechenden Empfangssignal, und Mittel zum Korrigieren der Strahlformungszeitverzögerungen unter Verwendung der abgeschätzten Zeitverzögerungsfehler.

ZEICHNUNGEN
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, in denen übereinstimmende Teile durchgängig mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind:
1 zeigt ein Blockdiagramm eines gemäß einem Aspekt der Erfindung verwirklichten Ultraschallsystems;
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Strahlformerprozessor gemäß einem Aspekt der Erfindung;
3 zeigt in einem Graph die Frequenzspektren von zwei Ist-Signalen, zwei Basisbandsignalen sowie einem Ist-Signal und einem analytischen Signal.
4 veranschaulicht in einem Flussdiagramm ein Verfahren, das ermöglicht, Zeitverzögerungen in Ultraschallsystemen abzuschätzen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines gemäß einem Aspekt der Erfindung verwirklichten Ultraschallsystems 10. Das Ultraschallsystem enthält ein Akquisitionssubsystem 12 und ein Verarbeitungssubsystem 14. Das Akquisitionssubsystem 12 enthält ein Transducerarray 18 (mit einer Vielzahl von Transducerarrayelementen), einen Sende/Empfangsumschaltschaltkreis 20, einen Sender 22, einen Empfänger 24 und einen Strahlformer 26. Der Strahlformer 26 enthält einen Empfangsstrahlformerprozessor (RBP = Receive Beamformer Processor) 27. Das Verarbeitungssubsystem 14 enthält einen Steuerprozessor 28, einen Demodulator 30, einen Bildgebungsmodusprozessor 32, einen Abtastkonverter 34 und einen Displayprozessor 36. Der Displayprozessor ist ferner an einen Monitor gekoppelt, der dazu dient, Bilder wiederzugeben. Eine Benutzerschnittstelle 40 interagiert mit dem Steuerprozessor und dem Displaymonitor. Das Verarbeitungssubsystem kann ferner an ein entfernt angeordnetes Konnektivitätssubsystem 42 gekoppelt sein, das einen Webserver 44 und eine entfernt angeordnete Konnektivitätsschnittstelle 46 aufweist. Das Verarbeitungssubsystem kann ferner an ein Datendepot 48 gekoppelt sein, das dazu dient, Ultraschallbilddaten entgegenzunehmen. Das Datendepot kommuniziert mit einer Bildgebungs-Workstation 50.
In dem hier verwendeten Sinne beziehen sich die Begriffe "dazu eingerichtet", "konfiguriert" und dergleichen auf mechanische oder strukturelle Verbindungen zwischen Elementen, um diesen ein Zusammenwirken zu ermöglichen, um eine beschriebene Wirkung zu erzielen; diese Begriffe beziehen sich außerdem auf operative Fähigkeiten elektronischer Elemente, beispielsweise auf analoge oder digitale Rechner oder anwendungsspezifische Vorrichtungen (z.B. anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC)), die programmiert sind, um eine Befehlsfolge auszuführen, so dass in Reaktion auf vorgegebene Eingangssignale ein Ausgangssignal ausgegeben wird.
Die Architekturen und Module können eigens eingerichtete Hardwareelemente sein, beispielsweise Leiterplatten mit digitalen Signalverarbeitungsprozessoren, oder können in Form von Software vorliegen, die auf einem für allgemeine Zwecke dienenden Rechner oder Prozessor abgearbeitet wird, beispielsweise auf einem kommerziellen, im Handel erhältlichen PC. Die vielfältigen Architekturen und Module können gemäß vielfältigen Ausführungsbeispielen der Erfindung kombiniert werden oder voneinander unabhängig sein.
In dem Akquisitionssubsystem 12 steht das Transducerarray 18 in Berührung mit einer Person 16. Das Transducerarray ist an den Senden/Empfangen-(T/R)-Umschaltschaltkreis 20 gekoppelt. Der T/R-Umschaltschaltkreis 20 ist an den Ausgang des Senders 22 und an den Eingang des Empfängers 24 gekoppelt. Der Ausgang des Empfängers 24 ist ein Eingang zum Strahlformer 26. Der Strahlformer 26 ist ferner an den Ein gang des Senders 22 und an den Eingang des Demodulators 30 gekoppelt.
