DE10306853A1

DE10306853A1 - Verfahren und System zur automatischen Ultraschall-Sendeleistungsbestimmung

Info

Publication number: DE10306853A1
Application number: DE10306853A
Authority: DE
Inventors: Andrew Li; Kutay F Ustuner
Original assignee: Acuson Corp
Current assignee: Siemens Medical Solutions USA Inc
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2003-09-11
Also published as: US6858008B2; US20030158479A1

Abstract

Verfahren und Systeme (10) zur automatischen Einstellung der Sendeleistung werden angegeben. Eine überschüssige Sendeleistung wird als eine Funktion der Differenz zwischen einem Rauschpegel und dem unteren Ende des dynamischen Bereichs des Systems (10), wie es konfiguriert ist, bestimmt. Basierend auf der überschüssigen Sendeleistung wird die Sendeleistung gegenüber den geregelten maximalen Voreinstellungen auf ungefähr ein Minimum reduziert, während das ursprüngliche Anzeigebild im Wesentlichen gesichert bzw. beibehalten wird. Dieses minimiert die akustische Energie, die an den Wandler und den Körper geliefert wird, wodurch die Wandlererwärmung reduziert wird und das ALARA-Prinzip der FDA befriedigt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf ein Ultraschall-System zum automatischen Bestimmen eines Sendeleistungspegels, und sie liefert Verbesserungen für medizinische Ultraschall-Bildgebungssysteme, insbesondere eine Steuerung der Sendeleistung.

Die Food and Drug Administration (FDA) begrenzt die Sendeleistung, die durch medizinische Bildgebungssysteme verwendet wird. Die meisten Ultraschall-Systeme verwenden eine Sendeleistung, die nahe an diesem Maximum ist, als einen Voreinstellungswert in solchen Fällen, in denen die dem System eigenen Begrenzungen wie die maximale Spitzenspannung oder die maximale Gesamtleistung nicht die begrenzenden Faktoren sind. Jedoch wünscht die FDA, dass für jeden Patienten und für jede Abbildungsebene, die abgetastet werden, die Sendeleistung auf Pegel reduziert wird, die so niedrig wie möglich sind (das sogenannte ALARA-Prinzip, von As Low As Reasonably Achievable). Aber um zufriedenstellende Signal-zu-Rausch-Verhältnisse (SNR) sicherzustellen, hat die FDA jedwede Reduzierung in der Sendeleistung der Steuerung des Benutzers überlassen.

Die Hauptquellen von elektronischem Rauschen in einem Ultraschall-System sind thermisches und Quantisierungs-Rauschen in dem Empfänger. Die analogen Komponenten des Empfängers erzeugen das thermische Rauschen, und die Analog-zu-Digital-Wandler erzeugen das Quantisierungsrauschen. Darum ist das elektronische Rauschen allgemein unabhängig von der Sendeleistung. Der empfangene Signalpegel ist proportional zu der Spitzensendespannung zur Bildgebung bei einer fundamentalen Sendefrequenz, und das Quadrat der Spitzensendespannung zur Bildgebung bei einer zweiten Harmonischen der Sendefrequenz.

Bei einigen Ultraschall-Bildgebungsplattformen kompensiert die Gesamtsystemverstärkung die Senderleistung. Mit der Neueinstellung des Sendeleistungspegels als Reaktion auf eine Änderung in den Bildgebungsparametern durch den Leistungsverwaltungsprozess des Ultraschall-Systems oder mit der manuellen Reduzierung des Leistungspegels durch den Benutzer wird die Anzeigehelligkeit in den Bereichen des Bildes mit hohem SNR gesichert. Bei solchen Systemen variiert das Rauschen und nicht der Signalpegel mit dem Leistungspegel. Falls aber, selbst nachdem die Leistung reduziert wurde, der Rauschpegel unter einem Schwellwert, basierend auf dem dynamischen Anzeigebereich und der Systemverstärkung, bleibt, resultieren keine oder wenige sichtbare Änderungen in dem Anzeigebild. Das Rauschen in den Bereichen des Bildes mit niedrigem SNR wird immer noch mit der niedrigsten Graustufe der Anzeige, z. B. Schwarz, abgebildet. Jedoch können solche Systeme keine Sendeleistungen verwenden, die so niedrig wie möglich sind.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und Ultraschall- System zur automatischen Bestimmung eines Senderleistungspegels anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 16 oder 23 oder 24 bzw. ein System nach Anspruch 10.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Jedwede überschüssige Sendeleistung ist eine Funktion der Differenz zwischen dem Rauschpegel und dem unteren Ende des dynamischen Bereiches des Systems, wie es konfiguriert ist. Basierend auf der überschüssigen Sendeleistung wird die Sendeleistung von den geregelten maximalen Voreinstellungen auf ungefähr ein Minimum reduziert, während das ursprüngliche Arizeigebild im Wesentlichen gesichert bzw. beibehalten wird. Dieses minimiert die akustische Energie, die an den Wandler und den Körper geliefert wird, wodurch die Wandlererwärmung reduziert wird und das ALARA-Prinzip der FDA befriedigt wird.

In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum automatischen Bestimmen eines Senderleistungspegels angegeben, bei dem ein Rauschpegel bestimmt wird, ein minimaler anzeigbarer Signalpegel durch den momentanen dynamischen Anzeigebereich gegeben wird, und die Systemverstärkungseinstellungen ebenfalls bestimmt werden. Eine Sendeleistung wird als eine Funktion des Rauschpegels und des minimalen anzeigbaren Signalpegels eingestellt. Die Gesamtsystemempfangsverstärkung wird neu eingestellt, um den Gesamthelligkeitspegel als solchen beizubehalten, d. h. als denselben beizubehalten.

In einem zweiten Aspekt wird ein Ultraschall-System zum automatischen Bestimmen eines Senderleistungspegels angegeben, bei dem ein Sender auf einen Sendeleistungspegel reagiert, und ein Prozessor zum Einstellendes Sendeleistungspegels als einer Funktion eines Rauschpegels und eines minimalen anzeigbaren Signalpegels, der durch den momentanen dynamischen Anzeigebereich und Systemverstärkungseinstellungen gegeben wird, betreibbar ist. In einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum automatischen Bestimmen eines Senderleistungsreduktionsfaktors für medizinische Ultraschall-Bildgebungssysteme angegeben, bei dem ein überschüssiges Signal-zu-Rausch-Verhältnis mit einem Prozessor bestimmt wird, und der Senderleistungsreduktionsfaktor als eine Funktion des überschüssigen Signal-zu- Rausch-Verhältnisses bestimmt wird.

In einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zum iterativen Bestimmen eines Senderleistungsreduktionsfaktors angegeben, bei dem der ALARA-Sendeleistungspegel durch Reduzieren der Sendeleistung Schritt für Schritt, bis die Differenz zwischen dem Signal an Voreinstellungsleistungspegeln und dem Signal bei reduzierten Leistungspegeln einen bestimmten Schwellwert überschreitet, bestimmt wird.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Blockdarstellung eines Systems einer Ausführungsform; die eine automatische Sendeleistungspegelbestimmung verwendet;
Fig. 2 eine Ablaufdarstellung einer Ausführungsform zum Bestimmen eines Sendeleistungspegels; und
Fig. 3 eine Ablaufdarstellung einer weiteren Ausführungsform des Ablaufs aus Fig. 2.
Die Komponenten und die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, sondern die Betonung wurde auf die Illustration der Prinzipien der Erfindung gelegt. Darüber hinaus bezeichnen in den Figuren dieselben Bezugszeichen entsprechende Teile in den unterschiedlichen Ansichten.
Aufgrund der kürzlichen, signifikanten Verbesserungen in der Empfindlichkeit von Wandlern und Ultraschall-Systemen kann die Sendeleistung oft signifikant unter die regulierten Pegel ohne irgendeine sichtbare Änderung in dem Anzeigebild reduziert werden. Die meisten Benutzer sind sich dieser Tatsache nicht bewusst und sie sind sich auch des ALARA-Prinzips nicht bewusst. Um einen Vorteil aus diesen kürzlichen Verbesserungen zu ziehen, ohne ein weiteres signifikantes Benutzertraining erforderlich zu machen, wird der niedrigste oder der nahezu niedrigste, akzeptable Leistungspegel automatisch bestimmt und angewandt. Zur Bestimmung einer möglichen Reduzierung in der Sendeleistung für ALARA, werden der SNR- Pegel für die/den momentanen vom Benutzer oder dem System ausgewählte(n) Verstärkungen, dynamischen Bereich und Anzeigetiefe bestimmt. Falls das SNR über einem gewissen Schwellwert liegt, wird die Sendeleistung reduziert. Der schlechteste Fall ist, wenn es echofreie Bereiche in dem Objekt gibt, d. h., wenn es Bereiche gibt, in denen es kein Signal gibt. In einer Ausführungsform wird dieses Szenario des schlechtesten Falls zur Bestimmung des Leistungsreduzierungsfaktors verwendet. Darum ist der Reduzierungsfaktor unabhängig von dem abgebildeten Objekt und nur eine Funktion dessen, wie weit der Rauschpegel niedriger von dem minimalen anzeigbaren Signalpegel ist, d. h., des Verhältnisses des minimalen anzeigbaren Signalpegels zum Rauschpegel.
Ein anderer Vorteil der Reduzierung der Sendeleistung ist die Reduzierung von Hall- bzw. Nachhallartefakten, insbesondere in Blasenbereichen des Bildes. Dieses kann wiederum höhere Pulswiederholungsfrequenzen erlauben, die in höheren Bildraten resultieren. Ein Betrieb bei ALARA-Pegeln kann außerdem helfen, die Batterielebensdauer bei in der Hand gehaltenen oder anderen batteriebetriebenen Bildgebungssystemen zu maximieren. Durch eine Neuverteilung von einem Teil der Senderleistung, die in flachen Bereichen eingespart wird, in tiefere Bereiche, kann das Signal-zu-Rausch-Verhältnis in tieferen Bereichen erhöht werden. Letztendlich kann, mit weniger oder keinem Bedarf zur manuellen Einstellung der Senderleistung, der Patientendurchsatz erhöht werden.
Fig. 1 zeigt eine Blockdarstellung eines medizinischen Ultraschall-Bildgebungssystems 10, das eine Ausführungsform enthält. Das Bildgebungssystem 10 weist einen Sender 12, einen Multiplexer 14, einen Phasenarray-Ultraschallwandler 16, einen Empfänger 18, einen Steuerprozessor 20, einen Bildprozessor 22, eine Benutzerschnittstelle 24 und eine Anzeige 26 auf. Ein Ultraschall-Bildgebungssystem verwendet einen Empfangsstrahlformer, wie er in der US 5,685,308 beschrieben ist, einen Sendestrahlformer, wie er in der US 5,675,554 beschrieben ist, und einen Controller (Steuerung), wie sie in der US 5,581,517 beschrieben ist. Eine breite Vielzahl von herkömmlichen und später entwickelten Vorrichtungen kann für die Elemente 12 bis 26 verwendet werden. Alle der Elemente 12 bis 26 des Systems 10 können in irgendeiner geeigneten Form implementiert werden, die entweder analoge oder digitale Technologien verwenden können. Diese Elemente des Systems 10 sind in dieser Beschreibung als Beispiele angegeben, um einen Rahmen zu geben, der es ermöglicht, die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung klar zu beschreiben. Es ist nicht beabsichtigt, dass die Erfindung auf irgendeine spezifische Form der Elemente 12 bis 26 begrenzt wird, und viele Variationen sind möglich. Zum Beispiel können der Sender 12 und der Empfänger 18 mit separaten Ultraschallwandlern gekoppelt sein, was die Notwendigkeit für einen Multiplexer 14 eliminiert. Eine weite Vielzahl von Sendern und Empfängern kann verwendet werden.
Der Steuerprozessor 20 weist ein oder mehrere Elemente, die ausgewählt sind aus einem allgemeinen Prozessor, einem digitalen Signalprozessor, einer anwendungsspezifischen Schaltung (ASIC) oder anderen Prozessoren, auf. Der Steuerprozessor 20 steuert verschiedene Aspekte des Systems 10 als Reaktion auf Benutzereingaben an der Benutzerschnittstelle 24. Alternativ weist der Steuerprozessor 20 einen Prozessor zum Steuern der Sendeleistung auf. In einer abermals weiteren Alternative weist der Steuerprozessor 20 einen Steuerprozessor für eine oder mehrere von unterschiedlichen Untersystemen, wie einen Receiversteuerprozessor, einen Sendersteuerprozessor, einen Systemsteuerprozessor, oder Kombinationen desselben auf. Der Steuerprozessor 20 stellt den Sendeleistungspegel als eine Funktion eines Rauschpegels und eines niedrigsten Signalschwellwertes innerhalb eines dynamischen Bereichs ein. Zum Beispiel bestimmt der Steuerprozessor 20 ein Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnis aus dem Rauschpegel und dem niedrigsten Signalschwellwert und reduziert eine voreingestellte Sendeleistung um einen Sendeleistungsreduzierungsfaktor basierend auf dem Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnis. In der log-Domain wird eine Differenz zwischen dem Rauschpegel und dem niedrigsten Signalschwellwert berechnet, und die Sendeleistung wird als eine Funktion der Differenz reduziert. Die voreingestellte Sendeleistung wird als eine Funktion der momentanen Bildgebungsparameter bestimmt.
In einer Ausführungsform weist der Steuerprozessor 20 einen Speicher 34 auf. Der Speicher 34 ist ein RAM oder ein anderer Speicher zum Speichern einer Tabelle von Rauschpegeln. Als Reaktion auf einen gemessenen Rauschpegel und/oder die momentanen Bildgebungsparameter bestimmt der Steuerprozessor 20 einen Rauschpegel oder andere Parameter aus dem Speicher 34. Andere Tabellen oder Variablen zum Bestimmen eines Überschuss-SNR, einer Sendeleistung und/oder von Sendeleistungsreduzierungsfaktoren können verwendet werden.
Der Sender 12 ist ein Sendestrahlformer oder eine andere analoge und/oder digitale Vorrichtung zum Erzeugen von Sendewellenformen (Sendesignalwellenformen). Wie den Fachleuten bekannt ist, der Sender 12 legt Sendewellenformen an den Wandler 16 an, der einen Ultraschallstrahl erzeugt, der entlang einer ausgewählten Abtastzeile oder Abtastlinie gesteuert wird. Der Sender 12 reagiert auf einen Sendeleistungspegel. Zum Beispiel wird ein variabler Verstärker (Gain-Verstärker) für jeden Sendekanal verwendet.