In dem Verarbeitungssubsystem 14 ist der Ausgang des Demodulators 30 an einen Eingang des Bildgebungsmodusprozessors 32 gekoppelt. Der Steuerprozessor ist über eine Schnittstelle mit dem Bildgebungsmodusprozessor 32, dem Abtastkonverter 34 und dem Displayprozessor 36 verbunden. Ein Ausgang eines Bildgebungsmodusprozessors 32 ist an einen Eingang des Abtastkonverters 34 gekoppelt. Ein Ausgang des Abtastkonverters 34 ist an einen Eingang des Displayprozessors 36 gekoppelt. Der Ausgang eines Displayprozessors 36 ist an einen Monitor 38 angeschlossen.
Das Ultraschallsystem 10 gibt Ultraschallenergie in die Person 16 ab und empfängt und verarbeitet von der Person rückgestreute Echosignale, um ein Bild zu erzeugen und auf einem Display wiederzugeben. Um einen gesendeten Strahl von Ultraschallenergie zu erzeugen, gibt der Steuerprozessor 28 Steuerbefehlsdaten an den Strahlformer 26 aus, um Sendeparameter zu erzeugen, um einen Strahl einer gewünschten Gestalt hervorzubringen, der von einem bestimmten Punkt an der Oberfläche des Transducerarrays 18 unter einem gewünschten Steuerwinkel ausgeht. Die Sendeparameter werden von dem Strahlformer 26 an den Sender 22 übermittelt. Der Sender 22 verwendet die Sendeparameter, um Sendesignale korrekt zu kodieren, die über den T/R-Umschaltschaltkreis 20 an das Transducerarray 18 zu übermitteln sind. Die Sendesignale sind auf gewisse Pegel und Zeitverzögerungen in Bezug zueinander eingestellt und werden an individuelle Transducerelemente des Transduce rarrays 18 ausgegeben. Die Sendesignale regen die Transducerelemente dazu an, Ultraschallwellen mit den gleichen Zeitverzögerungs- und Pegelbeziehungen auszustrahlen. Als Folge hiervon wird entlang einer Abtastzeile innerhalb einer Scanebene in einer Person ein abgestrahlter Ultraschallenergiestrahl gebildet, wenn das Transducerarray 18 beispielsweise mittels Ultraschallgel akustisch an die Person gekoppelt ist. Das Verfahren ist als elektronisches Scannen bekannt.
Das Transducerarray 18 ist ein Zweiwege-Transducer. Wenn Ultraschallwellen in eine Person abgegeben werden, werden die Ultraschallwellen von den Gewebe- und Blutproben innerhalb der Person rückgestreut. Das Transducerarray 18 empfängt die rückgestreuten Echosignale abhängig von der Tiefe in dem Gewebe, aus der die Signale zurückkehren, und abhängig von dem Winkel bezüglich der Fläche des Transducerarrays 18, zu dem sie zurückkehren, zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Die Transducerelemente sprechen auf die rückgestreuten Echosignale an und wandeln die von den rückgestreuten Echosignalen ausgehende Ultraschallenergie in elektrische Signale um.
Die elektrischen Emfangssignale werden über den T/R-Umschaltschaltkreis 20 an den Empfänger 24 verzweigt. Der Empfänger 24 verstärkt und digitalisiert die Empfangssignale und stellt weitere Funktionen bereit, beispielsweise eine Kompensation des Verstärkungsgrads. Die digitalisierten Empfangssignale entsprechen den von jedem Transducerelement zu unterschiedlichen Zeiten entgegengenommenen rückgestreuten Wellen und halten die Daten der Amplitude und Ankunftszeit der rückgestreuten Wellen fest.
Die digitalisierten Empfangssignale werden an den Strahlformer 26 übermittelt. Der Steuerprozessor 28 gibt Steuerbefehlsdaten an den Strahlformer 26 aus. Der Strahlformer 26 verwendet die Steuerbefehlsdaten, um einen Empfangsstrahl zu formen, der unter einem Steuerwinkel von einem auf der Fläche des Transducerarrays 18 angeordneten Punkt ausgeht, der gewöhnlich dem Punkt und Steuerwinkel des entlang einer Abtastzeile abgestrahlten vorhergehenden Ultraschallstrahls entspricht.
Der Strahlformer 26 verarbeitet die empfangenen Signale, indem Zeitverzögerungs- und Summationsoperationen entsprechend den Befehlen der von dem Steuerprozessor 28 ausgegebenen Steuerbefehlsdaten durchgeführt werden, um Empfangsstrahlsignale zu erzeugen, die Abtastvolumina entlang einer Abtastzeile in der Scanebene innerhalb der Person entsprechen.
Die Empfangsstrahlsignale werden an das Verarbeitungssubsystem 14 übermittelt. Der Demodulator 30 demoduliert die Empfangsstrahlsignale, um Paare von I- und Q-demodulierten Datenwerten zu erzeugen, die Abtastvolumina innerhalb der Scanebene entsprechen.