Der Wandler 16 kann ein Feld- oder Einzelelement-Wandler sein. Wenn ein Feld-Wandler verwendet wird, kann die Anordnung des Wandlers geeignet für die spezifische Anwendung ausgewählt werden. Insbesondere können der Feldtyp (1, 1,5, 2 dimensionale Felder), die Wandlergeometrie (eben oder gekrümmt), die Abtastgeometrie (linear, Vektor (TM), Sektor, gesteuert linear, etc.) und das Abtastverfahren (mechanisch, elektronisch) alle wie gewünscht ausgewählt werden. Der Wandler 16 bildet Ultraschallwellen, die in einen Bereich übertragen bzw. gesendet werden, der abzubilden ist. Mechanische Ultraschallfokussierungstechniken können in Kombination mit oder anstelle von herkömmlichen Phasenarray-Fokussierungstechniken verwendet werden.
Der Empfänger 18 ist ein Empfangsstrahlformer oder eine andere analoge und/oder digitale Vorrichtung zum Ausbilden von Abtastungen aus Signalen von dem Wandler 16. In diesem Beispiel verwendet der Empfänger 18 digitale Signalverarbeitungstechniken und bildet strahlgeformte Empfangssignale. Der Empfänger 18 enthält eine Mehrzahl von Front-End-Verstärkern 28, einen für jedes der Wandlerelemente des Wandlers 16. Bei dieser Ausführungsform liefern die Front-End-Verstärker 28 eine variable Front-End-Verstärkung, wie sie durch den Steuerprozessor 20 ausgewählt wird. Der Empfänger 18 liefert eine Mehrzahl von Empfangsabtastungen, wobei der Sender für Rauschmessungen abgeschaltet ist, und als Reaktion auf gesendete Signale zum Erzeugen von Bildern.
Jeder der Front-End-Verstärker (Eingangsverstärker) 28 ist mit einem entsprechenden Analog-zu-Digital-Wandler 30 verbunden, der das entsprechende Wandlersignal digitalisiert und das digitalisierte Wandlersignal an einen entsprechenden Kompensationsverstärker 32 anlegt. Der Kompensationsverstärker 32 liefert eine variable Verstärkung (in diesem Fall in der digitalen Domain), wie sie durch den Steuerprozessor 20 spezifiziert wird. Die digitalisierten Wandlersignale von den Kompensationsverstärkern 32 werden dann an einen Strahlformer angelegt, um strahlgeformte Empfangssignale zu erzeugen. Alternativ kann der Kompensationsverstärker 32 nach dem Strahlformer positioniert sein.
Das System 10 kann die erste Stufe der Wandlersignalverstärkung entfernt von dem Wandler oder an dem Wandler positioniert bereitstellen. Im letzteren Fall kann die Verstärkerstufe an dem Wandler als in dem Empfänger enthalten betrachtet werden.
Die strahlgeformten Empfangssignale von dem Empfänger 18 werden an den Bildprozessor 22 angelegt, der Anzeigesignale zur Anzeige auf der Anzeige 26 erzeugt. In diesem Beispiel weist der Bildprozessor 22 einen Detektor (z. B. einen B-Modus- oder Strömungsprozessor) auf. Ein B-Modus-Detektor ist zum Bestimmen der Amplitude der Einhüllenden der Empfangssignale und zum log-Komprimieren der Ergebnisse betreibbar. Wenn die Empfangssignale Rauschsignale repräsentieren, greift der Steuerprozessor 20 auf den Bildprozessor 22 zum Bestimmen des Rauschpegels als eine Funktion der Amplitude der Empfangsabtastungen zu. Die strahlgeformten, detektierten, log-komprimierten Empfangssignale werden an einen Videofilter angelegt. Ein Speicher erlaubt das Aufzeichnen der strahlgeformten Empfangssignale von irgendeiner gewünschten Abtastzeile unter der Steuerung des Steuerprozessors 20.
Das System 10, das den Steuerprozessor 20 enthält, ist zum Liefern einer adaptiven Front- End-Verstärkung (Eingangsverstärkung) konfiguriert, wie unten beschrieben wird. Einer oder mehrere der Front-End-Verstärker 28 und/oder der Kompensationsverstärker 32 reagieren auf eine Verstärkungseinstellung basierend auf dem Sendeleistungspegel derart, dass die Bildhelligkeit unabhängig von den Benutzereinstellungen im Wesentlichen beibehalten bzw. gesichert wird. In allgemeinen Worten, die Signalstärke der zurücklaufenden Echos wird gemessen (bevorzugterweise aber nicht notwendigerweise vor der Strahlformung) als eine Funktion von einem oder mehreren der folgenden Parameter: Tiefe, Abtastzeilenwinkel, Strahl, und Wandlerkanal. Die Messung der Rücklaufechostärke wird wiederholt, zum Beispiel einmal für jede M Bilder (Frames) oder einmal jede T Sekunden, wobei M und T vom Benutzer wählbare Parameter sein können. Als ein anderer Ansatz kann die Messung der Rücklaufechostärke nur auf Benutzeranfrage hin gemacht werden, zum Beispiel wenn der Benutzer eine ausgewählte Taste drückt. Wenn die Rücklaufechostärke einmal gemessen worden ist, wird eine geeignete, adaptiv bestimmte Front-End-Verstärkung bestimmt und zum Steuern der Front-End-Verstärker 28 und der Kompensationsverstärker 32 verwendet. In alternativen Ausführungsformen wird keine oder eine unterschiedliche adaptive Front-End-Verstärkung für den Empfänger 18 vorgesehen.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform zum automatischen Bestimmen des Leistungspegels des Senders des Systems 10 aus Fig. 1 oder eines anderen Systems. Allgemein wird ein Rauschpegel wie ein Durchschnittsrauschpegel in Handlung (= Schritt) 40 bestimmt. In Handlung 42 wird ein Signalschwellwert wie ein unterer Wert für einen dynamischen Bereich bestimmt. Eine Überschussleistung wird aus einem Rauschpegel und einem Signalschwellwert in Handlung 44 bestimmt. In Handlung 46 wird die Übertragungsleistung als eine Funktion der Überschussleistung eingestellt, wie zum Beispiel durch Reduzieren einer voreingestellten Sendeleistung, basierend auf den momentanen Bildgebungsparametern, um die Überschussleistung. In alternativen Ausführungsformen können andere Handlungen die Sendeleistung bestimmen, wie zum Beispiel ein Berechnen der Überschussleistung als Reaktion auf Faktoren, die andere als das Rauschen und/oder der Signalschwellwert sind.
Eine automatische Bestimmung des Leistungspegels beginnt als Reaktion auf eine Benutzereingabe oder als Reaktion auf eine Einstellung oder eine Änderung eines Bildgebungsparameters. Zum Beispiel initialisiert der Benutzer die automatische Bestimmung durch Drücken eines Knopfes nach dem Auswählen von einem oder mehreren Bildgebungsparametern. Als ein anderes Beispiel bestimmt das System automatisch den Leistungspegel ohne weitere Benutzereingabe, wenn der Benutzer einmal einen Bildgebungsparameter ändert oder direkt vor der Bildgebung.
In Handlung 40 wird der Rauschpegel bestimmt. Ein Rauschbild wird erzeugt und kann in einem Rauschbildspeicher gespeichert werden oder ein Rauschpegel wird berechnet und gespeichert. Das Rauschbild wird erzeugt, wenn die Sender abgeschaltet sind. Das heißt, während der Erfassung des Rauschbildes wird das abgebildete Gewebe nicht mit Schall bestrahlt, und das resultierende Rauschbild liefert eine Messung des elektronischen Rauschen in dem System als eine Funktion der Bildkoordinaten wie dem Bereich und dem Azimuth oder dem Bereich, dem Azimuth und der Erhöhung, frei von der Energie aus einer Übertragung durch den Wandler 12. Die Rauschbilder können auf einem unterschiedlichen, und gewöhnlicherweise groberen, Gitter als die Eingangssignalbildung zur Bildgebung definiert werden, und die Rauschbilder können in einer oder mehreren der Achsen aus Bereich, Azimuth und Erhöhung variieren. Das Rauschbild wird erzeugt für einen Signalpunkt, eine Mehrzahl von Bereichsabtastungen auf einer Signalzeile, einen Untersatz der Bildgebungszeilen oder Abtastungen, oder für alle die Abtastungen des gesamten Abbildungsbereichs.