Die demodulierten Daten werden an den Bildgebungsmodusprozessor 32 übermittelt. Der Bildgebungsmodusprozessor 32 verwendet Parameternäherungsverfahren, um anhand der demodulierten Daten Bildgebungsparameterwerte in einem Scansequenzformat zu erzeugen. Die Bildgebungsparameter können Parameter beinhalten, die vielfältigen möglichen Bildgebungsverfahren entsprechen, z.B. B-Mode, Farbengeschwindigkeitsmodus, Spektral-Dopplermodus und Gewebegeschwindigkeitsbildgebungsmodus. Die Bildgebungsparameterwerte werden an den Abtastkonverter 34 übergeben. Der Abtastkonverter 34 verarbeitet die Parameterdaten, indem er eine Übersetzung von einem Scansequenzformat in ein Bildschirmformat durchführt. Die Übersetzung beinhaltet ein Durchführen von Interpolationsschritten an den Parameterdaten, um Displaypixeldaten im Bildschirmformat zu erzeugen.
Die abtastkonvertierten Pixeldaten werden an den Displayprozessor 36 übermittelt, um ein beliebiges abschließendes räumliches oder zeitliches Filtern an den abtastkonvertierten Pixeldaten durchzuführen, um den abtastkonvertierten Pixeldaten Grauwerte oder Farbe zuzuweisen, und die digitalen Pixeldaten in analoge Daten für die Wiedergabe auf einem Monitor 38 umzuwandeln. Die Benutzerschnittstelle 40 interagiert basierend auf den auf dem Monitor 38 abgebildeten Daten mit dem Strahlformerprozessor 28.
Wie weiter oben beschrieben, führt der Empfangsstrahlformerprozessor 28 Zeitverzögerungsoperationen an den Empfangssignalen durch. Die Art und Weise, in der der Empfangsstrahlformerprozessor den Zeitverzögerungsfehler in den Empfangssignalen abschätzt und korrigiert, ist im folgenden anhand 2 näher beschrieben.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Empfangsstrahlformerprozessors 28. 2 veran schaulicht ein Verfahren, mit Hilfe dessen der Empfangsstrahlformerprozessor 28 Zeitverzögerungen abschätzt. Der Strahlformerprozessor ist veranschaulicht, während er Empfangssignale von Transducerelementen 52, 56 und 60 des Transducerarrays 18 entgegennimmt. Jeder Block in dem Strahlformerprozessor ist im folgenden näher beschrieben.
Eine Strahlformungsverzögerung 54 führt eine von dem Transducerelement 52 stammende Verzögerung des Empfangssignals ein. Das von dem Transducerelement 52 stammende Ist-Signal wird an einen Korrelatorprozessor 68 ausgegeben. In ähnlicher Weise führen Strahlformungsverzögerungen 58 und 62 Verzögerungen der von Transducerelementen 56 und 60 ausgehenden Empfangssignale ein. Die von den Transducerelementen 56 und 60 stammenden Ist-Signale werden an Korrelatorprozessoren 70 bzw. 72 ausgegeben.
Die von sämtlichen Transducerelementen ausgegebenen Ist-Signale werden ferner an einen Summierer 64 ausgegeben, der die Ist-, verzögerten Empfangssignale 54, 58 und 62 summiert, um das Strahlsummensignal zu bilden. Das Strahlsummensignal wird an ein komplexes Filter 66 ausgegeben, das die negativen Frequenzkomponenten des Signals unterdrückt, um die analytische Signalform des Strahlsummensignals zu erzeugen. Die Bitanzahl in dem analytischen Signal kann basierend auf einer gewünschten Komplexität und einer gewünschten Genauigkeit des Korrelatorprozessors ausgehend von der Anzahl von Bits in dem Strahlsummensignal reduziert werden. Das komplexe analytische Signal wird, wie in 2 gezeigt, an die Korrelatorprozessoren 68, 70 und 72 ausgegeben.
Wie 2 weiter zu entnehmen, erhalten die Korrelatorprozessoren 68, 70 und 72 jeweils zwei Signale, nämlich die von den Transducerelementen 52, 56 und 60 stammenden verzögerten Empfangssignale, sowie das von dem komplexen Filter 66 ausgegebene analytische Signal. Die Bitanzahl in dem in den Korrelator eingegebenen Empfangssignal kann abhängig von einer gewünschten Komplexität und einer gewünschten Genauigkeit des Korrelatorprozessors von der Anzahl der in den Summierer 64 eingegebenen Bits reduziert werden. Die Korrelatorprozessoren 68, 70 und 72 sind dazu eingerichtet, eine Korrelationssumme für das von den Transducern 52, 56 und 60 stammende entsprechende Empfangssignal zu berechnen.
Aus Gleichung 2 ist ersichtlich, dass der Wert des Integrals unverändert bleibt, falls das negative Frequenzband lediglich in einem der Signale in dem Integranden unterdrückt wird. Es besteht außerdem keine Notwendigkeit, die positiven Frequenzbänder zu verschieben, um diese an der Nullfrequenz zu zentrieren. Somit lässt sich die Korrelationssumme anhand der folgenden Gleichung berechnen:
mit A*_A0(f) gleich dem konjugiert komplexen Wert einer Fouriertransformation des analytischen Signals S_A0(t), und A₁(f) gleich der Fouriertransformation des Ist-Signals S₁(t).
Schließlich kann, unter Verwendung der Äquivalenz, die Gleichung 3, die eine Beziehung zwischen dem Integral des Pro dukts von zwei Signalen über die Zeit mit dem Integral des Produkts aus deren Spektren über die Frequenz herstellt, Gleichung 3 überführt werden in:
Die Äquivalenz der Gleichungen 3 und 4 trifft im Allgemeinen zu, wenn die Integration über unendliche Grenzen durchgeführt wird. In der Praxis erfolgt die Integration über ein endliches Zeitintervall und das zeitliche Abtasten wird diskret durchgeführt. Dementsprechend wird die Korrelationssumme basierend auf der Gleichung berechnet, wie sie vorgegeben ist durch:
mit C gleich der Korrelationssumme,
gleich dem konjugiert komplexen Wert des analytischen Signals, S₁[i] gleich dem Ist-Signal und i gleich einem Zeitabtastwertindex. Die Summe wird über Zeitabtastwerte i0 bis i1 berechnet, die gewöhnlich gewählt sind, um einige Längen von Sendewellenformen abzudecken, die über den Sendefokusbereich zentriert sind.
Das Bezugszeichen 76 in 3 bezeichnet Beispiele von Spektren von zwei Ist-Signalen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in den Figuren nur der Ist-Abschnitt der Frequenzkomponenten abgebildet. Das mit dem Bezugszeichen 78 bezeichnete letzte Integral in Gleichung 2 zeigt Beispiele für Spektren von zwei Basisbandsignalen. Bezugszeichen 80, das Beispiele von Spektren eines Ist-Signals (durchgezogene Linie) und ein analytisches Signal (gestrichelte Linie) bezeichnet, repräsentiert das Integral in Gleichung 3. Aus 3, Bezugszeichen 78 und 80, lässt sich ohne weiteres erkennen, dass das letzte Integral in Gleichung 2 und das Integral in Gleichung 3 zum selben Ergebnis gelangen, d. h., dass das negative Frequenzband lediglich in einem der Signale in dem Integranden zu unterdrückt werden braucht. Außerdem ist es nicht erforderlich die positiven Frequenzbänder zu verschieben, um eine Zentrierung um die Nullfrequenz zu erreichen.
Wie aus der Gleichung 5 zu ersehen, verlangt die Erfindung, dass lediglich ein Signal in eine komplexe Form umgewandelt wird. Darüber hinaus vermeidet das Umwandeln des Referenzsignals in dessen analytische Form einen zusätzlichen Schritt des Verschiebens des Frequenzspektrums des Referenzsignals, um dessen Basisbandform zu erzeugen.
In praktischen Durchführungen wird die Verarbeitungsverzögerung in den Schritten des Summierens und komplexen Filterns eingeführt, die das Referenzsignal erzeugen. Da von Referenz- und Empfangssignalen stammende entsprechende Bereichsabtastwerte in dem Korrelatorprozessor gemeinsam multipliziert werden, wird das Empfangssignal in entsprechender Weise verzögert, so dass die Referenz- und Empfangssignale korrekt fluchten bzw. korrelieren.
Der Korrelatorprozessor ist ferner konfiguriert, um den Zeitverzögerungsfehler von jedem von den Transducerelementen 52, 56 und 60 entgegengenommenen Empfangssignal mittels der Korrelationssumme abzuschätzen. In einem Ausführungsbeispiel wird der Zeitverzögerungsfehler abgeschätzt, indem die Phase der Korrelationssumme berechnet wird und durch Multiplikation mit einem Skalierungsfaktor 2π/f₀ in eine Zeitverzögerung konvertiert wird, wobei f₀ in etwa gleich der Mittenfrequenz der Ultraschallsignale ist.