Die Bilder der statistischen Parameter, die für das elektronische Rauschen anzeigend sind (Hintergrundrauschinformation), werden einfach als die Rauschbilder bezeichnet. In den folgenden Beispielen ist der statistische Parameter, der als ein Maß des Rauschens verwendet wird, die lokale Standardabweichung der Vor-Kompressions-Rauschbilder σ(In) oder der lokale Mittelwert der Nach-Kompressions-Rauschbilder <In>. Die Kompression wird hier als eine logarithmische Kompression angenommen.
Die Rauschbilder können (1) durch Abbildung ohne Beschallung (Ausstrahlung von Schall), d. h., mit abgeschalteten Sendern, erfasst werden (siehe die Diskussion in der US 6,120,446 (Serien-Nr. 09/213,666) oder der US 6,423,003 (Serien-Nr. 09/430,156)), oder (2) durch Verwenden der bekannten Unterschiede in der Bandbreite und/oder der räumlichen oder zeitlichen Korrelationslängen des Signals und des Rauschens abgeschätzt werden (siehe die Diskussion in den US-Patentanmeldungen mit den Serien-Nr. 09/430,591 und 09/431,304), oder (3) unter Verwendung eines Systemrauschmodells basierend auf einem Satz der momentan vorherrschenden Bildgebungsparameter berechnet werden (siehe die Diskussion in der US 6,120,446). All diese Patente werden hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen. Die Verfahren, die oben zur Erfassung von Rauschbildern beschrieben wurden, können auf verschiedene Weisen kombiniert werden, und andere Verfahren können verwendet werden.
Die Rauschbilder können allgemein Bilder, die vor der Detektion oder nach der Detektion aufgenommen werden, Vor-Kompressions- (d. h., Amplitude oder Intensität) oder Nach- Kompressions- (d. h., log) Bilder, oder Vor- oder Nach-Abtast-Umwandlungs-Bilder sein. In einer Ausführungsform sind die Rauschbilder Nach-Detektionsbilder, wie solche, die die Amplitude der Einhüllenden der Eingabeinformation repräsentieren. Andere Signalcharakteristiken können detektiert werden, wie zum Beispiel der B-Modus, die Farb-Doppler-Energie, die Farb-Doppler-Geschwindigkeit, oder die Farb-Doppler-Varianz, ob in dem fundamentalen oder harmonischen Abbildungsmodus, inklusive detektierte Signale für Kontrast- Harmonische-Bildgebung und Gewebe-Harmonische-Bildgebung. Wenn die Rauschbilder gemessen werden, wird das System zum Empfang entsprechend zu voreingestellten Bildgebungsparametern, wie zum Beispiel Bildgebungsparametern, die zum Liefern eines maximalen dynamischen Bereichs oder eines niedrigen Signalschwellpegels ausgewählt sind, konfiguriert. Alternativ werden die Rauschbilder unter Verwendung von momentanen, vom Benutzer ausgewählten Bildgebungsparametern erfasst und die Rauschbilddaten werden erfasst, bevor eine Schwellwertbildung oder ein Abschneiden auf den entsprechenden dynamischen Bereich erfolgt.
Der Rauschpegel wird bestimmt aus den Rauschbilddaten. Zum Beispiel wird ein maximales Rauschen für alle räumlichen Orte von einem oder mehreren Rauschbildern berechnet. Als ein anderes Beispiel wird ein maximaler Rauschwert für jeden aus einer Mehrzahl von räumlichen Bereichen bestimmt, wie zum Beispiel Durchschnittsrauschwerte, die mit einer Mehrzahl von 6 × 6 oder 8 × 8 Pixeln oder Abtastbereichen (d. h., 36 Abtastungen) verbunden sind. Als ein abermals weiteres Beispiel wird der Rauschpegel, der mit den momentanen Bildgebungsparametern, wie zum Beispiel der Empfangsverstärkung, verbunden ist, unter Verwendung eines Modells oder einer Tabelle aus dem gemessenen Rauschen, das mit den voreingestellten Bildgebungsparametern verbunden ist, vorhergesagt. Als ein abermals weiteres Beispiel wird der Rauschpegel aus den momentanen Bildgebungsparametern ohne Rauschbilddaten basierend auf Experimenten oder einem Algorithmus, der auf den bekannten Systemkomponenteneigenschaften basiert, vorhergesagt. Ein Modell oder eine Tabelle gibt einen Rauschpegel als Reaktion auf die momentanen Bildgebungsparameter aus. In alternativen Ausführungsformen wird ein Durchschnittsrauschwert, ein Mittelwert in der log-Domain, eine Standardabweichung des Rauschens in der Hochfrequenz-Domain oder eine andere Funktion zum Bestimmen des Rauschpegels verwendet.
In Handlung 42 wird der minimale anzeigbare Signalpegel oder Signalschwellwert bestimmt. Der Pegel ist der niedrigste Wert des dynamischen Bereiches für die momentanen Bildgebungsparameter. Irgendein Signal oder Rauschen unter dem minimalen anzeigbaren Signalpegel (oder der niedrigste Wert des dynamischen Bereiches) werden auf Schwarz abgebildet, falls eine Grauwertskala verwendet wird, oder auf dem niedrigsten Wert der Anzeigeabbildung, falls eine Abbildung, die eine andere als die Grauwertskala ist, verwendet wird. Der Signalschwellwert wird als eine Funktion von verschiedenen Bildgebungsparametern wie der Anzeigetiefe, der Empfangsverstärkung, und dem dynamischen Anzeigebereich bestimmt.
In Handlung 44 wird die Überschussleistung zum Bestimmen der Sendeleistungsreduzierung ohne Abbildung von Rauschen auf eine Graustufe bestimmt. In einer Ausführungsform wird ein Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnis berechnet. Ein Unterschied in der log-Domain zwischen dem Rauschpegel und dem Signalschwellwert oder dem minimalen anzeigbaren Signalpegel repräsentiert das Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnis oder die Überschussleistung. Der Senderleistungseinstellungsfaktor ist gleich zu der Differenz oder dem Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnis oder ist geringer als die Überschussleistung oder das Überschuss-SNR um einen Schwellwertbetrag, oder ist ein Prozentsatz als eine Funktion des Überschusses und der voreingestellten Sendeleistung oder basiert auf einer anderen Funktion. Ein Senderleistungseinstellungsfaktor für jeden Ort auf dem Gitter, einen oder jeden Bereich des Bildes oder das gesamte Bild wird bestimmt. An jedem Ort, an dem der vorhergesagte Back-End-Rauschpegel (Ausgangsrauschpegel) geringer als der minimale anzeigbare Signalpegel ist, wird der Senderleistungseinstellungsfaktor derart eingestellt, dass, wenn er auf die Senderspannung bzw. die Senderleistung angewandt wird, der vorhergesagte Rauschpegel auf Schwarz abgebildet wird. Andererseits wird für diejenigen Orte, an denen der vorhergesagte Back-End-Rauschpegel größer als oder gleich zu dem minimalen anzeigbaren Signalpegel ist, der Senderleistungseinstellungsfaktor auf 1,0 gesetzt. Alternativ wird die Sendeleistung als eine Funktion der Überschussleistung oder des Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnisses eingestellt.
Bilder sind Bilder eines Signals plus des zusätzlichen elektronischen Rauschens. Darum ist das Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnis das (Signal plus Rauschen)-zu-Rauschen- Verhältnis und nicht das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR). Wir werden jedoch den Begriff SNR breit in der Art verwenden, dass er auch das (Signal plus Rauschen)-zu-Rauschen- Verhältnis einschließt.
Das Überschuss-SNR wird berechnet, wie es oben beschrieben wurde, oder unter Verwendung anderer Verfahren. Für Vor-Kompressions-Bilder I und In, ist das SNR für einen Punkt (x, y, z, t), d. h., das Punkt-SNR, definiert durch