4 veranschaulicht in einem Flussdiagramm ein Korrigieren einer Zeitverzögerung zwischen mindestens zwei in einem Ultraschallsystem akquirierten Empfangssignalen. Die korrigierten Zeitverzögerungen werden in Ultraschallsystemen verwendet, um genaue Bilder zu erzeugen. Jeder Schritt in dem Flussdiagramm wird im folgenden näher beschrieben.
In Schritt 82 werden mindestens zwei von einem Array von Transducerelementen stammende Empfangssignale entgegengenommen und aufsummiert, um ein Referenzsignal zu bilden. In Schritt 84 wird ein analytisches Signal erzeugt, das dem Referenzsignal entspricht.
In Schritt 86 wird der Zeitverzögerungsfehler für jedes Empfangssignal durch Vergleichen des analytischen Signals und des entsprechenden Empfangssignals geschätzt. In einem Ausführungsbeispiel wird anhand des analytischen Signals und des Ist-Signals eine Korrelationssumme berechnet, um den Zeitverzögerungsfehler abzuschätzen. Die Korrelationssumme kann, wie anhand von 2 beschrieben, mittels Gleichung 5 berechnet werden.
Die Korrelationssumme wird verwendet, um den Zeitverzögerungsfehler in einem Strahlformersystem in dem Ultraschallsystem zu korrigieren. In einem Ausführungsbeispiel wird der Zeitverzögerungsfehler durch Berechnung einer Phase der Korrelationssumme geschätzt. In einem spezielleren Ausführungsbeispiel wird die Phase der Korrelationssumme mit einem Skalierungsfaktor multipliziert, um den Zeitverzögerungsfehler abzuschätzen. In einem Ausführungsbeispiel wird die Phase mit einem Skalierungsfaktor 2π/f₀ multipliziert, wobei f₀ gleich die approximierte Mittenfrequenz der Ultraschallsignale ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Amplitude jedes Bereichsabtastwerts für ein Empfangssignal berechnet und mit einem Schwellwert verglichen. In einem Ausführungsbeispiel wird der Schwellwert berechnet, indem die Bemittelte Amplitude des Kanalsignals mit einem benutzerspezifizierten Faktor multipliziert wird. In noch einem Ausführungsbeispiel wird der Schwellwert durch Multiplikation der Bemittelten Amplitude des Strahlsummensignals mit einem benutzerspezifizierten Faktor berechnet. Das Empfangssignal wird anschließend, wenn die Amplitude den Schwellwert überschreitet, auf einen niedrigeren Wert kalibriert bevor sie mit dem Referenzsignal in dem Korrelator multipliziert wird. Dieses Neuskalieren von Abtastwerten mit großer Amplitude reduziert den Einfluss stark reflektierender Streuobjekte auf die Phase der Korrelationssumme.
Die oben beschriebene Erfindung schafft einige Vorteile, darunter den Vorteil, dass anstelle einer Konvertierung sowohl des Strahlsummen- als auch des Empfangssignals in die komplexe Formen lediglich das Strahlsummensignal in eine komplexe Form umzuwandeln ist. Folglich wird in dem System anstelle jeweils eines Konvertierungsfilters für jeden Kanal lediglich ein einziger Konvertierungsfilter in dem System benötigt. Da moderne Ultraschallsysteme gewöhnlich 128 oder mehr Kanäle aufweisen, führt eine derartige Implementation zu beträchtlichen Einsparungen hinsichtlich Komplexität und Kosten. Weiter steht das Strahlsummensignal in einer analytischen Signalform und nicht in einer frequenzverschobenen Form zur Verfügung, um die Basisbandform zu erzeugen.
Außerdem lässt sich die zum Berechnen der Korrelationssumme erforderliche Schaltung mit geringen zusätzlichen Kosten ohne weiteres in den ASIC (Application-Specific Integrated Circuit = Anwendungsspezifischer Schaltkreis) der Strahlformungsverzögerung integrieren, da sie lediglich eine Multiplikation eines Ist-Signals mit einem komplexen Signal (und ein Akkumulieren des komplexen Produkts) erfordert, im Gegensatz zu Verfahren aus dem Stand der Technik, die eine Multiplikation von zwei komplexen Signalen (und ein Akkumulieren des komplexen Produkts) benötigen. Ein Integrieren des Korrelationsprozessors in den Empfangsstrahlformungs-ASIC erfordert zwar ein Verzweigen des Strahlsummensignals zu jedem Strahlformungs-ASIC, eliminiert jedoch die Erfordernis, jedes Empfangssignal zu einem externen Prozessor zu verzweigen. Folglich wird für eine Berechnung des Ankunftszeitfehler sehr wenig zusätzliche Systembandbreite benötigt, was die Kosten und Komplexität des Systems erheblich reduziert.
Darüber hinaus ist die Abmessung der zur Berechnung der Korrelationssumme erforderlichen Schaltung reduziert, da die Anzahl von Bits in dem Strahlsummenreferenzsignal und in dem Empfangssignal verringert ist. Auf diese Weise sind sowohl die Abmessung des Multiplizierschaltkreises als auch die Abmessung des Summierungsschaltkreises auf ein Minimum reduziert. Weiter ist die Systembandbreite, die für ein Verzweigen des Strahlsummenreferenzsignals zu den Korrelationsprozessoren in den Empfangsstrahlformungs-ASICs benötigt wird, erheblich vermindert. Im Falle von verhältnismäßig gleichmäßigen Streuobjekten, wie sie in der Leber zu finden sind, ist die Phase der Korrelationssumme in der Regel unempfindlich gegenüber der Anzahl von Bits, die für die beiden Signale verwendet werden. Die Bitanzahl der beiden Signale muss nicht notwendig übereinstimmen. Beispielsweise können in einem Ausführungsbeispiel sechzehn Bits für das Empfangssignal verwendet werden, während lediglich acht Bits für das Strahlsummenreferenzsignal verwendet werden. Viele andere Kombinationen sind möglich, die jeweils einen Kompromiss zwischen der Abmessung des Schaltkreises und der Genauigkeit der Korrelationssumme bilden. Beispielsweise kann in noch einem Ausführungsbeispiel lediglich ein Bit für das Empfangssignal verwendet werden, das das Vorzeichen des Empfangssignals repräsentiert, d.h. der Multiplizierschaltkreis in dem Korrelationsprozessor kann durch Addierschaltkreise ersetzt werden.
Wie weiter oben beschrieben, kann die Anzahl von Bits in dem Empfangssignal und/oder in dem Strahlsummenreferenzsignal basierend auf einer Komplexität und Genauigkeit des Korrelatorprozessors reduziert werden. Es ist hinlänglich bekannt, dass die Amplitude reflektierter Ultraschallsignale dazu neigt, mit steigender Tiefe abzunehmen. Wenn die Summationsgrenzen der Korrelationssumme einen großen Bereich von Abtastwerten abdecken, und wenn eine geringe Anzahl von Bits für das Empfangssignal und/oder das Strahlsummensignal reserviert sind, kann die Schwächung bei großer Tiefe große Quantisierungsfehler in dem Referenzsignal hervorrufen, falls der statische Verstärkungsgrad des Referenz- oder des Empfangssignals eingestellt ist, um bei geringer Tiefe Amplituden in der Nähe des vollen Ausschlags zu erzeugen. Alternativ kann das Signal mit reduzierter Bitanzahl, falls der statische Verstärkungsgrad des Referenz- oder des Empfangssignals erhöht wird, um große Quantisierungsfehler bei großer Tiefe zu vermeiden, bei geringen Tiefen überlaufen. Selbst wenn die Überlauf- oder Quantisierungsfehler nicht erheblich sind, hat die Schwächung des Signals die Tendenz, die aus geringen Tiefen stammenden Abtastwerte in der Korrelationssumme stärker zu gewichten als Abtastwerte aus tieferen Tiefen, was möglicherweise nicht erwünscht ist.
In einem Ausführungsbeispiel wird eine Zeit-Verstärkungsgrad-Kompensation (TGC = Time-Gain-Compensation) auf das Referenz- oder das Empfangssignal oder auf beide Signale angewandt, bevor die Anzahl von an den Korrelationsprozessor übermittelten Bits reduziert wird. Ein Anwenden von TGC auf eines oder beide Signale vor einem Reduzieren der Anzahl von Bits trägt zu einem Minimieren großer Quantisierungsfehler bei und erleichtert ein Erzeugen einer einheitlichen Gewichtung des Beitrags von Abtastwerten an der Korrelationssumme. Als Teil der TGC-Schaltung für das Strahlsummen referenzsignal, können die Amplituden von große Amplituden aufweisenden Abtastwerten in dem Referenzsignal reduziert oder sogar auf Null gesetzt werden, um die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass die Phase der Korrelationssumme durch eine geringe Anzahl von große Amplituden aufweisenden Abtastwerten in dem Referenzsignal dominiert wird.