SNR_p = J |(x, y, z, t)|/σ(I_n(x, y, z, t)) (2)
Die Rauschstandardabweichung wird abgeschätzt unter Verwendung der Rauschabtastungen sowohl an als auch um den Punkt (x, y, z, t). Für Nach-Kompressions-Bilder I und In, ist das Punkt-SNR definiert durch

SNR_p = I(x, y, z, t) - <I_n(x, y, z, t)> (3)
Der Rauschmittelwert wird, in ähnlicher Weise, abgeschätzt unter Verwendung der Rauschabtastungen an und um den Punkt (x, y, z, t). Der lokale Mittelwert entlang irgendeiner räumlichen Achse oder Zeitachse kann sehr einfach durch eine Tiefpassfilterung des/der Rauschbildes/Rauschbilder entlang dieser Achse abgeschätzt werden. Außerdem ist eine Subtraktion ein einfacherer und billigerer Prozess als eine Division. Darum werden wir in den folgenden Beispielen die Nach-Kompressions-Definition des SNR verwenden.
Zusätzlich zu dem Punkt-SNR ist das lokale SNR auch nützlich. Für Nach-Detektions-Bilder I und I_n ist das lokale SNR gegeben durch

SNR_L = <I(x, y, z, t)> - <I_n(x, y, z, t)> (4)
Das heißt, das lokale SNR ist das Verhältnis des Signalmittelwertes zu dem Rauschmittelwert. Die lokalen Mittelwerte der Eingabe und des Rauschens werden abgeschätzt unter Verwendung der Eingabe- und der Rauschabtastungen sowohl an als auch um den Punkt (x, y, z, t). Darum ist das lokale SNR ein Maß des lokalen Durchschnitts-SNR.
Der Sendeleistungspegel wird in Handlung 46 eingestellt. Der Sendeleistungspegel wird als der voreingestellte Sendeleistungspegel basierend auf den momentanen Bildgebungsparametern, multipliziert mit dem Senderleistungsreduzierungsfaktor, eingestellt. Alternativ wird der Senderleistungsreduzierungsfaktor in dB von dem voreingestellten Sendeleistungspegel (Voreinstellungssendeleistungspegel) abgezogen. Zum Beispiel wird der Sendeleistungspegel für jedes Element des Wandlers 16 um den Dezibelpegel des Senderleistungsreduzierungsfaktors reduziert, oder der Spannungspegel des Senders 12 wird mit einem Sendeleistungsreduzierungsverhältnis, das dem Dezibelpegel entspricht, multipliziert.
Die voreingestellte Sendeleistung (Voreinstellungssendeleistung) ist die maximale Sendeleistung, die für die momentanen Bildgebungsparameter ohne das Überschreiten der maximalen, durch die FDA geregelten Pegel, wie Ispta und MI, und die maximalen Systemhardwarebegrenzungen, wie die Durchschnittsleistung pro Kanal, die Gesamtdurchschnittsleistung und den thermischen Index, angewandt werden kann. Einige der Bildgebungsparameter, die den Voreinstellungssendeleistungspegel beeinflussen, sind die Sendepulsspektralform, die Mittenfrequenz und die Bandbreite, der Übertragungsapodisierungstyp und die Aperturgröße, die Fokustiefe und die Anzeigetiefe.
Der Sendeleistungspegel wird für jeden Bereich, wie die Bereiche, die zum Bestimmen der Rauschpegel verwendet werden, oder für ein gesamtes Bild eingestellt. Durch unterschiedliches Einstellen der Sendeleistung für Untersätze des Bildes, wie Gruppen von Zeilen, wird der mechanische Index (MI) effizienter reduziert. In einer Ausführungsform wird die Sendeleistung für jede der Randzeilen und eine Mittelzeile bestimmt. Für Abtastzeilen zwischen diesen Zeilen wird der Sendeleistungspegel interpoliert, zum Beispiel durch lineare Interpolation. Der Sendeleistungspegel kann gefiltert oder geändert werden, um große Änderungen, wie zum Beispiel 1 dB, zwischen Bereichen oder Abtastzeilen zu vermeiden.
Einmal eingestellt, werden Bilder als Reaktion auf die Übertragung bei den Sendeleistungspegeln für jedes Element in der Sendeapertur erfasst. Die Bilder reagieren auf die momentanen Bildgebungsparameter. Falls die momentanen Bildgebungsparameter geändert werden, wird der Sendeleistungspegel automatisch erneut berechnet oder beibehalten, basierend auf dem geänderten Parameter oder dem Betrag der Änderung.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform zum Bestimmen des Senderleistungsreduzierungsfaktors basierend auf einer Messung des Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnisses. Das Verfahren wendet einen negativen Offset (d. h., den Senderleistungsreduzierungsfaktor) auf die Senderverstärkung an, während die Signalqualität gesichert wird. Die Verstärkungswerte und gespeicherte Signale werden in Einheiten von dB repräsentiert.
Das Verfahren aus Fig. 3 wird für ein medizinisches System verwendet, das als Voreinstellung für jedwede gegebene Bildungsgebungsparameter die volle Senderleistung, die durch die Leistungsverwaltung oder durch Regierungsregulierungen erlaubt wird, verwendet. Das System weist auch eine kompensierte Senderleistung auf, so dass, beim Reduzieren der Sendeleistung, der Back-End-Signalpegel auf demselben Pegel beibehalten wird. Für gegebene Bildgebungsparameter steigt der Betrag des Back-End-Rauschpegels an, falls die Senderleistung reduziert wird, wie es basierend auf einem Modell oder Experimenten bekannt ist. Alternativ wird ein iterativer Prozess mit eingestellten Erhöhungen in der Verstärkung für jede Bestimmung des Überschus-SNR verwendet. Ein System für das Verfahren aus Fig. 3 ist das Sequoia® Ultraschall-System, das durch Acuson Siemens Company hergestellt wird, aber andere Ultraschall-Systeme von demselben oder anderen unterschiedlichen Herstellern mit denselben oder unterschiedlichen Attributen, die oben diskutiert wurden, können verwendet werden.
In Handlung 50 werden die momentanen Bildgebungsparameter geändert, wie zum Beispiel eine Änderung in der Reaktion auf einer Benutzereingabe oder einen anderen Trigger. In Handlung 52 wird der Rauschpegel unter Verwendung von Voreinstellungsbildgebungsparametern bestimmt, wie es oben für Fig. 2 diskutiert wurde. Der Sender wird abgeschaltet oder der Sendeleistungspegel wird für jedes Element des Wandlers 16 (Fig. 1) auf Null gesetzt. Die Messung des Back-End-Rauschpegels bei Voreinstellungsbildgebungsparametern wird durch Abschalten der Senderleistung ohne Ändern der Senderleistungskompensation in dem Empfänger erhalten. Bei dieser Ausführungsform wird, aufgrund der räumlichen Glättung, der Back-End-Rauschpegel auf einem dezimierten Gitter im Vergleich mit der Signalbildgebung gemessen. Eine Mehrzahl von Empfangssignalen wird erfasst, detektiert und log- komprimiert. In alternativen Ausführungsformen wird die Handlung 52 nicht verwendet und der Back-End-Rauschpegel wird aus gegebenen Bildgebungsparametern abgeleitet.
Der Back-End-Rauschpegel, der mit Voreinstellungsbildgebungsparametern gemessen wird, wird repräsentiert als:

n₀ ² = (m_e ² - m_q ²L(f₀)^-2)g₀ ² (5)

wobei m_e den Mittelwert des elektronischen Rauschens an dem Back-End oder Empfänger des Systems mit voller Senderleistung und einer einheitlichen Back-End-Verstärkung repräsentiert, m_q den Mittelwert des Quantisierungsrauschens an dem Back-End oder dem Empfänger des Systems mit voller Senderleistung, einheitlicher Front-End-Verstärkung und einheitlicher Back-End-Verstärkung repräsentiert, L() eine Abschneidefunktion mit der unteren Grenze L_m = 0 dB und der oberen Grenze L_M = 63,75 dB, die mit der Hardwarebegrenzung der analogen Verstärker dieser Ausführungsform verbunden sind, ist, f₀ und g₀ die Voreinstellungs-Front-End-Verstärkung bzw. Voreinstellungs-Back-End-Verstärkung sind, und n₀ der Back-End-Rauschpegel mit voller Senderleistung und den Voreinstellungs-Front-End- und Back-End-Verstärkungen ist. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Messung auf einem Gitter, das mit 16 mal 8 Bildgebungsabtastungen in axialer bzw. lateraler Richtung beabstandet ist. Andere Repräsentationen und Prozesse können zum Bestimmen des Rauschpegels verwendet werden.
Wenn es einmal gemessen ist, wird das Rauschbild verwendet, bis eine wesentliche Änderung in den Bildgebungsparametern vorgenommen wird. Dementsprechend werden kleinere Änderungen in Handlung 54 ohne Wiederholung der Handlung 52 ausgeführt. Kleinere Änderungen weisen Änderungen des Ergebnisses in vorhersehbaren oder minimalen Differenzen in dem Rauschpegel auf. Zum Beispiel ist eine große Änderung in der Betriebsfrequenz eine wesentliche Änderung, aber Änderungen der Sender-Fokus-Position und der Back-End- Anzeigeparameter, wie einer Master-Verstärkung, einer Tiefen-Verstärkungs-Kompensation (DGC = Depth Gain Compensation) und des dynamischen Bereiches (DNR) sind kleinere bzw. unwesentliche Änderungen.
In Handlung 56 wird der Back-End-Rauschpegel unter den momentanen Bildgebungsparametern basierend auf der vorhergehenden Rauschpegelmessung vorhergesagt. Mit der Definierung des Mittelwertes des Back-End- oder Empfänger-Rauschpegels als n und des Senderleistungseinstellungsfaktors als α, wird das Rauschen repräsentiert durch:

n(α)² = (m_e ² + m_q ²L(α^-1f)^-2)(α^-kg)²; für 0 < α <= 1 (6)

wobei f und g die Front-End-Verstärkung der analogen Verstärker bzw. die Kombination von verschiedenen digitalen Verstärkungen, die nach A/D-Wandlern angewandt werden, repräsentieren, α^-1 und α^-k die Front-End- bzw. Back-End-Verstärkungs-Senderleistungseinstellungskompensationsterme repräsentieren, und k ein harmonischer Bildgebungsfaktor ist. Für eine fundamentale Bildgebung ist k = 1 und für eine harmonische Bildgebung ist k = 2. Eine Kombination der Gleichungen (5) und (6) resultiert wie folgt in der Gleichung (7):

n(α)² = (m_e ² + m_q ²L(α^-1f₀Δf)^-2)(m_e ² + m_q ²L(f₀)^-2)^-1 (α^-kΔg)² n₀ ²;
für 0 < α <= 1 (7)

wobei Δ_f = f/f₀ die adaptive Front-End-Verstärkungs-Kompensations-Differenzverstärkung ist, und Δ_g = g/g₀ die Kombination der Back-End-Gewebeausgleichsverstärkungskompensations-Differenzverstärkung (z. B. 30 dB Master-Verstärkungs-Offset zur Vermeidung eines Abschneidens) und die Differenz der vom Benutzer ausgewählten Back-End-Verstärkung gegenüber der Voreinstellungs-Back-End-Verstärkung ist, basierend auf der Master- Verstärkung, der Tiefenverstärkungskompensationsverstärkung, und der DNR-Einstellung.
Sowohl Δf und Δg können aus den gegebenen Bildgebungsparametern abgeleitet werden. Gegeben:

m _e ² = m_e ²/(m_e ² + m_q ²L(f₀)^-2) = 1,0/(1,0 + (m_q/m_e)²L(f₀)^-2) (8)

m _q ² = m_q ²/(m_e ² + m_q ²L(f₀)^-2) = (m_q + m_e)²/(1,0 + (m_q/m_e)²L(f₀)^-2) (9)

hängen m _e und m _q von dem Verhältnis m_q/m_e ab. Die Gleichung (7) wird vereinfacht zu:

n(α)2 = (m _e ² + m _q ²L(α^-1f₀Δf)^-2)(α^-kΔg)² n₀ ²; für 0 < α <= 1 (10)
Der Rauschpegel für die gegebenen Bildgebungsparameter wird aus dem gemessenen Rauschpegel unter Verwendung der Gleichung (10) vorhergesagt.
In Handlung 58 wird der Senderleistungseinstellungsfaktor separat für jeden Ort auf dem Gitter berechnet. An jedem Ort, an dem der vorhergesagte Back-End-Rauschpegel niedriger als der Signalschwellwert ist, wird der Senderleistungseinstellungsfaktor unter einen zur Multiplikation mit der Voreinstellungssendeleistung gesetzt oder auf einen dB-Wert, der dem Überschuss-SNR entspricht, gesetzt. Für diejenigen Orte, an denen der vorhergesagte Back- End-Rauschpegel größer als oder gleich zu dem Signalschwellwert ist, wird der Senderleistungseinstellungsfaktor auf 1,0 zur Multiplikation oder auf Null für eine dB-basierende Einstellung gesetzt.
Für die Ausführungsform aus Fig. 3 wird der Senderleistungseinstellungsfaktor aus Handlung 58 mathematisch repräsentiert. v_m ist der Back-End- oder Empfänger-Minimalsignalwertschwellwert oder der niedrigste Wert des dynamischen Bereiches. An jedem Ort auf dem Gitter ist der Senderleistungseinstellungsfaktor αm:

α_m = 1, falls n(1) >= v_m;
= γ_m, andernfalls und falls (α^-1f₀Δf)<= L_M;
= γ'_m, andernfalls;

wobei γ_m die Lösung ist von

v_m ² = (m _e ² + m _q ²(α^-1f₀Δf)^-2)(α^-kΔg)² n₀ ²;

während γ'_m die Lösung ist von

v_m ² = (m _e ² + m _q ²L_M ^-2)(α^-kΔg)² n₀ ².
Für die fundamentale Bildgebung ist k = 1, und dann:

γ_m ² = (m _e ²(Δg)²n₀ ²)/(v_m ² - m _q ²(f₀Δf)^-2(Δg)²n₀ ²) und γ'_m ² = (m _e ² + m _q ²L_M ^-2)(Δg)²n₀ ²/v_m ²
Für die harmonische Bildgebung ist k = 2, dann:

γ_m ² = (m _q ²(f₀Δφ)^-2(Δg)²n₀ ² + ((m _q ²(f₀Δf)^-2(Δg)²n₀ ²)² + (4v_m ² m _e ²(Δg)²n₀ ²))S)/ (2v_m ²), und

γ'_m ² = (m _e ² + m _q ²L_M ^-2)(Δg)²n₀ ²/v_m ².
In Handlung 60 wird das Bildgebungsfeld in einen oder mehrere Bereiche unterteilt. Die Senderleistung wird unabhängig für jeden Bereich eingestellt. Zum Beispiel werden die Bereiche als eine Funktion von unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Fokuszonen erzeugt. Darum wird das Bildgebungsfeld durch die Anzahl der aufeinanderfolgenden Foki entsprechend der Fokusgrenzen unterteilt. Andere Unterteilungen, wie eine Funktion der Abtastzeile oder mehrere kollineare Sendestrahlen können verwendet werden.
In Handlung 62 wird der maximale Leistungseinstellungsfaktor innerhalb jedes Bereichs auf die Sendeleistung angewandt. Falls das Maximum kleiner als 1,0 ist, wird der Sendeleistungseinstellungsfaktor auf die Senderspannung angewandt. Unterschiedliche Sendeleistungs- oder Spannungspegel entlang einer Erfassungszeile in der axialen Richtung können implementiert werden. In dem Fall von aufeinanderfolgenden Foki können unterschiedliche Senderleistungen auf jede Fokuszone angewandt werden. In dem Fall der mehreren kollinearen Sendestrahlen kann ein einstellbarer Gewichtungsfaktor für jedes Fokussegment angewandt werden. In beiden Fällen wird die Senderleistung eingestellt.
In der optionalen Handlung 64 werden unterschiedliche mögliche Fokuspositionen und Fokusgrenzen für den minimalen mechanischen Index überprüft. Die Fokusgrenzen können als eine Funktion der Fokusposition bestimmt werden. Für jede der mehreren Fokuspositionen und Fokusgrenzen werden die Handlungen 56 bis 62 wiederholt. Ein Leistungseinstellungsfaktor für jede Wiederholung wird erfasst. Die Fokusposition und die Fokusgrenze, die dem minimalen mechanischen Index (MI) entsprechen, werden ausgewählt. Falls es mehr als einen Fall mit minimaler MI gibt, werden die Fokusposition und die Fokusgrenze mit der maximalen Leistungsreduktion in dem zentralen Bildgebungsbereich ausgewählt.
In einer Ausführungsform werden der Senderleistungsreduzierungsfaktor oder der Sendeleistungspegel dem Benutzer angezeigt. Die Anzeige kann filz den Benutzer bei der Bildgebung mit Kontrastmitteln nützlich sein. Kontrastmittel sind Mikrokugeln oder andere auf Ultraschall reagierende Mittel, die in einen Patienten injiziert werden. Kontrastmittel werden typischerweise durch höhere Sendeenergien zerstört: Falls sie zerstört werden, kann die Bildgebung unterbrochen oder gestört werden, bis der Blutfluss zusätzliches Kontrastmittel in den abgebildeten bzw. abzubildenden Bereich geliefert hat. Die Reduzierung der Sendeenergie macht eine Echtzeitbildgebung von Kontrastmitteln ohne eine Zerstörung wahrscheinlicher. Alternativ wird der Sendeleistungsreduzierungsfaktor zur Abbildung von Gewebe oder Fluiden ohne Kontrastmittel verwendet.
Während die Erfindung oben unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte verstanden werden, dass viele Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die Ansprüche definiert wird. Zum Beispiel kann jedwedes Verfahren zum Bestimmen der Überschussleistung und/oder zum Einstellen oder Setzen der Sendeleistung entsprechend verwendet werden. Digitale oder Analoge Komponenten können verwendet werden. Daten in irgendeiner Stufe der Verarbeitung können verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zum automatischen Bestimmen eines Senderleistungspegels, mit den Schritten:

a) Bestimmen eines Rauschpegels;

b) Bestimmen eines niedrigsten Werts eines dynamischen Anzeigebereichs; und

c) Einstellen einer Sendeleistung als eine Funktion des Rauschpegels und des niedrigsten Werts.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
die Schritte (a) und (b) das Bestimmen eines Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnisses aufweisen, und
der Schritt (c) das Reduzieren einer Voreinstellungssendeleistung durch einen Sendeleistungsreduzierungsfaktor, wobei der Sendeleistungsreduzierungsfaktor eine Funktion des Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnisses ist, aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt (c) das Reduzieren durch den Sendeleistungsreduzierungsfaktor, der gleich zu dem Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnis ist, aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das weiter das Einstellen einer Verstärkung als eine Funktion der Sendeleistung, und das Sichern der Helligkeit basierend auf dem Einstellen der Verstärkung als eine Funktion der Sendeleistung unabhängig von Benutzereinstellungen,
aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
der Schritt (c), in der log-Domain, die Schritte

1. Berechnen einer Differenz zwischen dem Rauschpegel und dem niedrigsten Wert, und

2. Reduzieren der Sendeleistung als eine Funktion der Differenz,

aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis S. bei dem der Schritt (a) die Schritte

1. Erfassen einer Mehrzahl von Empfangsabtastungen mit abgeschalteten Sendern (12), und

2. Bestimmen des Rauschpegels als eine Funktion der Amplituden der Empfangsabtastungen,

aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem
der Schritt (a1) das Erfassen der Mehrzahl von Empfangsabtastungen als Reaktion auf Voreinstellungsbildgebungsparameter aufweist, und
der Schritt (a) weiter den Schritt (a3) des Messens eines aktuellen Rauschpegels als eine Funktion der Amplitude der Empfangsabtastungen aufweist, wobei der Schritt (a2) das Vorhersagen des Rauschpegels für momentane Bildgebungsparameter als eine Funktion des aktuellen Rauschpegels aufweist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Schritt (a) das Bestimmen des Rauschpegels aus einer Tabelle als eine Reaktion auf momentane Bildgebungsparameter aufweist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Schritte (a), (b) und (c) unabhängig für jeden aus einer Mehrzahl von Bereichen eines Bildgebungsfeldes ausgeführt werden.

10. Ultraschall-System (10) zum automatischen Bestimmen eines Senderleistungspegels, mit
einem Sender (12), der auf einen Sendeleistungspegel reagiert, und
einem Prozessor (20), der zum Einstellen des Sendeleistungspegels als eine Funktion eines Rauschpegels und eines niedrigsten Wertes eines dynamischen Anzeigebereichs betreibbar ist.

11. System nach Anspruch 10, bei dem der Prozessor (20) zum Bestimmen eines Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnisses aus dem Rauschpegel und dem niedrigsten Wert und zum Reduzieren einer Voreinstellungssendeleistung mit einem Sendeleistungsreduzierungsfaktor betreibbar ist, wobei der Sendeleistungsreduzierungsfaktor eine Funktion des Überschusssignal-zu-Rausch- Verhältnisses ist und die Voreinstellungssendeleistung als eine Funktion der momentanen Bildgebungsparameter bestimmt wird.

12. System nach Anspruch 10 oder 11, das weiter einen Empfangsverstärker (28, 32) aufweist, der auf eine Verstärkung reagiert, wobei die Verstärkung auf den Sendeleistungspegel derart reagiert, dass die Bildhelligkeit im Wesentlichen unabhängig von den Benutzereinstellungen beibehalten wird.

13. System nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem der Prozessor (20) zum, in der log-Domain, Berechnen einer Differenz zwischen dem Rauschpegel und dem niedrigsten Wert und zum Reduzieren der Sendeleistung als eine Funktion der Differenz betreibbar ist.

14. System nach einem der Ansprüche 10 bis 13, das weiter
einen Empfänger (18), der zum Erfassen einer Mehrzahl von Empfangsabtastungen mit abgeschaltetem Sender betreibbar ist, und
einen Detektor (22), der zum Bestimmen einer Amplitude der Empfangsabtastungen betreibbar ist, aufweist,
bei dem der Prozessor (20) zum Bestimmen des Rauschpegels als eine Funktion der Amplitude der Empfangsabtastungen betreibbar ist.

15. System nach einem der Ansprüche 10 bis 14, das weiter einen Speicher (34) aufweist, der eine Tabelle von Rauschpegeln enthält, bei dem der Prozessor (20) zum Bestimmen des Rauschpegels aus der Tabelle als Reaktion auf momentane Bildgebungsparameter betreibbar ist.

16. Verfahren zum automatischen Bestimmen eines Senderleistungsreduzierungsfaktors in einem medizinischen Ultraschall-Bildgebungssystem, mit den Schritten:

a) Bestimmen eines Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnisses mit einem Prozessor (20); und

b) Bestimmen des Senderleistungsreduzierungsfaktors als eine Funktion des Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnisses.

17. Verfahren nach Anspruch 16, das weiter den Schritt des Anzeigens des Senderleistungsreduzierungsfaktors aufweist.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, das weiter den Schritt des Einstellens eines Senderleistungspegels als eine Funktion des Senderleistungsreduzierungsfaktors aufweist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, das weiter den Schritt des Initiierens der Schritte (a) und (b) als Reaktion auf eine Benutzereingabe aufweist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, das weiter
den Schritt des erneuten Berechnens eines Übertragungsleistungspegels als Reaktion auf eine Änderung in einem Bildgebungsparameter, und
den Schritt des automatischen Initiierens der Schritte (a) und (b) als Reaktion auf die erneute Berechnung,
aufweist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem der Schritt (a) die Schritte

1. Bestimmen eines Rauschpegels, und

2. Berechnen des Überschusssignal-zu-Rausch-Verhältnisses als eine Funktion einer Differenz, in der log-Domain, zwischen einem minimalen Anzeigesignalpegel und dem Rauschpegel,

aufweist.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Schritt (a1)
das Ausschalten einer Sendeleistung,
das Erfassen einer Mehrzahl von Empfangsabtastungen, die im Bereich variieren, wobei die Empfangsabtastungen frei von der Energie einer Sendung sind, und
das Bestimmen des Rauschpegels als eine Funktion einer einhüllenden Amplitude der Empfangsabtastungen,
aufweist.

23. Verfahren zum automatischen Bestimmen eines Senderleistungsreduzierungsfaktors in einem medizinischen Ultraschall-Bildgebungssystem, mit den Schritten:

a) Bestimmen einer Überschussleistung mit einem Prozessor (20); und

b) Bestimmen des Senderleistungsreduzierungsfaktors als eine Funktion der Überschussleistung.

24. Verfahren zum automatischen Bestimmen eines Senderleistungsreduzierungsfaktors in einem medizinischen Ultraschall-Bildgebungssystem, mit den Schritten:

a) iteratives Reduzieren einer Sendeleistung;

b) Bestimmen einer Differenz zwischen einem ersten Signal bei einem Voreinstellungsleistungspegel und einem zweiten Signal bei einem Leistungspegel, das auf den Schritt (a) reagiert; und

c) Auswählen der Sendeleistung, bei der die Differenz einen Schwellwert überschreitet.