Außerdem werden durch eine Reduzieren der Amplitude von Empfangssignalen mit großer Amplitude in der Korrelationssumme, überbewertete und falsche Zeitverzögerungsschätzwerte, die andernfalls Bildartefakte hervorrufen könnten, auf ein Minimum reduziert.
Geschaffen ist ein Verfahren zum Korrigieren einer Zeitverzögerung zwischen mindestens zwei Signalen in Ultraschallsystemen. Das Ultraschallsystem 10 weist einen Strahlformerprozessor 27 auf, der einen an das Transducerarray 18 gekoppelten Summierer 64 enthält und konfiguriert ist, um eine komplexe Operation an einer ersten Anzahl von Empfangssignalen durchführen, um ein Strahlsummensignal zu erzeugen; wobei jedes der Empfangssignale eine entsprechende Strahlformungsverzögerung und ein an den Summierer gekoppeltes komplexes Filter 66 aufweist, das dazu eingerichtet ist, das Strahlsummensignal in ein analytisches Signal zu transformieren. Der Strahlformerprozessor enthält ferner mehrere Korrelatorprozessoren 68, die an wenigstens ein entsprechendes Transducerelement und an das komplexe Filter gekoppelt sind, wobei jeder Korrelatorprozessor dazu eingerichtet ist, eine Korrelationssumme für wenigstens ein Empfangssignal zu berechnen, und wenigstens eine Zeitverzögerungsschätzfunktion die geeig net ist, die Korrelationssumme wenigstens eines Empfangssignals entgegen zu nehmen, und die dazu eingerichtet ist, die entsprechende Zeitverzögerung unter Verwendung der Korrelationssumme abzuschätzen.
Während hierin lediglich spezielle Merkmale der Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurden, erschließen sich dem Fachmann viele Abwandlungen und Veränderungen. Es ist daher selbstverständlich, dass die beigefügten Patentansprüche sämtliche Abwandlungen und Veränderungen abdecken sollen, die in den wahren Schutzbereich der Erfindung fallen.

Claims

Verfahren zum Korrigieren von Strahlformungszeitverzögerungen zwischen mindestens zwei in einem Ultraschallsystem akquirierten Empfangssignalen, wobei zu dem Verfahren die Schritte gehören; Summieren von mindestens zwei Empfangssignalen, um ein Referenzsignal zu bilden; Berechnen des analytischen Signals, das dem Referenzsignal entspricht; Abschätzen eines Zeitverzögerungsfehlers für jedes Empfangssignal durch Vergleichen des analytischen Signals mit dem entsprechenden Empfangssignal; und Korrigieren der Strahlformungszeitverzögerungen mittels der geschätzten Zeitverzögerungsfehler.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Abschätzens ferner ein Berechnen einer Korrelationssumme für jedes Empfangssignal beinhaltet, und bei dem die Korrelationssumme berechnet wird, basierend auf der Gleichung
mit C gleich der Korrelationssumme,
gleich dem konjugiert komplexen Wert des analytischen Signals zum Zeitabtastwert i und S₁[i] gleich dem Ist-Signal zum Zeitabtastwert i.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Abschätzens ferner ein Berechnen einer Phase der Korrelationssumme beinhaltet und die Phase der Korrelationssumme verwendet wird, um die Zeitverzögerung abzuschätzen, und die Phase der Korrelationssumme mit einem Skalierungsfaktor multipliziert wird, um die Zeitverzögerung abzuschätzen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten: Berechnen einer Amplitude bei jedem Zeitabtastwert für jedes Empfangssignal; und Vergleichen der Amplitude mit einem Schwellwert; und Modifizieren des Empfangssignals bei jedem Zeitabtastwert, wenn die Amplitude den Schwellwert überschreitet, indem die Empfangssignalamplitude reduziert wird, während eine Polarität des Empfangssignals aufrecht erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt eines Verzögerns des Empfangssignals, um dieses mit dem Referenzsignal in Übereinstimmung zu bringen.
Ultraschallsystem (10) zum Abschätzen einer Zeitverzögerung, wobei zu dem Ultraschallsystem gehören: ein Transducerarray (18) mit einem Satz von nach einem Muster angeordneten Arrayelementen, wobei jedes der Elemente getrennt ansprechbar ist, um während eines Sendemodus einen Ultraschallenergiepuls hervorzubringen und in Reaktion auf Schwingungsenergie, die auf ein Bildgebungsobjekt auftrifft, während eines Empfangsmodus ein Echosignal zu produzieren; ein an das Transducerarray gekoppelter Sender (22), der dazu dient, während des Sendemodus an jedes der Arrayelemente einen gesonderten Sendesignalpuls mit einer entsprechenden Senderzeitverzögerung anzulegen, so dass ein gerichteter Sendestrahl erzeugt wird; ein an das Transducerarray gekoppelter Empfänger (24), der dazu dient, während des Empfangsmodus das Echosignal abzutasten, das durch jedes der Arrayelemente während des Auftreffens der Schwingungsenergie auf dem Bildgebungsobjekt erzeugt wird, und jedem der Echosignalabtastwerte eine gesonderte entsprechende Empfängerzeitverzögerung aufzuprägen, um eine Anzahl entsprechender Empfangssignale zu erzeugen; ein Strahlformerprozessor (27), zu dem gehören: ein an das Transducerarray gekoppelter Summierer (64), der konfiguriert ist, um mindestens zwei Empfangssignale zu summieren, um ein Strahlsummensignal zu erzeugen, wobei jedes der Empfangssignale eine entsprechende Empfängerzeitverzögerung aufweist; ein an den Summierer gekoppeltes komplexes Filter (66), das dazu eingerichtet ist, das Strahlsummensignal in ein analytisches Signal zu transformieren; mehrere Korrelatorprozessoren (68), die jeweils an wenigstens ein entsprechendes Transducerelement und das komplexe Filter gekoppelt sind, wobei jeder Korrelatorprozessor dazu eingerichtet ist, eine Zeitverzögerung abzuschätzen, indem das analytische Signal mit jedem Ist-Signal, das jeweils einem Empfangssignal entspricht, verglichen wird; wobei der Strahlformerprozessor konfiguriert ist, die Zeitverzögerungen für jedes Transducerelement, das einem jeweiligen Empfangssignal entspricht, zu korrigieren.
Ultraschallsystem nach Anspruch 6, bei dem der Korrelatorprozessor dazu eingerichtet ist, die Zeitverzögerung durch Berechnung einer Korrelationssumme abzuschätzen, und bei dem der Korrelatorprozessor konfiguriert ist, um die entsprechende Zeitverzögerung anhand der Korrelationssumme abzuschätzen; wobei die Korrelationssumme basierend auf der Gleichung berechnet wird, die vorgegeben ist durch
wobei 'C' gleich der Korrelationssumme,
gleich dem konjugiert komplexen Wert des analytischen Signals und 'S₁(i)' gleich dem Ist-Signal und 'i' gleich einem Zeitabtastwert.
Ultraschallsystem nach Anspruch 6, bei dem der Strahlformerprozessor dazu eingerichtet ist, eine Phase der Korrelationssumme zu berechnen, wobei die Phase verwendet wird, um die Zeitverzögerung abzuschätzen; und wobei der Strahlformerprozessor dazu eingerichtet ist, eine Amplitude eines jeden einem jeweiligen Empfangssignal entsprechenden Abtastwerts und eine Summe der Amplituden der Empfangssignale für einen Satz von Abtastwerten zu berechnen.
Ultraschallsystem nach Anspruch 6, bei dem der Strahlformerprozessor ferner konfiguriert ist, um die Amplitude eines Empfangssignal mit einem Schwellwert zu vergleichen und das Empfangssignal auf einen geringeren Wert zu skalieren, wenn die Amplitude den Schwellwert überschreitet.
System zum Korrigieren einer Zeitverzögerung zwischen mindestens zwei in einem Ultraschallsystem akquirierten Empfangssignalen, wobei zu dem System gehören; Mittel zum Summieren der mindestens zwei Empfangssignale, um ein Referenzsignal zu bilden; Mittel zum Berechnen des analytischen Signals, das dem Referenzsignal entspricht; Mittel zum Abschätzen des Zeitverzögerungsfehlers für jedes Empfangssignal durch Vergleichen des analytischen Signals mit dem entsprechenden Empfangssignal; wobei das Mittel zum Abschätzen ferner Mittel zum Berechnen einer Korrelationssumme für jedes Empfangssignal basierend auf dem analytischen Signal beinhaltet; und wobei das Mittel zum Abschätzen ferner Mittel zum Berechnen einer Phase der Korrelationssumme und Mittel zum Verwenden der Phase der Korrelationssumme, um die Zeitverzögerung abzuschätzen, und Mittel zum Multiplizieren der Phase der Korrelationssumme mit einem Skalierungsfaktor enthält; und Mittel zum Korrigieren der Strahlformungszeitverzögerungen anhand der geschätzten Zeitverzögerungsfehler.